Устройство дистанционной защиты трехфазных сетей от однофазных коротких замыканий на землю

 

Изобретение относится к электроэнергетике , в частности к релейной защите и автоматике энергосистем. Цель изобретения - повышение селективности при внешних коротких замыканиях . В условиях расхождения по фазе эквивалентных ЭДС определяют активные и реактивные составляющие трех сопротивлений . Каждое из них пропорционально отношению компенсированного фазного напряжения к току нулевой последовательности. Затем фиксируют одновременное нахождение найденных активных и реактивных сопротивлений в заданной области комплексной плоскости сопротивления. 2 ил. «е (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 79860 А1 (51) 4 Н 02 H 3/38

Р Г ))») 1 » g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2l) 4064444/24-07 (22) 26.02,86 (46) 07.03.88.Бюл. 1). 9 (71) Уфимский нефтяной институт и

Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) В.А.Шабанов и А.-С.С.Саухатас (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

)1» 756535» кл. Н 02 Н 3/38» 1980 °

Аржанников Е.А. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике линий при замыканиях на землю.

M,: Знергоатомиздат, 1985, с ° 176. (54) УСТРОИСТВО ДИСТАНЦИОННОИ ЗАЩИТЫ

ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ ОТ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИИ НА ЗЕМЛЮ (57) Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем.

Цель изобретения — повышение селективности при внешних коротких замыканиях. В условиях расхождения по фазе эквивалентных ЭДС определяют активные и реактивные составляющие трех сопротивлений. Каждое из них пропорционально отношению компенсированного фазного напряжения к току нулевой последовательности ° Затем фиксируют одновременное нахождение найденных активных и реактивных сопротивлений в заданной области комплексной плоскости сопротивления. 2 ил.

13798бО (4) ния. разом. (1-1ф Uî

/ г - о

Х (5) 1- д у (1 д

6 6 — У (6

i-lc Uc у (1с +

+ U

l2. г О

1г.т ) ие уставки; компенсации, (2) Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите трехфазных линий электропередач от несимметричных коротких замыканий.

Пель изобретения — повышение селективности при внешних коротких замыканиях на землю.

На фиг.l представлена структурная схема устройства; »а фиг.2 — харак- 10 теристика (область срабатывания) устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания прн однофазном замыкании на землю фазы A. 15

Устройство содержит блок 1 формирования компенсированных фазных напряжений и блок 2 формирования напряжения, пропорционального току нулевой последовательности, фазоповорот- 20 ные блоки 3 соединены с блоками 4 формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, на выходе которых включены квадраторы 5,соединенные с одним из входов умножителей 6, к другим входам которых подключен блок 7 опорного напряжения, сумматоры 8, соединенные с логическим блоком И 9.

Устройство работает следующим об- 30

1>лок 1 формирования компенсированных данных напряжения является входным блоком, llа его входы поступают фазные напряжения Цд, Л6 и 1 с, фаз1 /

35 ные токи I>, I6 и 1с и ток нулевой последовательности, а на выходах формируются компенсированные напряже/ ния U /6 и 11 согласно выраженид В с ям где c — сопротивлен

= У коэффициент

На вход блока 3 формирования напряжения, пропорционального току нуле-50 вой последовательности, поступает ток нулевой последовательности 1о, а на выходе формируется напряжение Uo,ïðoпорционань«ое току нулевой последовательности

55 где i. — к:..эффициент пропорциональffiai чи.

Фазоповоротные блоки 3 формирую1 на выходах напряжения „, U, Uc u

If

lJ, > пропорциональные соответственно

/ / напряжен ям Сд, U 6, Бс и П. 1 но сдвинутые относительно них на 90 эл. град., т.е. напряжения на выходах первого, второго, третьего и четвертого фазоповоротных блоков 3 описываются соответственно уравнениями

О

ll / 490

Ц = Ц„. е

Г, = U66 (3)

II I

/г

11 с /-/с / /Зо

U,=U,e>

„ да где е" — оператор сдвига напряжеПинусоидальные напряжения UA u / сдвинуты относительно друг друга

»а 90 эл.град., т.е. мгновенные значения напряжений J„ н UA являются ортогональными составляющими компенI сированного фазного напряжения U„.

/ //

Аналогично напряжения П и Он, Uc

f Г II и U, U и до являются ортогональными составляю/цими напряжений

tJ и тока нулевой последовательности T. соответственно, Ьлоки 4 формирования активных и реактивных состав- яюших сопротивления формируют выходные напряжения (сигналы), обозначим их через Н,о

Х согласно выражениям: Р

/ Il -1о + - ггг -1 а

Э о "о где индекс ф (фаза) должен быть заменен на А, В или С для первого, второго и третьего блоков 4 формирования активных и реактивных составляющих сопротивления соответственно.

Напряжения (сигналы),д и Х„, К, и Х, К и Х,, вычисляемые по выражениям (5), пропорциональные ортогональным составляющим (активной Rp

/г и реактивной X ) отношений UA /Б,, U /U u U /(/ соответственно, или

B а С 0 с учетом выражения (2) — ортогональным составляющим комп |ексных сопро-.ивлений Лд, г,6 и .,, соответствУющих отношениям /д/. ". /1 и Uc /

1379860

U

9 (6) принимают вид

20 (8) соответственно, т.е. комплексные сопротивления о

-а л " -в

Z = Rñ+ 1Хс. (7) Каждый из сигналов R > через квадратор 5 поступает на первый вход умножителей 6, на другой вход которых поступает опорное напряжение U отрицательной полярности с выхода блока 7 опорного напряжения. При этом напряжение U на выходе умножителей

6 равно к бф ОЛ ф Ф или

Ugq> = -пйс () где п — коэффициент, пропорциональ- 25 ный величине опорного напряжения О,„ на выходе блока

7 опорного напряжения; ф - наименование фазы.

