Способ защиты сосредоточенных энергообъектов от внутренних коротких замыканий

 

Изобретение относится к области релейной защиты сосредоточенных элементовэнергосистем и может быть использовано при разработке систем защиты с улучшенными технико-экономическими параметрами. Целью изобретения является повышение быстродействия защиты.. Цель достигается тем, что токи присоединений защищаемого объекта измеряют, преобразуют во вторичные токи и формируют последовательности состояний вторичных токов всех присоединений защ1пдаемого объекта, охватьгеающие возможные нормальные режимы, а также внешние короткие замыкания, затем через заданные промежутки времени фикс1фуют наличие или отсутствие , а также полярность вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта. Запоминают юс и сравнивают со сформированными ранее последовательностями , а отключение объекта осуществляют при несовпадении текущего состояния всех присоединений запщщаемого объекта ни с одной из ранее составленных последовательностей. 4 ил. в (С (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1422296 А1

1511 4 Н 02 Н 7/26, 3/28, 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3972584/24-07 (22) 05.11.85 (46) 07.09.88. Бюл. |1 33 (71) Киевский политехнический институт.им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Г.П.Касьянов и Т.Ф.Германчук (53) 621 316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 311330, кл. Н 02 Н 3/28, 1969.

Авторское свидетельство СССР

Ф 304657, кл. Н 02 Н 3/28, 1971. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ СОСРЕДОТОЧЕННЫХ

ЭНЕРГООБЪЕКТОВ ОТ ВНУТРЕННИХ КОРОТКИХ

ЗАМЫКАНИЙ (57) Изобретение относится к области релейной защиты сосредоточенных элементов- энергосистем и может быть использовано при разработке систем защиты с улучшенными технико-экономическими параметрами, Целью изобретения является повышение быстродействия защиты. Цель достигается тем, что токи присоединений защищаемого объекта измеряют, преобразуют во вторичные токи и формируют последовательности состояний вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта, охватывающие возможные нормальные режимы, а также внешние короткие замыкания, затем через заданные промежутки времени фиксируют наличие или отсутствие, а также полярность вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта. Запоминают их и сравнивают со сформированными ранее последовательностями, а отключение объекта осуществляют при несовпадении текупего состояния всех присоединений защищаемого объекта ни с одной из ранее составленных последовательностей.

4 ил.

1422296

Изобретение относится к области релейной защиты сосредоточенных элеМентов энергосистем (трансформаторов, i åíåðàòîðoâ, шин, электродвигателей) и может быть использовано при разработке, систем защиты сосредоточенных элементов энергосистем„ обладающих повышенным быстродействием при внутренних к.з. !0

Цель изобретения — повышение быстродействия защиты при внутренних к.з., На фиг.1 и 2 изображены осциллограммы токов присоединений системы щин в нормальном режиме и при возник- l5 новении в момент времени t„ = 0,02 с

Внешнего к.з. в конце тупиковой линии ! и э на защищаемых шинах соответственно, на фиг.3 и ч структурные схемы возможной реализации способа защиты сосредоточенных энергообъектов от внутренних к.э.

Предположим, объектом защиты является система шин мощной станции, к которой подсоединена линия, по которой возможна двухсторонняя передача энергии (ток Е, фиг.1 и 2) и тупиковай ЛЭП (ток Iä). Ток каждого при-соединения характеризуется своим состоянием (наличие и отсутствие, а так же полярность) ° В соответствии с предлагаемым способом защиты формируют и запоминают последовательности двоичных сигналов, отражающие состояние токов присоединений защищаемого 35 объекта в нормальном режиме. Поскольку массивы данных разных фаэ для нормальных режимов содержат одинаковые элементы, а защита шин выполняется пофазно, достаточно рассмотреть ее 40 поведение для одной фазы, например фазы А. Из-за того, что по одной из линий возможна двухсторонняя передача энергии, для рассматриваемого защищаемого объекта — шин могут иметь место различные нормальные режимы.

