Дистанционный измерительный орган

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к дистанционным защитам линий электропередачи. Цель изобретения - повышение устойчивости функционирования. За счет дополнительно введенных формирователей напряжения 3 и 4 соответственно с прямой и с противоположной компенсацией и добавочной компенсацией поляризующим током /током, формируемым на основе токов нулевой и обратной последовательностей/ падения напряжения на активном переходном сопротивлении обеспечивается адаптация верхней и нижней границ характеристики срабатывания при изменении передаваемой по линии электропередачи мощности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

союз советсних социАлистических

РЕСПУБЛИК (5l)5 Н 02 H 3/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изоБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР!

Щ, - 1,, л. (:,:

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4229016/24-07 (22) 15.04.87 (46) 23.02.90. Вюл. У 7 (71) Гижский политехнический институт им. А. Я. Пельше (72) Э. П. Ванзович (53) 621.316.925(088.8) (56) Аржанников Е. А. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике линий при замыканиях на землю.

M.: Энергоатомиздат, 1985, с. !76

Шнеерсон Э. M. Дистапционные защиты. — М.: Энергоатомиздат, l986, . с. 79 рис. 2-13б. (54) ДИСТАНЦИОННЫЙ ИЗЖГИТЕЛЫ11,П1 ОРГАН (57) Изобретение относится к электро„„SU„„3545283 д 1 технике, а именно к дистанционным защитам линий электропередачи. Цель изобретения — повышение устойчивости функционирования. За счет дополнительно введенных формирователей напряжения 3 и 4 соответственно с прямой и с противоположной компенсацией и добавочной компенсацией поляризующим током (током, формируемым на основе токов нулевой и обратной последовательностей) падения напряжения на активном переходном сопротивлении обеспечивается адаптация верхней и нижней границ характеристики срабатывания при изменении передаваемой по линии электропередачи мощности. 2 з.п. ф-лы, g

4 ил.

1545283

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дистанционных защитах линий электропередачи от несимметричных коротких за5 мыканий (КЗ).

Цель изобретения — повышение устойчивости функционирования.

На фиг ° 1 представлена структурная схема дистанционного измерительного !!! органа; на фиг. 2 — формирование особых точек (вершин четырехугольника) ,характеристики устройства в комплексной плоскости; на фиг. 3 — характеристики устройства и сформированные напряжения при повреждении в защища емой зоне (выполнении условий срабатывания — вектора напряжения в разных комплексных полуплоскостях); на фиг. 4 " то же, при внешнем поврежде- 2п нии {невыполнении условий срабатывания — вектора в одной комплексной полуплоскости) °

Все характеристики показаны для случая отсутствия передаваемой по ли- 25 нии мощности в доаварийном режиме.

Устройство содержит первый формирователь 1 напряжения с прямой компенсацией падения напряжения на сопротивлении линии электропередачи, второй ,формирователь 2 напряжения с противоположной компенсацией падения напряжения на сопротивлении линии электропередачи, третий формирователь 3 напряжения с прямой компенсацией и с добавочной компейсацией поляризующим то- .

9 ком падения напряжения на активном переходном сопротивлении, четвертый формирователь 4 напряжения с противоположной компенсацией и добавочной. що компенсацией поляризуюшим током падения напряжения на активном переходном сопротивлении и элемент 5, сравнения четырех сформированных напряжений по фазе, подключенный входами к выходам формирователей 1-4.

Устройство работает следующим образом.

При однофазных -КЗ на выходе формирователя 1 получают фазное напряже5 .Иие с прямой компенсацией фазным компенсированным током (фазным током, компенсированным током нулевой последовательности) у „, у --(т + Ы.)Z„, (1)

55 где Ц < - фазиое напряжение, Х - фазный ток;

VФк = U ф+ (Ф + То)ZÅ, (2) где Š— сопротивление уставки в — У2 противоположном направлении, t а остальные обозначения прежние.

Полученное напряжение подают на второй вход элемента 5 сравнения, На выходе формирователя 3 получают фазное напряжение с прямой компенсацией фазным компенсированным током и с добавочной компенсацией поляризуюшим током нулевой или обратной последовательности падения напряжения на активном сопротивлении!! Фкэ У Ф

Фкэ — Фк1 - Уъ (3) где R — сопротивление .уставки в прямом направлении вправо от сопротивления линии (фиг. 2). (Полученное напряжение подают на третий вход элемента 5 сравнения.

На выходе формирователя 4 получают фазное напряжение с противоположной и компенсацией фазным компенсированным током и с добавочной компенсацией иоляризуюшим током нулевой или обратнвй последовательности падения напряжения на активном сопротивлении

У фк,, = П Фк Р Ф или

Пфк Ц Фка а (4) где R „„ — сопротивление уставки в противоположном направлении вправо от сопротивления линии.

