Способ блокировки действия защит и автоматики смежных участков при неполнофазных режимах линий электропередачи переменного тока
Изобретение относится к электротехни ке а именно к релейной защите Цель изо бретения - повышение селективности и чувствительности действия блокировки Способ блокировки основан на измерении разности фаз тока НУЛРРОП iu i т п,. ности и опорного нап яж м t г i ic токов нулевой и обоатнои npf ецон чг и i стей фиксации резуттаю i, / i . : . указанных разностей ошемаюаш/ i n t HI лам времени 0 02-0 По и О 1 0 1 ь .i к превышения токои ну РПОИ г i j.,j ч ности уставки u 1 1 гт HI защиты нулевой пмгпг,,о а и, иг ( кирующии (игнал выл ск1 п п ДРУХ 3 1ФИКС1 рОВЭНЧ IX J i I i И т т BCKTOpODTOKOB С 1Н, взтельностеи i tn ной величины a paanoi TI знг фаз векторов Toi-a Hvrrr HI ногти и опорного напрч -t-снип сетстоующси jcupniu 1 he i u того блокирую1цпй си пап , личине тока обратном r nt )Т ниже заданной 1 з п { ям 1 и i If.
союз советских социАлисти <Вских
РЕСПУБЛИК
is <>s Н 02 Н 7/28
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.<ю<„ э I(.L. I
O"
«М Q» (д„)
,с)<
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4300127/07 (22) 21,08,87 (46) 07.02.91. Бюл. ¹ 5 (71) Сибирский научно-исследовэтельск<..й институт энергетики (7 2) А. , Ê ý ë è í è ÷ å H ê о, А. A. Ê à ê í û é, Ф,З,Хакимов и М.И.Хорошев (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1354331, кл. Н 02 H 7/28, 198<>. (54) СПОСОБ БЛОКИРОВКИ ДЕЙСТВИЯ
ЗАЩИТ И АВТОМАТИКИ СМЕЖНЫХ УЧАСТКОВ ПРИ НЕ ПОЛ Н О ФАЗ Н Ь<Х РЕЖИМАХ ЛИНИЙ 3ЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите. Цсль изобретения — повышение селективности и чувствительности действия блокировки.
Способ блокировки основан на измерении
Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и предназначается для блокирования срабатывания устройств защиты и автоматики смежных присоединений от токов неполнофазного режима работы на линии электропередачи переменного тока.
Целью изобретения является повышение селективности и чувствительности действия блокировки, а также расширение области использования при плановом переводе линии электропередачи переменного тока в неполнофазный режи л, На фиг, 1 приведены векторные диаграммы, отвечающие однофазно лу короткому замыканию (КЗ), неполнофээному режиму и двухфазным К3 на землю; на фиг, 2 — схема электропередачи, в которой
Ы3. „, 1626306 А1 разности фаз тока «улове< по., дог- «-л ..ности и опорного нэпряж..".«, l;;;.,; <, токов нулевой и обрат«ой п<>< 1<<дс« -: стей, фикса«<1«резул< тато» д:у, LI указаннь<х разностей. от«е ià
ДГР/Х 3 IфИКСV,PÎB3
УГЛОВ О МвжДУ ВСКТОРЭ««ri»:Or .L>1-, нулевой последовательности, р; з«с, -,: глов между векторами то<,э .у><;:эоГ«ос«:,довательности L1 опорного эпря>ке
Осуществление неполнофаз<,ого р.. -<и ма на линиях предполагается пр,< L:,1ëL< II<, на ВЛ устойчивых од> офэз«ых повреждений.
Пусть на линии электрспе<педэч«СВН
1 произошло однофазное КЗ (K ). нэг.ри <ер, на фазе А, На фиг, 1 а изобр «е«э векторная диаграмма, отвечающая этому режиму. 1оки обратной l2 и нулевой Io последов: тельно1626306
55 стей находятся в фазе и составляют некоторый угол р с вектором опорного напряжения U.
Возможны следующие варианты развития аварии.
Сохранение режима К . B этом случае (1)
Омежду векторами I2 и 1о не меняется, но с течением времени вектора токов будут поворачиваться относительно опорного наи ряжения U из-за разворота ЭДС генераторов, вызванного электромеханическим переходным процессом, Выполняя функции дальнего резервирования, релейная защита примыкающих присоединений должна действовать на отключение своих выключателей.
