Многофазный дистанционный измерительный орган

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите линий электропередач от двухфазных коротких замыканий. Цель изобретения - повышение селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях. При двухфазном коротком замыкании на выходах блока 1 формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, появляются соответствующие величины, которые непосредственно или через фазоповоротные элементы 6-11 подаются на входы блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления 12-14. Сигналы с первых выходов блоков 12-14 поступают на одни входы соответствующих компараторов 27-29, на другие входы которых поступают сигналы с выходов соответствующих умножителей 24-26, на один вход каждого из которых поступает сигнал с второго выхода соответствующего блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно , а на другой вход - через соответствующий делитель 21-23. 3 ил. Ivo

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,sI>s Н 02 Н 3/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4637363/07 (22) 12.01.89 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Уфимский нефтяной институт (72) В.А.Шабанов (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 66777, кл. Н 02 Н 7/26, 1943, Авторское свидетельство СССР

М 1001284, кл. Н 02 Н 3/40, 1981. (54) МНОГОФАЗНЫЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной . защите линий электропередач от двухфазных коротких замыканий. Цель изобретения — повышение селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях. При двухфазном коротком замыкании на выхо. Ы2 1721691 А1 дах блока 1 формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, появля-. ются соответствующие.величины, которые непосредственно или через фазоповоротные элементы 6 — 11 подаются на.входы блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления 12 — 14, Сигналы с первых выходов блоков 12-14 поступают на одни входы соответствующих компараторов 27 — 29, на другие входы которых поступают сигналы с выходов соответствующих умножителей 24 — 26, на один вход каждого из которых поступает сигнал с второго выхода соответствующего блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а на другой вход — через соответствующий делитель 21 — 23. 3 ил.

1721691

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите линий электропередач от двухфазных коротких замыканий.

Целью изобретения является повышение селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — граничная линия; на фиг.3- характеристика (область срабатывания) устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания при коротком замыкании между фазами В и

С.

Устройство содержит блок 1 формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, имеющий первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 выходы, первый 6, второй 7 и третий 8 фазоповоротные элементы, подключенные входами к соответствующим выходам блока 1, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 фазоповоротные элементы, первый 12, второй 13 и третий 14 блоки формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, каждый из которых имеет первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 входы и первый 19 и второй 20 выходы, три делителя 21 — 23, три умножителя 24-26, три компаратора 27-29, к одному входу каждого из которых подключен первый выход 19 соответствующего блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, а к другому входу подключен выход соответствующего умножителя, подключенного одним входом к второму выходу 20 блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а другим входом через соответствующий делитель, элемент И 30, подключенный входами к выходам компараторов 27 — 29, а выходом — к входу выходного органа 31.

Многофазный дистанционный измерительный орган работает следующим образом;

На входы блока 1 формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, поступают фазные напряжения UA, UB„

Uc и фазные токи lä, IB, Ic соответствующих фаз. Блок 1 формирования осуществляет линейные операции над входными токами и напряжениями, формируя на выходах сигналы согласно выражениям на первом выходе 2 Одв*= Одв-Zy(lp в), на втором выходе

3 «Осд* = Осд - Zy(lc -1д), на третьем выходе

4 Овс*= Овс-Zy(lâ- lc), на четвертом выходе

5 U2 = K(I2B -«загс), где Zy — сопротивление уставки; Одв, Овс, UcA — соответствующие линейные напряжения; К вЂ” коэффициент пропорциональности.

5 Напряжения Одв @USA поступают соответственно на фазоповоротные блоки 6 и 7, осуществляющие преобразования

Одв = UAB;

10 UcA=«а «Осд*, () где фазовые операторы а = е и а е.

)120 2 )120

Ф

Сигналы, пропорциональные напряже15 ниям UBc, UAB, UcA и Ог, поступают на соответствующие фазоповоротные элементы 8 — 11, осуществляющие следующие преобразования:

O е

20 UBc = UBc е 90.; Одв" = Од g ;

UcA" = Осд ej; U2" = U2 е"

Оул = — Ra г и (3) 90 о где eI — оператор сдвига по фазе на 90, т.е. фазоповоротные элементы 8-11 форми25 руют на выходах напряжения, сдвинутые относительно соответствующих входных напряжений на 90 эл,град.