Оцин иэ них (ток I ) направлен от защищаемых шин и показан до момента времени t „,. = 0,02 с (фиг.f и 2), Такой режим характеризуется двумя последовательностями: 011010 на интервале t,, а также 100101 на интервале t . Режим, при котором ток Е имеет противоположное направление (не показан), аналогично может быть представлен следующими последовательностями: 010110 на интервале с,, а также 101001 на интервале с . А в случае отсутствия по каким-то причинам тока в линии Л искомые последовательности принимают вид 100100 при

Е, 0 и 011000 при I (О. Таким образом, имеют три массива данных (в данном случае достаточно несложных), которые записывают в запоминающее устройство нормальных состояний (ЗУНС, фиг.3). Затем через промежутки времени, заданные необходимым количеством измерений за период колебания контролируемого тока, например (nt = 1 мс), фиксируют текущее состояние всех присоединений защищаемого объекта, запоминают его и сравнивают со сформированными ранее последовательностями.

Последовательности 100010, 100110, 011001 (фиг, 1), а также 100001, 011000 (фиг.2) обусловлены наличием апериодических составляющих токов с резко различанлцимися постоянными времени и сохраняются соответственно в

I 1 течение времени д t„= 2; ht4 = 1,5;

6 4 йГ„" = 2,5 мс. Величина,„ (== 1, 2, 3 °,.) зависит еще и от чувствительности датчиков информации (ДИ). В данном случае чувствительность ДИ = 0,2 Е„, „ . Исходя из полученных результатов исследования переходных процессов и чувствительности ДИ, величина 6,„ для сборных шин с учетом возможных значений апериодических составляющих может быть принята равной: сборные шины

35 к — htп = 2-3 мс, сборные шины iOO кВ и выше = 3-5 мс. Следовательно, с целью обеспечения селективности защиты, т.е ° однозначной идентификации случая повреждения защищаемогс объекта на основе предлагаемого спас.оба в условиях переходного процесса, когда постояннь|е времени различных цепей, примыкающих к защищаемому объекту, резко различаются, необхсдимо производить повторное сравнение массива вновь поступающих сигналов с массивами, хранящимися в микропроцессоре,и отражающими нормальные режимы и внешние к.з., в течение 5 мс (так же, как и в случае искажения информации о токах иэ-эа насыщения ТТ).

Массив двоичных сигналов (фиг.!), характеризующий режим внешнего к.з., совпадает с массивом второго нормального режима (010110, !O!001) на интервале времени г. = 12,5; 6,5;

9 и tz = 7,5 мс, что предотвра1422296 щает ложное срабатывание защиты, ос нованной на заявляемом способе при внешнем к.з.

Массив двоичных сигналов (фиг.3), характеризующий режим внутреннего к.з.„ не совпадает ни с одним из массивов нормальных режимов на интерваЦ и ле времени и = 14 и t4 = 6 мс, что дает возможность защите своевременно (в момент времени „„, т.е. уже через 7 мс после возникновения повреждения) отключить внутреннее к.э. в условиях переходного электромагнитного процесса, при наличии в токах присоединений апериодических составляющих с резко различающимися постояннымн времени. Время срабатывания защиты, выполненной по известному . способу, в данном случае составляет не менее 20 мс.

Определение состояния присоединении осуществляется с частотой, которая определяется максимальной частотой срабатывания фиксирующего, запоминающего и сравнивающего устройства и практически может неограниченно возрастать, т.е. процедуре, сравнения сос тояний для самымх медленных вычислительных устройств составляет время

10-20 мкс, а при соответствующем применении устройств быстрой автоматики

1-2 мкс. Таким образом, время срабатывания регистрирующе-командной .аппаратуры, обеспечивающей реализацию предлагаемого способа, черезвычайно мало и несоизмеримо с той выдержкой времени, введение которой определяется тем, что из-за внешних к.з., искажений информации о токе (например, насыщения одного или нескольких трансформаторов тока), наличия апериодических составляющих в токах к.з. появляется необходимость повторного измерения состояния присоединений в течение некоторого времени àt после впервые зафиксированного несовпадения замеренных состояний со всеми состояниями иэ заранее составленного списка.

На основании экспериментальных исследований установлено, что интервал времени ht (фиг.1 и 2) должен составлять величину не менее 5 мс.

Это значит, что полное время реакции системы защиты на возникновение повреждения с учетом сдвига фаз и времени появления устойчивой и характерной для повреждения последовательности состояний токов (Ь1 ) составляет не более 10 мс: 10 мс (фиг.2) .