Переход однофазного КЗ в неполнофазный режим, Поврежденная фаза отключается с двух сторон выключателями в цикле паузы однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), Предполагается, что панель ОАПВ содержит устройство контроля за погасанием дуги подпитки, которое дает информацию о состоянии отключенной фазы. В случае сохранения замыкания на отключенной фазе линия продолжает работу в неполнофазном режиме.
Векторная диаграмма, отвечающая неполнофазному режиму, приведена на фиг, 1 б, Видно, что вектора токов обратной . и нулевой Io последовательностей также находятся в фазе, но они поворачиваются относительно вектора опорного напряжения U на 90, т.е. угол увеличивается на 90, В этом случае последние ступени направленных токовых защит нулевой последовательности (ТНЗНП) и резервных защит, регулирующих на (2, примыкающих присоединений должны быть блокированы.
Переход К в двухфазное КЗ на землю (К )).К на фазе А может перейти в К( фаз А и В (фиг. 1 в) либо фаз А и С (фиг. 1 r).
B обоих случаях угол О между векторами токов обратной и нулевой последовательностей увеличивается с нуля до 120 за счет того, что токи обратной и нулевой последовательности разворачиваются в разные стороны относительно опорного напряжения на 90 и 30О.
В этом случае последние ступени указанных защит примыкающих присоединений также должны действовать на отключение своих выключателей.
Неполнофазный режим отличается от режимов однофазного и двухфазного К3 на землю величинами углов р и 0. Переход от режима однофазного КЗ в неполнофазный режим может быть определен по изменению во времени величин <р иО. Для этого
40 необходимо измерить и запомнить величины О и р в отрезок времени, отвечающий возникновению на линии короткого замыкания до отключения выключателей, и в отрезок времени, соответствующий переходу в полнофазный режим. По величинам разностей зафиксированных величин можно определить, сохранилось ли на линии короткое замыкание или осуществился переход в неполнофазный режим.
Блокировка действует следующим образом. В течение одного-трех периодов промышленной частоты после превышения величиной 3 lo установки срабатывания последней ступени, ТНЗНП измеряются угол 0 между векторами lz u In и угол <р между вектором опорного напряжения U u lo. В качестве вектора опорного напряжения может быть принято, например, напряжение пря лой последовательности U1. Измеренные величины
О>< и < >, запоминаются. Время Лт выбирается таким образом, чтобы оно было достаточным для отключения поврежденной фазы с двух концов и чтобы за время Лт изменение угла р, обусловленное разворотом ЭДС генераторов, было незначительным, Согласно расчетам оно составляет для электропередач 220-1150 кВ 0,1-0,4 с, Формируются величины ЛО = !Π— О< I и A
I которые сравниваются с уставками (.<, и со ответствен но р<„, Е сли и
A0 < О„„,, Л<<> < py<.<, то на линии сохранился режим К(<. В этом случае блокирую(1) щйй сигнал не выдается, Если ЛО < Оуст,а
Ар pe<1 то режим однофазного КЗ перешел в неполнофазный режим. Формируется сигнал, который выдается е цепи соответствующих репейных защит для блокировки их последних ступеней.
Если ЛО Оуст, то однофазно КЗ перешло в двухфазное. При этом блокирующий сигнал не выдается.
Работу блокировки рассмотрим на примере электропередачи, схема которой приведена на фиг. 2. Н3 системообразующей линии ВЛ1 500 кВ предусмотрено осуществление неполнофазных режимов в случае неуспешного ОАПВ, При этом могут ложно сработать последние ступени — ТНЗНП на линиях ВЛ2, ВЛЗ, ВЛ4 и ВЛ5. Для определения эффективности способа блокирогки проведены расче1ы однофазных КЗ в начале, середине и конце ВЛ1 с учетом разворотов векторов ЭДС Е1 — Е4, расчеты двухфазных КЗ на землю и неполнофазных режимов на ВЛ1, При этом анализировались фазовые соотношения на удаленных от
1626306
ВЛ1 концах ВЛ2-5, где предполагается установка блокировок.
Расчеты уъ и О»» осуществлялись на
ВЛ2-5 в течение первого периода промь»шленной частоты после возникновения К на
BJ11. Через Л 1 0,1 и 0.3 с на указанных линиях определялись ЛО(1Ap, отвечающие сохранению режима однофазного КЗ, переходу в Håïîëнофазный режим, а также ЛО, отвечающее переходу от режима К в ре(1) жим К() на ВЛ1.