Полученное напряжение подводят к четвертому входу элемента 5 сравнения, 1 I .- ток нулевой последовательности с коэффициентом ком-, пенсации;

Е, " сопротивление уставки в прямом направлении.

Полученное напряжение подают на один вход элемента 5 сравнения.

На выходе формирователя 2 получают фазное напряжение с противоположной компенсацией фазным компенсированным током (фазным током, компенсированным током нулевой последовательности) (9) 5 5452

Таким образом на входы элемента 5 сравнения по фазе поступают четыре напряжения Цф. Цф., Цфз и Цф.4

При одновременном выполнении четы5 рех условий срабатывания

0 4 arg (U, /ц, „,) 180

О(arg (Ц, /Ц, ) 180

1,". (5)

0 4 arg (Цф„ /U „,) 180

0 а arg (Цфк u4,„) (180

15 что соответствует расположению векторов в различных комплексных полуплос-. костях, происходит срабатывание и на выходе элемента 5 сравнения появляется сигнал, Причем каждое из условий 20 (5) определяет местоположение одной из границ характеристики срабатывания в комплексной плоскости: соответственно верхней, правой, нижней, левой (фиг. 3 и 4). 25

83 6 ного КЗ с учетом того, что на выходе формирователя 3 получают линейное напряжение с прямой компенсацией разностью соответствующих фаэных токов и с добавочной компенсацией указанной поляризующей суммой тока обратной пос.-:едовательности особой фазы и тока нулевой последовательности падения напряжения на активном сопротивлении лиэ — лм (2 о1 1) уэ (8) а на выходе формирователя 4 получают линейное напряжение с противоположной компенсацией разностью соответствующих фазных токов и с добавочной компенсацией указанной поляриэующей суммой тока обратной последовательности особой фазы и тока нулевой последовательности падения напряжения на активном сопротивлении

Цлк1 — Цл ХлЕу; 9 де Цл л — линейное напряжение;

ЗБ — разность соответствуюших фазных токов — сопротивление уставки в прямом направлении.

Поляризующий ток получают как сумму тока обратной последовательности оСобой фазы, умноженного на фазовый оператор j и тока нулевой последовательности, умноженного на фазовый 4 оператор j и коэффициент Лс, I „ +

+ I,1, где находится как полови-в1 т на деления коэффициентов токораспределения для схем замещения нулевой и обратной последовательностей.

На выходе формирователя 2 получают линейное напряжение с противоположной компенсацией разностью соответствуюших фазных токов

55 (7) Остальные, преобразования и работа устройства идентичны случаю однофазКроме того, при двухфазных КЗ на землю на выходе формирователя 1 получают линейное напряжение с прямой: компенсациец разносгью соответствую" 30 щих фазных токов

Сигнал на выходе устройства появляется при одновременном выполнении условий

0 4 arg (цвак /цлкэ) 4с 180

0 (arg (Ц /Ц ) 4 180 3

О (arg (ц як /ц лк ) < 180

0 6 arg (U„ /U„„, ) < 180 ° (1О) Функционирование устройства поясняют также:изображенные на фиг. 2-4 векторные диаграммы. На фиг. 2 показано формирование особых точек характеристики (вершин четырехугольника) на основе падений напряжений на соответствующих сопротивлениях. Так же показаны векторы„эаиеряемого дистанционным органом напряжения U для двух различных случаев. Разность между этими напряжениями и векторами характеризующими месторасположение особых точек, представляет собой сформированные согласно выражениям (1) (4) или (6) — (9) векторы компенсированных напряжений. На фиг. 3 представлены эти векторы при выполнении условий (5) или (10) а на фиг. 4— те же векторы при невыполнении указанных условий. В приведенном случае, когда в доаварийном режиме отсутству1545283 ет передаваемая по линии мощность, ток I и поляризующий ток I совпадают по углу (например, при однофазном

КЗ I 3 I, и I = I» что позволяет рассматривать показанные на фиг. 3 и 4 характеристики срабатывания зашиты как представленные в комплексной плоскости сопротивления (после деления напряжений на ток I). 10

В случае передачи по.линии электропередачи мощности правая, верхняя и нижняя границы характеристики соответствующим образом адаптируются (самоперестраиваются) по отношению к значениям передаваемой мощности, чем обеспечивается повышение устойчивости функционирования при КЗ через переходные сопротивления.

Докажем,, что данный дистанционный орган обладает высокой устойчивостью функционирования (имеет небольшое количество излишних срабатываний и отказов) не только при отсутствии передаваемой по линии мощности в доаварийном режиме, но сохраняет также эти показатели независимо от параметров режима и сети. Для этого покажем, что формируемые по выражениям (1) (4) нли (б) — (9) напряжения не зави- 30 сят от параметров режима и сети.

