Многофазный измерительный орган для дистанционной защиты линий электропередач от несимметричных коротких замыканий на землю
Изобретение относится к электроэнергетике , а именно к релейной защите и автоматике энергосистем. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей , повышении чувствительности и быстродействия. Цель достигается путем введения в измерительный орган шести сумматоров (3, 4), которые формируют электрические величины, пропорциональные активным и реактивным составляющим электрических величин, равных произведению компенсированных фазных напряжений на ток нулевой последовательности, и множительных блоков 2, 6, 7. 3 ил. (О (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5И 4 Н 02 Н 3/40
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
/ ,I
/
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ;;"
К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ, )j j
1! (2!) 4064445/24-07 (22) 26.02.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Уфимский нефтяной институт и Рижский к>литсхническии институт
aM. A. Я. !1слгипе (72) В. А. Шабанов и А.-С. С. Саухатас (53) 621.316.925 (088.8) (56) Шнеерсон Э. М. Измерительные органы релейной защиты на основе микропроцессорных структур. Обзорная информация, сер. 07. Аппараты низкого напряжения, вып. 1.— М.: Информэлектро, 1984, с. 30.
Аржанников E. A. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике линий при замыканиях на землю.— М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 176.
Авторское свидетельство СССР № 1056345, кл. Н 02 Н 3/40, 1983.
„„Я0„„1405098 А 1 (54) МНОГОФАЗНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ
ЗАЩИТЫ ЛИНИ Й ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ (57) Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите и автоматике энергосистем. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей, повышении чувствительности и быстродействия. Цель достигается путем введения в измерительный орган шести сумматоров (3, 4), которые формируют электрические величины, пропорциональные активным и реактивным составляющим электрических величин, равных произведению компенсированных фазных напряжений на ток нулевой последовательности, и множительных блоков 2, 6, 7. 3 ил.
j 4(k5()98
Изобрстснис относится к электроэнсргсгике, а именно к релейной защите и а!3 0матикс энергосистемы, и пре;ц!азначено для ,I ècò
<и витсльности и селективности.
На фиг. 1 изображен функциональная
«хсча устройства; на фиг. 2 - граничные линии, xHрактеризующие условия срабатываiikiH; iiH фиг. 3 — характеристика чногофаз-! юп> органа в комплексной Ilëîñêîcòè coll()о-! Ги Влсilи я II(т;! и корОткОГО за мы кап ия.
Изм pBI(ëüíûé орган содержит формир«ватель 1 сравниваемых величин, нчск)щий
I3O((. X1t> l3hIXO;1OВ, li(. P 13!>i(. ТРИ ИЗ К«ТОРЫ Х ii«.1к.tfo I«ffû к первым трем 13x() f;t)l пер!3«г« четв(рт«го ч!южит«льных с>.!«Ко!3 2. (1 l«pi>i( три Вх«.1а — к ltej)tkbtfг« I p(1 h<. 0 м п«ЖИТ(> Ii>il Ы X 6 I«i(OII 2. (.(;I, i ч«Й !
3ы х«,1 (()oj) xi kt j)013HT«1 Я 1 «Р
II четв«() гol о множ!! гельiillx блоков 2. В fxo,II l lI pBoi 0 множительног0 блока 2 !и>;1клк> н lli>I (001 !3«Гст!3«!filo K ii(. pвым ikx«. 1ам счмчатор(н3 3, вторые входы K«T«ðûx подкл!очсны соответственно к выходач BTOporо множите ibiloi0 6 iol(H 2. B»ix! третьего чножитсльн«го (loKd 2 подклк>ч(!fbi к первым