Результаты расчетов сведены в табл. 1 — 5.
В табл, 5 сведены величины ЛО, отвечающие переходу от К(1в режим К(. Точка
1,1)
К3 взята в середине ВЛ1, так как по расчетам параметр ЛО в данном случае практически не зависит от места КЗ на ВЛ1.
Из приведенных данных видно, 410 переход однофазного КЗ в неполнофэзный режим можно выявить по величине At(, которая составляет в этом случае 00-115 в зависимости от места КЗ на линии 1 и г»ыбранной величине Лт.
Переход в режим двухфазного КЗ на землю можно выявить по величине ЛО. кос»торая составляет в этом случае пример» .о
120 .
Сохранение на линии режима однофэзного К3 (как, впрочем, и двухфазного K3 ii.»
„землю) характеризуется нулевыми etta«ениями h,О и малыми вепичинг»ли Хр (табл. 1 и 2).
На фиг. 3 представлены зависимости
АрИАО от места КЗ на ВЛ1, определенные для ВЛ5. Зависимости, соответству»ощие сохранению на ВЛ1 одно»1>эз»»ого КЗ. изображены сплошными линиями, переходу в неполнофазный режим — пунктирными линиями и переходу в двухфазное К3 нэ землю — штрихпунктирными линиями. Пр»веденные зависимости построены при Лт. =0,3 с, Выбирая уставки устройства блокировки Для Дан нои линии Оуст = 50 и 1/,;т - 40 можно обеспечить необходимую чувствительность и селективность работы устройства блокировки, установленного на ВЛ5, В некоторых случаях перевод линии в неполнофазный режим может осуществляться и без возникновений на них КЗ: для пофазного ремонта линий, трансформаторов. а также в режиме плавки гололеда, В этом случае неполнофазному режиму непосредственно не предшествует режим КЗ, поэтому не может быть использован предложенный принцип работы блокировки.
Мощность, передаваемая в неполнсфээном режиме, ограничивается уровнем несимметрии в нагрузке и генераторах. При этом
55 токи нулевой последовательности в примыкающих присоединениях будут ниже уставки срабатывания последних ступеней
ТНЗНП. Однако мощность, передаваемая в неполнофазном режиме по условиям допустимой несимметрии s генераторах и нэ грузке, может быть увеличена при использовании средств симметрирования, например, с помощью шунтирующих peav.торов. В этом случае токи обратной последовательности в электропередаче снизятся, а токи нулевой последовательности возрастут и могут превысить уставки срабатывания последних ступеней ТНЗНП примыкающих присоединений. »то обстоятельство может быть использова» о дпя Btl явления неполнофазного режима. Как известно, последние ступе»»и ТНЗНП предназначены для резервирования отк,»зов репейных защит примыкают.,их пр1лcof динений при замыканиях на землю Если токи
Iz u lo в месте КЗ равны (при К(1, о tt npuco(tx единениях, примыка»ощих к по»»режд».ин ы м, в е л и ч и н э (у ж е с у L, 0 c T B c t t t t r
ПрЕВЫШаЕт IQ. ЭтО ПрОИСХОЛИт ЗЭ С г»т 1О10, «То боль»»»эя »эст», Tnhnts ln ".,":t.:t IKtt t v9 соединен»»ых треугопы»»1».ot.t об».»откэх трансформаторов, уста»»овпенн».1.; »»э подстанциях неполнофэз IQA лин» и К» показали расчеты, при К и К на линиях HË1, (1,11 токи (; в ВЛ2 — 5 в 3 — 4 раза прев»гшэ от длительно допустимые токи обрг г»»ой !10следовательности в нагруз "tlthtx и t åín(;э торных узлах примыкэ»о»дих t,. указ;Ill»It. . пиниям, В непопнофазных режи»лэ ° т" ки обратной посл едовэтеп ь ности 1 е, n.l ; t вышать величину длительно допустимых токов обратной последовательности в нагрузках и генераторах. Таки»и обрэзс;.i, непопнофазный нагрузочный режим с примене»»ием симметрировэн»;я можно отличить от любых видов несимметричных К3 по уровн»о токов обратной поспедовэтепьности, Если токи нулевой последовательности превысили уставку срабатывания последней ступени ТНЗНП, а токи обратной последовательности не превышают длительно допустимого значения 0 примыкающих улах, то на электропередаче и» еет мссто неполнофаэный нагрузочный режим с при»ленением сим»летрирования, В этом случае должен выдавэ»ься сигнал, Ьпок»»рующий работу последней ступени ТНЗНП.