Напряжение Uc с выхода умножите- 30 лей 6 и напряжения (сигналы) X> с вторых выходов блоков 4 формирования активных и реактивных составляющих сопротивления поступают íà вхолы сумматоров 8, который иэ напряжения

35 вычитает напряжение Х,р, т.е. напряжение Uz@ на выходе сумматоров

8 равно

-nR+ - Х . (10)

С выходов сумматоров 8 напряжения 40

Ор„, Ug и Uz подаются на входы логического блока 9.

На выходе логического блока 9 (на выходе устройства) появляется сигнал 45 (устройство срабатывает), если одновременно на всех трех входах появляются положительные напряжения U т.е., как это следует из (10), если одновременно выполняются неравенства а а

nR„+ Х„ О пк + Х LO)

nR +Х 0.

При отсутствии коротких замыканий на землю отсутствует ток нулевой пос55 ледовательности I на выходе устройI ства, отсутствуют напряжения U u

° р о

0, и устройство не работает.

При коротких замыканиях на землю в пинии электропередачи протекают токи нулевой последовательности. При этом на входах устройства присутствуют все входные величины. Однако для срабатывания устройства необходимо, чтобы одновременно выполнялись неравенства (11). Рассмотрим условия выполнения неравенства (11), т.е. условия срабатывания устройства, в комплексной плоскости сопротивления.

Граничные линии неравенства (11) в комплексных плоскостях сопротивлений ЕА, Zs и «Z c по (7) при и > 0 представляют собой симметричные парабалы с вершиной, расположенной в начале координат, причем ветви парабол направлены в сторону отрицательных значений Х.

В комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания вершины парабол будут располагаться в особых точках, а параболы, соответствующие второму и третьему неравенствам (ll), повернутся, вокруг вершин соответственно против и по часовой стрелке на 120

Областью срабатывания устройства будет область, ограниченная описанными тремя параболами и показанная на фиг.2 штриховкой.

Для сравнения на фиг.2 пунктирной линией показана область срабатывания известного устройства, ограниченная прямыми линиями и, в частном случае, представляющая правильный треугольник.

Известно, что угол селективности, т.е. предельные углы расхождения эквивалентных ЭДС, при котором дистанционная защита правильно функционируI ет, не может быть меньше углов d

11 и с4 р „,которые образованы прямой

10 и касательной к граничной линии

ll, Иэ фиг.2 видно, что селективность предлагаемого устройства выше, чем известного, причем при замыканиях через переходное сопротивление, при удалении точки Z< от прямой lо,селективность защиты s отличие от известного устройства дополнительно повышается вследствие увеличения кривизны кривой 11 по мере удаления от точки 12. У известного устройства граничная линия 11 имеет вид прямой 13, проходящей через точку 12 (показана пунктиром на фиг.12). При этом при

5 1379860 ь

15

20 внешних замыканиях через переходное сопротивление углы селектнвности известного устройства (углы между прямой 10 и прямой 13) меньше, т.е. селективность хуже, чем у предлагаемого устройства. Таким образом, при положительном значении коэффициента пропорциональности и повышается селективность защиты.

Путем изменения величины коэффициента пропорциональности и в выражении (9) можно регулировать кривизну граничных линий на фиг.2, а следовательно и селективность защиты.

При отрицательном коэффициенте и в выражении (9) изменяется направление ветвей параболы в плоскости

Z Z и повышается чувствительность устройства при коротких замыканиях через переходное сопротивление.

Формула изобретения

Устройство дистанционной защиты трехфазных сетей от однофазных корот- 25 ких замыканий на землю, содержащее блок формирования компенсированных фазных напряжений трех фаз с выводами для подключения к защищаемой сети, блок формирования напряжения,про- 30 порционального току нулевой последовательности, с выходами для подключения к защищаемой сети и логический блок И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности

35 при внешних коротких замыканиях на землю, оно дополнительно содержит четыре фазоповоротных блока, три блока формирования активных и реактивных составляющих сопротивления, три квадратора, три умножителя> три сумматора и блок опорного напряжения, причем выходы блока формирования компенсированных фазных напряжений подключены непосредственно к первым входам соответствующих блоков формирования активных и реактивных составляющих сопротивления, а через соответствующие фазоповоротные блоки — к вторым входам соответствующих блоков формирования активных и реактивных составляющих сопротивления, выход блока формирования напряжения> пропорционального току нулевой последовательности, подключен непосредственно к третьим входам всех трех блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления и через фаэоповоротный блок — к четвертым входам всех трех блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, первые выходы которых через квадраторы подключены к первым входам соответствующих умножителей, вторые входы которых подключены к выходу блока опорного напряжения, а выходы — к первым входам соответствующих сумматоров, вторые входы которых подключены к вторым выходам соответствующих блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, а выходы подключены к соответствующим входам логического блока И.

»од

1379860

Составитель Т,Щеголькова

Редактор. А.Ворович Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

Заказ 987/54

Тираж 650 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4