i3 x o;l <1 x1 (. v x1 xf H To p o f3 4, !3! 0 р ы с B x o д ы K 0 T o p hl x подклк>чсны к выходам четвертогo м!ц»кигсльног«блока 2. Выходы сучматоров 3 подf(. iiO Ko)IfliIj)itTop0t3 5, выход второго сумматора 3 к первым вхо1Hxf второго и пятого компараторов 5, выход третьего сумматорН 3 к ii(ðâûì входам третьего и шестого КОчп Выходы сумматоров 4 подключены к вторыч !).ход! компараторов 5 через множительные блоки 6 и 7. Причем выход первого суммат«ра 4 подключен через множительный блок 6 к второму входу первого компара- тора 5 н через х!Иожительпый б>лок 7 к второму !3ходу чст!3сртого комнаратора 5. Выход второго сумматора 4 подклк>чен через множительный блок 6 к второму входу второго комнаратора 5 и через множительный блок 7 к второму входу пятого компаратора 5. Выхо,1 третьего сумматора 4 подключен через множительный блок 6 к второму входу третьего компаратора 5 и через множительный блок 6 к второму входу шестого комItHpHTop;t 5. Выходы первого, второго и третьеп> iu>31!IitpHTOðoâ 5 подключены к первь!м вхо EH>i соответственно первого, второго и третьего логических элементов ИЛИ 8, к вторым в хо.(а м которы х соответственно подкл ючены выходы четвертого, пятого и шестого компараторов 5. Выхо Ehi логических элсмснгoB ИЛИ 8 подключены к входам логическоп) элемента И 9. Измерительный «р! dil работаеT следующим обра Зоч. HH Bxo. Ibi формирователя 1 сравниваечых в«личин подак>тся ортогональные (активная и реакти!3)ная! с(>сгавляк>!цие фазных ТоК0В и напряж(ний (j)H:3 Л, В, С и тока нулевой после..(овательности l 1Q с iloxloII1E Io анагн>пп3ой илн цифровой фильтрации фазныx токов и напряжений защищаем«и,!Инни. Из активных f> и и< и реакTkfBlli>lх <»и и» cостав tkIK)ftEHx входных гоков l1 ttHItpkfik((fill!I it
Ва< чых в(лп !!i!! форчируют«я «оответственI I () «Г I (Ц К) 111 !! (< К т И i 3 I I Ы (С 0 С t3;!If!It>tx ф<1:3нь!х напряжений фаз Л, >3 И (. И 1 Oh >. 1(В«И ПО<» !(ДОВаТЕ.<ЫIО< ТИ. >ле (As < у I I »е + / 1 оз 3 <е т вя+ ее! I дс R) и .(у -- ак! иf3!IHkf и РсактивнаЯ с0 25 cocTHBëÿf«ttfè« сопротивления уста вки, а на четвертом, пятом, шестом и седьмом выход lx формирователя 1 сравниваемых величин форчирук>тся реактивные составляющие соответ«твенно компенсированны: ЗО фазных напряжений фаз А, В, С и тока нулевой последовательности U><» — <><» Ry (i„» +ki p» ) xy(ii«+-iEip< ); (>ею = U« К первому, второчу и третьему входам первого множите>!ьного блока 2 подводятся активные составляющие U„,, U <,, Ь" ком4О пенсированных фазных напряжений, а к четвертому входу — реактивная составляющая i„» тока нулевой последовательности. Множительные блоки 2 производят умножение величин, подводимых к первым трем входам, на величину, подводимую к четвертому входу 45 При этом на первом, втором и третьем выходах первого множительного блока 2 формируют соответственно сигналы, равные произведению активной составляющей компенсированных фазных напряжений и реактивной составляющей тока нулевой последователь5О ности. Каждый из сумматоров 3 из величины, подводимой к первому входу, вычитает величину, подводимую к второму входу. При этом 5 на выходах первого, второго и третьего сумматоров 3 формируются сигналы, описываемые соответственно следующими выражениями:! 405098 ЕЗ1= И О 1оО.— UW оо, Ез2 — — Uss (о>>.— Vðð.. о (1) ЕЗЗ= (/сз. > оо.— Uca 1оа . Каждый из сумматоров 4 формирует на выходе сигнал, пропорциональный сумме величин, подводимых к его входам. При этом на выходах первого, второго и третьего сумматоров 4 формируются соответственно следующие сигналы: 1 I E41=(/лз оо+ U/>a 1оо., E4q= U los + Us/L 1оа, (2) ! 