Блок-схема устройства, реапизуюшая способ блокировки (фиг. 4), содержит фильтр 1 тока обратной поспедоват» льности; фильтр 2 тока нулевой последовательности; фильтр 3 опорного напряжения; блоки 4 — 7 сравнения; элементы НЕ 8 и 3;
1626306
55 элементы И 10 и 11; элемент ИЛИ 12; блоки
13 и 14 измерения разности фаз; ключи 1518, элементы 19-22 "Память", блок 23 управления.
Фильтры 1-3 предназначены для выделения из состава фазных токов и напряжения контролируемой линии токов обратной и нулевой последовательностей и вектора опорного напряжения. Последн и може-. быть получен и от другого синхронно вращающегося источника напряжения, например от трансформатора собственных нужд, Блок 23 управления представляет собой таймер с регулируемыми выдержками времени t>, tz. тз, причем тз > t; > t<, Блок начинает работать после подачи нэ его вход разрешающего сигнала. При исчезновении разрешающего сигнала блок 23 возвращается в исходное состояние.
Блок 23 управления осуществляет управление работой блокировки за счет разделения по времени выдачи управляющих импульсов на ключи 16, 17 и 15, 18, а также на элемент И 11, Устройство работает следующим образом.
При появлении токов нулевой ".оследовательности больше значения низших ступеней ТНЗНП блок 5 сравнения выдает управляющий сигнал на элемент И 10 и блок
23 сравнения. Одновременно в блоках 13 и
14 измерения разности фаз происходит измеренив разности фаз между векторами тока нулевой и обратной последовательности (угол 0) и вектором тока нулевой последовательности и вектором опорного напряжен ия (угол p), Результаты измерений поступают на входы ключей 15-18. По истечении первого заданного интервала времени, лежащего в диапазоне 0,01 — 0,06 с, на управляющие входы ключей 16 и 17 поступает отпирающий сигнал от блока 23 управления и измеренные значения углов ОИр поступают через указанные ключи соответственно нэ элементы 20 и 21 памяти. Через время действия отпирающего импульса управляющий сигнал с ключей 16 и 17 снимается и результаты измерения фазовых соотношений больше на элементы 20 и 21 памяти не поступают. Таким образом в указанных блоках фиксируются измеренные значения углов OMip, отвечающие первому моменту времени.
Через интервал времени, лежащий в диапазоне 0,1 — 0,4 с, блок 23 управления выдаст управляющий сигнал на свой второй выход, который поступает на управляющие входы ключей 15 и 18, В результате измеренные фазовые соотношения поступают в
40 элементы 19 и 22 памяти. Через время действия отпирающего импульса управляющий сигнал с ключей 15 и 18 снимается и в элементах 19 и 22 памяти фиксируются значения фазовых соотношений, отвечающих второму заданному моменту времени, С Bbl ходов элементов 19 и 20 памяти величины измеренных значений угла 0 поступают на блок 6 сравнения, а с BblxQpQB элементов 21 и 22 памяти нач;:íèÿ углов rp поступают в блок 7 сравнения. При положительных результатах сравнения с выходов этих блоков сравнения управляющие сигналы поступают на соответствующие входы элемента И
11 Через заданное вр.мя с блока 23 управления на третий вход элемента И 11 поступает управляю ций сигнал и при наличии на двух других его входах управляющих сигналов этот элемент формирует выходной сигнал, который через элеь е г ИЛИ 12 выдаст блокирующий сигнал для защит и BBTQI .iýòèки. Выдержка времени тоетьего управляющего выхода 6 ока 23 упр",вления больше двух предыдущих выдержек и необходима для исключения т ожной работы блокировк:. в интервале времени, когда на блоки 6 и 7 сравнения поступа от сигналы от элементов
20 и 21 памяти i отсутствуют сигналы от элементов 19 и 22.
Если хотя бы HB одном из входов элемента И 1 не будет управляющего сигнала. то блокирующего сигнала н появится.