При однофазных КЗ фазное напряже— ние поврежденной фазы равно

"- Ф = (-Ф kIo)Z к Вд к

O где Е„ сопротивление линии электропередачи до места КЗ;

- переходное сопротивление в месте КЗ; 40

- ток, протекающий через переходное сопротивление. как при однофазных КЗ

Так

I 3 Х =3157 (12) 45

П - (I, + kI,)Z„+ I 3k.R„. (13) где I — ток нулевой последовательности, протекающий через переходное сопротивление;

Io — ток нулевой последователь- 5О ности, протекающий в месте установки защиты1

k - коэффициент токораспределения, аргумент которого близок к нулю arg k 0, то выражение (11) принимает вид.

На основании (13) при введении сопротивлений уставок получаем следующие зависимости: при 7Е „= 7. „R = 0 — выражение (1); при Z „= Е „и R„= 0 — выражение (2); при Е „= 7. „„ и 3 1с,,В„ = К, — выражение (3); при Z „= Z „и 3 k R> R „ — выражение (4).

Так как зависимость (13) правомерна при любых параметрах режима и сети, то формируемые по выражениям (1)(4) напряжения также от этих параметров не зависят.

В месте КЗ токи нулевой и обратной последовательности равны Т,„ = I что позволяет выражение (12) представить в виде I 3I „= 3k Т . Отсюда следует, что вместо поляризующего тока I в выражениях (3) и (4) может быть использован полярнзуюший ток I

Кроме того, при двухфазных К3 на землю линейное напряжение поврежденных фаз равно (14) где используемые обозначения прежние.

Выражая ток Х „ через симметричные составляюшие (особая фаза А, КЗ между фазами В и С), имеем

I „=- (а - а) „„+ (a — a )I, где а = П. — 120 а = IL ° 120 — фазовые операторы;

I „ I — токи соответственно прямой и обратной последовательностей, протеКающие через переходное сопротивление.

При двухфазном КЗ на землю

Х„„+т „+I „=О.

Совместное решение последних двух уравнений позволяет найти

Х„(а — а )(2 I „+ Х „)

- 3 j (г k I, + k, I,) =

- г Гз 1 (Х,, + I . k,) . (15) где argk<= arg k, 0, ak =k,/2, При этом выражение (14) принимает вид

9 1545 !

Ц„= I„Z„+ (? .+ I,° . k )2 3 k R

gr. 1 1О ном сопротивлении в месте повреждения, а четвертый формирователь сравниваемой величины, выполнен в виде формирователя напряжения с противополо. кно»» компенсацией и с добавочной компенсацией поляризуюшим током падения напряжения на активном переходном сопротивлении.

2. Измерительный орган по п. 1, отличающийся тем, что формирователи напряжения с прямой и противоположной компенсацией выполнены в виде формирователей фазных напряжений с прямой и противополож-. ной компенсацией полным током фазы и током нулевой последовательности падения напряжения на сопротивлейии линии электропередачи, а формирователи напряжения с прямой и противопопожной компенсацией и с добавочной компенсацией поляризуюшим током выполнены в виде соответствуюших формирователей с добавочной компенсацией током нулевой последовательности падения напряжения на активном переходном сопротивлении.

3. Измерительный орган по п. 3, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что формирователи напряжения с прямой и противоположной компенсацией выполнены в виде формирователей линейных напряжений с прямой и противоположной компенсацией разностью соответствуюших фазных токов падения напряжения на сопротивлении линии электропередачи, а формирователи напряжения с прямой и„противоположной компенсацией и с добавочной компенсацией поляриэуюшнм током выполнены в виде соответствующих формирователей с добавочной компенсацией суммой токов обратной и нулевой последовательностей падения напряжения на активном сопротивлении дуги.

Выражение (16) по форме идентично

5 выражению (13) и все связанное правомерно и в этом случае.

Таким образом, данный дистанционный орган обладает высокой устойчивостью функционирования (имеет небольшое число излишних срабатываний и отказов) при любых параметрах режима и сети.

Его применение позволит уменьшить количество излишних отключений линий электропередачи, что приведет к уменьшению ущерба.

Формула и з обретения

35!. Дистанционный измерительный орган, содержащий четыре формирователя сравниваемых величин, входы которых подключены к выходу измерительных трансформаторов напряжейия и то- 25 ка, а выходы формирователей сравниваемых величин подключены к входам элемента сравнения по фазе, при этом первый формирователь сравниваемой величины выполнен в вице формирователя 30 напряжения с прямой компенса»щей падения напряжения на сопротивлении лчнии электропередачи, а второй формирователь вы»»олнен в виде формирователя напряжения с противоположной компенсацией падения напряжения на сопротивлении линии электропередачи, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости функционирования, третий формирователь 40 сравниваемой веяичины выполнен в виде формиро"!ателя напряжения с прямой компенсацией и с добавочной .компенсацией поляризуюшим током падения напряжения на активном переход- 45

1545283

JIx фие. 2

Составитель А. Васильев

Техред Л.Сердюкова Корректор И. Муска

Редактор Л. Гратилло

Заказ 495 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101