Рассмотрим осуществление способа защиты энергообъектов от к.з. по схеме возможной реализации (фиг.3). Ток защищаемого объекта t с помощью трансформаторов 2 н 3 тока измеряют, 1р преобразуют во вторичный ток и подают на формирователи 4 и 5 прямоугольных импульсов, выходные сигналы которых, соответствующие нормальным режимам работы защищаемого объекта

15 и внешним к,з., формируют в последовательности нормальных состояний и с помощью устройства 6 ввода записывают в ЗУНС 7. Формирование и запись последовательностей нормальных сос2р тояний осуществляют до начала рабо ы защиты.

Затем в процессе работы защиты выходные сигналы с блоков 4 и 5, отражающие текущий режим работы эащи25 шаемого объекта, фиксируют в запоминающем устройстве текущих состояний (ЗУТС) 8. Таким образом, формируют последовательность двоичных сигналов, которую по прерыванию Т от ге3Р нератора тактов 9 вводят в микропроцессор 10, с помощью которого производят сравнение вновь поступившей последовательности состояний со всеми последовательностями состояний, хранящимися в ЗУНС 7. По наличию

35 сигнала на выходе микропроцессора судят о режиме работы защищаемого объI екта. При обнарукении внутреннего к.з. сигнал с выхода микропроцессора

40 подают на выключатели (не показаны), с помощью которых и отключают поврежденный объект.

Возможно также программное осуществление предлагаемого способа эащи45 ты с помощью микроЗВИ (фиг 4). Этот вариант исполнения защиты предпочтительнее особенно в тех случаях. когда ча защищаемом объекте существует информационно-управляющий комплекс

5р на основе одной или нескольких микроЭВМ, выполняющих одновременно и другие функции, например, контроль оборудования и диагностики УРЗА, регистрация режима и передача информации

55 на высшие уровни. При этом для осуществления предлагаемого способа saщиты необязательно устанавливать дополнительные ДИ, можно ограничиться получением информации с АЦП и ДИ, ис1422296

0 польэуемых для других целей. Чувствитвльность защиты при этом не снижается.

Ток защищаемого объекта 11 с помо5 щью трансформаторов 12 и 13 тока измеряют, преобразуют во вторичный ток и подают на АЦП 14 и 15, выходные сигналы которых, соответствующие нор-! мыльным режимам работы защищаемого объекта и внешним к.з., формируют в последовательности нормальных состояний и запоминают в память микроЭВМ t6.

Формирование и запись последовательностей нормальных состояний осущест- 15 впяют до начала работы защиты.

Затем в процессе работы защиты, выходные сигналы с преобразователей

14 и 15, отражающие текущий режим ра-2О боты защищаемого объекта, фиксируют в специальных регистрах микроЭВМ 16.

Таким образом, формируют последовательность двоичных сигналов, а затем программно производят сравнение вновь 25 поступившей последовательности состояний со всеми последовательностями состояний, хранящимися в памяти микроЭВМ 16. По наличию сигнала на выходе микроЭВМ 16 судят о режиме работы защищаемого объекта. При обнаруаении внутреннего к.э, сигнал с выхода микроЭВМ 16 подают на выключатели

{не показаны), с помощью которых и отключают поврежденный объект.

Предлагаемый способ по сравнению

35 с известным позволяет значительно пое высить быстродействие защит энергообъектов (от 20 мс до 1О мс).

Фо р мул а и э обре т е ния

Способ защиты сосредоточенных энергообъектов от внутренних коротких замыканий, при котором измеряют токи присоединений защищаемых энергообъектов, преобразуют их во вторичные токи, определяют паузы между положительными и отрицательными полуволнами тока в присоединениях защищаемого объекта, определяют одновременное наличие пауз и токов и при заданном их сочетании отключают объект, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, формируют последовательности состояний вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта, охватывающие возможные нормальные режимы, а также внешние короткие замыкания, затем через заданные промежутки времени фиксируют наличие или отсутствие, а также полярность вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта в данный момент времени, запоминают их и сравнивают со сформированными ранее последовательностями, а отключение оáúåêòà осуществляют при несовпадении текущей последова-.eëüíîñòH состояний всех присоединений защищаемого объекта ни с одной иэ ранее составленных последовательностей.

142229б

1422296

Составитель К.Шилан

Текред Л.Олийнык Корректор М Лемчик

Редактор M.Бланар

Тиразк 650 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4436/52

Производственно-полиграфическое предприятие,, г, Ужгород, >.-.. Проектная,