Блоки 12 — 14 формирования активных и реактивных составляющих сопротивления

30 формируют выходные сигналы R и Х согласно выражениям

1 к (( (A Q. д()2

35 (оД + (4)

< (2) х

Л (!12+ (цИ12

Причем индекс л (линейное) должен

40 быть заменен для первого блока 12 формирования активной и реактивной составляющих сопротивления на ВС, а для второго 13 и третьего 14 — соответственно на АВ и СА, т.е, первый, второй и третий блоки форми45 рования активных и реактивных составляющих сопротивления соответственно производят формирование активной и реактивной составляющих следующих отношений: UBC /U2; UAB /U2 и UCA /02.

50 Каждый из сигналов R поступает на один вход соответствующего умножителя

24-26, на другой вход которого также поступает сигнал R>, но через соответствующий делитель 21 — 23. При этом напряжение Uy на

55 выходе умножителей 24 — 26

1721691 где и — коэффициент деления делителей 2123; л — наименование линейного сигнала (ВС, АВ или АС).

Напряжения Оу,л с выхода умножителей

24 — 26 и напряжения (сигналы) Х с первых

19 выходов блоков 12-14 формирования активных и реактивных составляющих сопротивлений поступают на входы компараторов 27-29, которые сравнивают по величине напряжения, пропорциональные сигналам Оу,д и Хл. На выходе каждого из компараторов появляется сигнал О»("Логическая 1"), если

-Xn > — Вл

1 2

Сигналы О» с вь:ходов компараторов подаются на входы логического элемента И

30. На выходе элемента И 30 появляется сигнал (устройство срабатывает), если одновременно на всех трех его входах появляются логические единицы, т,е. если одновременно выполняются неравенства:

Rec +nXBc<0:RAB +пХдв<0;Всд +пХсд< О. г г (4)

В нормальном режиме работы защищаемой линии электропередачи (при отсутствии коротких замыканий) отсутствуют токи обратной последовательности 12В и Iгс, отсутствуют напряжения U2 и 02" и устройство не работает.

При двухфазных коротких замыканиях в линии электропередачи протекают токи обратной последовательности, появляются напряжения 02 и U2", на входах блоков

12-14 формирования активных и реактивных составляющих присутствуют все входные напряжения и на их выходах формируются все три пары напряжений Х и R>. Однако для срабатывания устройства необходимо, чтобы одновременно выполнялись неравенства (4).

Рассмотрим условия выполнения неравенств (4) в комплексной плоскости соответствующих сопротивлений.

Граничные линии неравенств (4) в комплексных плоскостях сопротивлений определяются выражениями

2вс = Rec+ jXec:

ZAB = RAB + )Хдв: (5)

ZcA = RcA+ jXcA, где j = е) и представляют собой симметричные параболы с вершиной, расположенной в начале координат, причем ветви парабол при и > 0 направлены в сторону отрицательных значений Х (фиг,2).

Точки, расположен н ые в ком плексн ых плоскостях ZBc ZAB u ZCA (фиг.2), однозначно связаны с точками комплексной плоскости сопротивления 2р петли короткого

5 замыкания (фиг.3).

Рассмотрим построение граничных линий в плоскости сопротивления Zp при двухфазном коротком замыкании между фазами

В и С. При отсутствии тока нагрузки напря10 жение.

Овс = -2(а - а ) (Zp - «Zy) 11, (6) где11 — аварийный ток прямой послеаЬ

15 довательности, который равен 11 =-12.

Выражая токи обратной последовательности фаз В и С через ток 12 обратной последовательности фазы А, находим

20 Ог = K(12B -.«Iгс) = К(а - а ) lг, (7) После деления (6) на (7) получаем выражение для комплексного сопротивления 2вс в виде

30 Аналогично напряжение Одв* при отсутствии тока нагрузки принимает вид

UAe* = (2(1 - а )Z + 3/1 c - (а - а )2у)1 b

35 или после умножения на оператор а для получения напряжения UAB и деления на выражение (7), получаем

) (%

ass -aI2((ha )zp 31

U2 Q2 К(0-О ) 2, (О Гр —,Z, -д2 )=„(2р-rn q ) 40 (9) 2

"-сж а

z„- —, = — (z< m,„) (щ

И-2

55 где mcA = -aZ1 - (1 — а )Z1c — особая точка комплексной плоскости Zp, в которой обращается в нуль напряжение Z>, 45 где п)дв = -а 2у - (1 - а) Z1c — особая точка комплексной плоскости, в которой обращается в нуль напряжение Одв ;

Z1c — сопротивление прямой последовательности питающей системы со стороны

50 установки защиты.