1 Е4:1 — — Uoo 1р + Uo/>. /о . Множительные блоки 6 выполняют умножение входного сигнала Е4 по (2) на некоторую константу k1. Такие блоки могут быть выполнены как на аналоговой, так и на цифровой элементной базе. При этом на первые входы множительных блоков 6 подаются входные сигналы Е4, а на вторые входы— опорное напряжение U пропорциональное требуемой величине коэффициента k1. При этом на выходе первого, второго и третьего множительных блоков 6 формируют соответственно следукхщnp сигналы Е>. Е;1=k>E.1, E6) = — k1Е4з>. (3) Е11з= k1Е4з. Множительные блоки 7 выполняют умножение входного сигнала Е4 на некоторую константу k>. При этом на выходе первого, второго и третьего множительных блоков 7 формируются соответственно следующие сигналы Е7. El1=k >E41, Е7 =БЕ.1 >, (4) El:.1= КЕ4;1. Каждый из компараторов 5 сравнивает значения величин (сигналов), подводHMblx к его двум входам. На выходе каждого из компараторов 5 формируется сигнал Е-,„ «Лог. !», если сигнал, подводимый к первому входу, больше сигнала, подводимого к второму входу. При этом на выходах первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого компараторов 5 формируются соответственно сигналы высокого уровня, если соответственно выполняются следующие неравенства: U:>si»>/ — U:»/. i>is — (U:>sl/is+ U»>i/i//)k1)О; (5) I /.,/ / (/». ° ii/» — (//»/ 1 />х — ((/ «1 . + (3вяЬ>о)11)0 (6 / / I U/ssi/>ê — U/>/с . — (И:.м s — U/>ñ/»/)k1)0 (7) U >s«» — U:»/i/>s(U >si<>s+ U4»l<»/)kZ)0; (8) / / / / Ц»о(/»/ — U»>/i/>s — (Ц/>о>/>о+ U»//ü/>//)ky)0i (9) / /, / / (/:я о — Ь:ol/is — (!/ Ь/>з+ !/>:>/Ь/>/) г)0. (10) На выходе первого логического элемента ИЛИ 8 появляется сигнал высокого уровня Е>11, если выполняется одно из неравенств (6) или (8), на выходе второго логического элемента ИЛИ 8 появляется сигнал E„, если выполняется одно из неравенств (6) или (9) и на выходе третьего логического элемента ИЛИ 8 появляется сигнал Езз, если выполняется одно из неравенств (7) или (10). Устройство срабатывает, если на входах 10 ! 45 логического элементы И 9 одноврсмеHH() присутствует сигнал Е 1, Е> и Е>з. Известно, что измерительный орган р условием срабатывания 0(à rg- (180 (11) (/,, в комплексной плоскости сопротивления имеет характеристику в виде прямой линии, проходящей через особую точку, в которой обращается в нуль компенсированное фазное напряжение (/ . Для поврежденной фазы 1 характеристика йроходит через точку Z,„ параллельно действительной оси (прямая а, фиг. 2) . Область выполнения неравенства расположена под прямой (показано штриховкой). Для поворота характеристики на угол з> (прямая б, фиг. 2) достаточно сдвинуть в (11) ток /„по фазе на заданный угол з. При этом условие (11) срабатывания органы принимает вид / / 0(ыrg ".е -. 180 . (12) К» Очевидно, что условие (12) выполняется, если ! П1(/1>в / U )) 0, (13) где 1гп — мнимая часть комплексного числа. Выражая в (13) комплексы /11 и U через ортогональные составляющие и преобразовывая, получают / / (, .— ц„.1о.— (U. .+-и .)(gу )О (14) Неравенство (14) получено путем преобразования неравенства (12). Следовательно, в комплексной плоскости сопротивления гранитной линией неравенства (14), так же как и неравенства (12) является прямая б (фиг. 2), образующая угол з> с положительным направлением действительной ос«. Очевидно, что неравенство (5) получается из (14) при Uq U и kl=tgy. Аналогично неравенства (6) и (7) получаются из (14) соответственно, при U =Ub и (/р=(/о и А1= = tgy. Обозначим у>= ы гс!дй1. Тогда граничной линией неравенства (6) при коротком замыкании на землю фазы А является прямая А1 (фиг. 3), образующая угол "1>1, с положительным направлением действительной оси, а граничными линиями неравенств (6) и (7) являются прямые В1 и С1, проходящие через особые точки Р, Р и образующие с прямой А1 углы в 60 Неравенства (8) — (!О) получают из (!4) заменой (/ на конкретное компенсированное фазное напряжение соответствующей фазы при k>=tg /. Обозначим з>з=агс1д/гз. Тогда граничными линиями неравенств (8) — (10) ЯвлЯютсЯ пРЯмые А>ь Вз и Сз, котоРые пеРесекаются под углами в 60, причем прямая Ао образует с положительным направлением действительной оси угол у2. Сигнал E„1 на выходе первого логического элемента ИЛИ 8 (фиг. 1) появляется при выполнении одного из двух неравенств 1405098 Фс>р ttgna сс: ЧЬг. 2 15) или (8). 