Если в ходе работы блокировки ток нулевой последовательности снизится ниже значения уставки, to снимзются управляющие сигналы блока 5 сравнения с блока 23 управления, элемента И 10 и через элемент
НЕ 9 осуществляется обнуление памяти во всех элементах "Память", При переводе линии в неполнофаэный режим часть блокировки, осуществляющая измерение фазовых соотношений токов обратной и нулевой последовательностей и опорного напряжения, не работает, так как нет изменения измеренных угловых соотношений, отвечающих различным интервалам времени из-за отсутствия режима короткого замыкания, В этом случае, г и величина тока обратной последовательности меньше заданн;го значения, то QT блока л сравнения не поступает управляющий сигнал на элемент НЕ 8, в результате .его появляегся управляющий сигнал на первом входе элемента И 10, Если ток нулевой последовательности превышает заданное значение, то от блока 5 сравнения управляющий сигнал поступает на второй вход элемента И 10, От элемента И 10 через элемент ИЛИ 12
1626306
Таблица 1
3,4
2,5 о (1,55 поступает блокирующий сигнал нэ действие релейной защиты, Блокировка оказывается введенной в работу в течение всего времени, пока ток нулевой последовательности превышает заданную уставку.
Эффективность изобретения определяется повышением надежности работы комплекса защит и автоматики электропередач, на которых предусмотрены неполнофазные режимы.
В табл, 1 приведены параметры ЛО и
Лр при сохранении на ВЛ1 режима однофазного КЗ (Л t = 0,1 с).
В табл, 2 приведены параметры Л О и
Лр при сохранении на ВЛ1 режик1а однофазного К3 (Л t = 0,3 с).
В табл. 3 приведены параметры ЛО и
Ар при переходе однофаэного К3 в нополнофазный режим (Лт =- 0,1 с).
В табл. 4 приведены параметры ЛО l1
Ар при переходе однофазного К3 в неполнофаэный режим (Л с = 0.3 C).
В табл. 5 приведен параметр ЛОпри переходе однофазного КЗ в двухфазное (Лт = 0,3 с), Формула изобр".Tcl«;;
1, Способ блокировки действия защит 11 автоматики смежных учагтког при неполнофазных режимах линий электропереда и переменного тока, включающий в себя .1змерение тока нулевой по=ледовательности и напряжения прямой последовательнос1и линии, определение разности фаз между вектором тока нулевой последовательности линии и опорным, синхронно вращающимся вектором напряжения прямой последовательности, сравнение тока нулевой последовательности с заданной величиной и выдачу блокирующего сиг.1ала по результатам сравнения измеренной разносги фаз с заданной величиной при величине тока нулевой последовательности больше мин,15 мального значения уставки действия защит или автоматики, отличающийся тем, что, с целью повышения селективнос1и i1 чувствительности действия блокирог,ки, измеряют ток обратной последовательносги
10 линии и определяют разности фаз между векторами токов нулевой ii обратной последовательности, при этом фиксируют результаты двух измерений укаэанных разностей, отвеча1ощих интервалам времени 0,02-0,06
15 LI 0,1-0.4 с после ппевышаения током нулевой последоватеfII-,IIocILI усl l,, амой чув ствительной ступен11тг1ков1ч- нп равленной защиты нулевой поспедопп ельности, и если разность двух эа!11кс IDclB,=:III1иваю1 Г эад 1;ilil1м значен11еii веп11 tL111у ока обратной г1оследог ательногTLI L 1иl . и фор35 мируют бло<ируюгций cLIãli;Iii 1,а дейв rrlие релейной защиты при IIе.л . I.II,å гока с братной последов;:TåëLLIãt.-.ти IIII;%е "-адаíllîãо значения Li ВЕличИ11Е тОК :. Нуль -.,Ой ПОСПЕдОвательности больше миfil "лального эначе40 ния уставкvl защиты, 1626306
Таблица 2
Таблица 3
1626306
8=0 2 а В
1626306
Е. 3 ..тч л А ь
-n Чс
Редактоо С Пекэрь
Заказ 282 ира; 379 Подписное
ВН! !ИПИ ГосУдарстванного комитета пс изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035 Уосква. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101
I ! !
Сос.авиталь JI,Âoðînàåâý в рад М Моргентал Корректор Н,Ревская