Аналогично для сопротивления ZcA можно получить

1721691 (11) (12) (13) Zp = 0,5К Zec + у

Zp = а К ZAe+ mAe:

Zp — = а К Есд + mcA.

Решая выражения (8), (9) и (10) относительно Zp, получаем соответственно

В соответствии с (11) для перехода от плоскости Zec к плоскости Zp достаточно все точки, а следовательно, и граничную линию первого из неравенств (4) (фиг.2) перенести на величину вектора «Еу. Обозначим полученную параболу через ВС (фиг.3).

B соответствии с (12) для перехода от плоскости ZAe к плоскости Zp достаточно все точки, а следовательно, и граничную линию второго из неравенств(4) (фиг.2) повернуть вокруг начала координат на угол 120 против часовой стрелки и перенести полученную линию на величину вектора тдв.

Обозначим полученную параболу через АВ (фиг.3). Аналогично граничная линия третьего из неравенств (4) (фиг.2) повернется на угол 120 против часовой стрелки и переместится параллельно себе на величину вектора mcA. Обозначим полученную параболу через СА (фиг.3).

Областью срабатывания устройства будет область, ограниченная тремя описанными параболами ВС, AB и СА и показана на фиг,3 штриховкой, Для сравнения (фиг.3) пунктирной линией показана область срабатывания известного устройства, ограниченная прямыми линиями и, в частном случае, представляющая правильный треугол ьни к.

Известно, что углы селективности, т.е. предельные углы расхождения эквивалентных ЭДС, при которых дистанционная защита правильно функционирует, не могут быть меньше углов 0 прел и 0"прел которые образованы прямой Zn и касательной к граничной линии BC в точке «Zy. Из фиг.3 видно, что селективность предлагаемого устройства выше, чем известного. Причем при замыканиях через переходное сопротивление, при удалении точки Zp от прямой Zn селективность предлагаемого устройства в отличие от известного дополнительно повышается вследствие увеличения кривизны параболы ВС по мере удаления от точки Zy. У известного устройства граничная линия ВС имеет вид прямой ВС, проходящей через точку Zy (показано пунктиром, фиг.3). При этом при внешних замыканиях через переходное сопротивление углы селективности 0 известного устройства (углы между прямой Zn и прямой BC) меньше, чем у предлагаемого устройства. Таким обра5

55 зом, при положительном значении коэффициента пропорциональности п повышается селективность дистанционной защиты.

Путем изменения величины коэффициента пропорциональности в выражении (3) можно регулировать кривизну граничных линий (фиг.3), а следовательно, и селективность предлагаемого устройства.

При отрицательном коэффициенте п в выражении (3) изменяется направление ветвей параболы на фиг.2, а следовательно, и на фиг.3 и повышается чувствительность устройства при коротких замыканиях через переходное сопротивление.

Формула изобретения

Многофазный дистанционный измерительный орган, содержащий блок формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго фазоповоротных элементов, и элемент И, подключенный выходом к входу выходного органа, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях, дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой фазоповоротные элементы, первый, второй и третий блоки формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, три делителя, три умножителя и три компаратора, при этом третий выход блока формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, подключен к первому входу первого блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к второму входу указанного блока — через третий фазоповоротный элемент, выход первого фазоповоротного элемента подключен к первому входу второго блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к второму входу указанного блока — через четвертый фазоповоротный элемент, выход второго фазоповоротного элемента подключен к первому входу третьего блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к второму входу указанного блока — через пятый фазоповоротный элемент, четвертый выход блока формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, подключен к третьим входам первого, второго и третьего

1721691

Фиг. 2

Составитель А. Васильев

Редактор Н. Гунько Техред М.Моргентал Корректор Л, Патай

Заказ 958 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к четвертым входам указанных блоков — через шестой фазоповоротный элемент, первый выход каждого из блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления подключен к одному входу соответствующего компаратора, к другому входу которого подключен выход соответствующего умножителя, подключенного одним входом к второму выходу блока

5 формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а другим входом — через соответствующий делитель,