1(ри BT<>v область комплексной ll.lO<. КОСТИ, СООТВ< 1С ВУIOII(35I с>ОЯВЛЕс<И К) СИ < нала Е,<, равна суммс областей, соответстВук>щих Вы<со I«CIIHto иеравенств (5) и (8) и ограничена двумя лучами, один из которых является частьк) ссрямой А!, а другой ! частью прямой А (на фиг. 3 выделено жир(сыми линиями). Аналогично области появ< ле((ия си! >(алов E u E ограничены двумя (,<лч;(ми И! и l3>, С! и С соответственно. У(г(7<7<<с! (3(7 срабатывает при одиовремен7<<>М ll(>H(<"7 l!Hlt »ц X трС Х СИП<аЛОВ Ек(, Еt /. ., !Ill Вх(7,(;>х логического элемента И 9 ((17H . 1 ) . 11ри э <Ол! Область срабатывания усl (7<7<(с(BI! в ком((лек Hoé плоскости являет«5l <7(7lik(. и част»к> <н>ластей, соответствующих (>ояв.!«(<ик> сигналов E< t, Et z, Е«! и ограни(сиа шестьк> лучами А<, А и В<, В2, Ct и С ((1)иг. 3) Изм II5IB коэффициент»! Ус! и /г > в блоках 6 и 7 умцоже(<ия, можно раздельно регулиро()ат» ((Оложение граничных линий А <, В<, С! H Аr, В>, <.r. Р 3:3, <. . I h t I <)(.> Ре! У.1 и Р О В и и и (I P 3 и и I l I hl x ,IHIIHH ра IIIHpHcт фу>(кциональиые и>зл>ож(<(7(! И М TP()H< l33, VIIP()II!3ß Р3ЗДЕ,1bHO(: Р\.Гv,(иро(3<>(<ие чус)ст(3итес>ьиос! и к ()ереходсс! сл!, :<(>цр()гHI3,<еииям (прямая С ) и селективнос ти llри В(<с(пних коротких замыканиях, особенно при иаправлении тока нагрузки от шин l3 линик) (прямая А !) . сЧ>(огофаз(сьсй измерительный орган для дисгас<цио>!ной защиты линии электропередач от несимметричных коротких замыканий , II3 землю, содержащий блок формирования сравниваемых величин с выводами для IID;I,— ( клк>чения к защи(цаемой линии, множитель-! ные блоки, шесть KoMII3pBTopoB, логический эл«м IIT И первый и логический элемент ИЛИ оглсс<сасои1(сссс)с тем, что, с целью pactttHpettHst функциональных возможностей и повышения чувствительности, в него донолнительно введены шесть сумматоров и второй и третий логические элементы ИЛИ, а блок формирования сравниваемых Величин выполнен в виде формирователя ортогональных составляющHx комцес(сированных фазных напряжений и тока нулевой последовательности, причем первый, второй и третий выходы блока формирования сравниваемых величин подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первого и четвертого множительных блоков, четвертый, пятый и шестой выхоjhl блока формирования срав10 ниваемых величин подключены соответственно к псрвому, второму и третьему входам второго и третье! о множительных блоков, седьмой выход блока формирования сравниваемых величин подключен к четвертым Bxo,k» р и ре е.о о ите. х блоков, восьмой выход блока формирования cp3BtIHB3c3tI>tx величин подключен к четверTk>IM входам вгорого и четвертого множительных б;н>ков, каждый из трех выходов <(ервого множительного блока подключен 20 соотс)стственно к первым входам первого, второго и третьего сумматоров, вторые Bxoill>l которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам второго множительного блока, каждый из трех выходов третьего мс<ожител»ного блока подключен соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, Вторые Входы ко Ophlx (<Одкл!Очены сооТветсгвеино к первому, второму и -ретьему выходам четвертого. миожительног(; блока, 30 Bhlxo;Ihl It 40 подклк>чены соответственно к вторым вхо1ам элементов ИЛИ, выходы которых подключены к входам элемента И. Составитель В. Белов Редактор Н. Бобкова Тварей И. Верее Коррелт<>р Л.()бру«ар Заказ 3 f 08/55 Тираж 650 11онннсн<>е ВНИИ11И Государственного к<»интста (.(.(.Р Il<> лел;l>r II <обре>< ннй >«>г> f>IIII<>l 113035, Моски<>, Ж 35, Р<>ун>скан н;>б., а. 1 > I1ронзно:гственно-<>011>< f>>>
