Устройство для защиты трехфазной линии электропередачи

 

Использование: изобретение относится к релейной защите высоковольтных линий электропередач. Сущность изобретения: устройство содержит блоки преобразования переменного тока в постоянное напряжение 1, 2, 3, блок формирования тормозного напряжения 4, схему сравнения 5. Введение двух дополнительных схем сравнения 6, 7, логического элемента ИЛИ позволяет повысить надежность работы устройства и энергосистемы в целом, поскольку оно не требует внешних связей с устройствами однофазного автоматического повторения включения. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к релейной защите линий электропередач (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжений, работающих эпизодически в неподвижном режиме, например, в цикле однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ).

В неполнофазном режиме работы ЛЭП вторые и третьи, а в некоторых случаях и первые ступени токовой защиты нулевой последовательности, главное назначение которой реагировать на однофазные короткие замыкания, выводятся из работы вследствие их возможного неправильного срабатывания. Основная высокочастотная защита ЛЭП в большинстве случаев в таком режиме обладает недостаточной чувствительностью.

Известно использование дистанционных избирательных органов панели ОАПВ для защиты линии в неполнофазном режиме [1] Однако в большинстве случаев избирательные органы необходимо в этом режиме выводить из действия вследствие невозможности их отстройки от глубоких качаний генераторов.

Наиболее близким к предлагаемому, его прототипом, является устройство [2] для защиты трехфазной линии электропередачи от однофазных коротких замыканий в неполнофазном режиме, содержащее первый, второй и третий блоки преобразований переменного тока в постоянные напряжения, входы которых предназначены для подключения к соответствующим выходам датчиков фазных токов линии, блок формирования тормозного напряжения, схему сравнения, коммутирующий блок, блок выделения модуля разности входных напряжений и реагирующий орган.

Это устройство вводится в действие в неполнофазном режиме от панели ОАПВ или реле положения "Включено" (РПВ).

Зависимость функционирования устройства-прототипа от работ других устройств (панели ОАПВ или РПВ) и относительная сложность (оно содержит шесть разнотипных функциональных блоков) обусловливает его недостаточную надежность.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для защиты трехфазных линий электропередачи от однофазных замыканий в неполнофазном режиме, характеризующегося повышенной надежностью работы.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройство для защиты трехфазной линии электропередачи, содержащее первый, второй и третий блоки преобразования переменного тока в постоянное напряжение, входы которых предназначены для подключения к соответствующим выходам датчиков фазных токов линии, блок формирования тормозного напряжения и первую схему сравнения, причем выход каждого из блоков преобразования переменного тока в постоянное напряжение соединен с одноименным входом блока формирования тормозного напряжения, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, согласно изобретения, введены вторая и третья схемы сравнения и логический элемент ИЛИ, при этом первые входы второй и третьей схем сравнения соединены с выходом блока формирования тормозного напряжения, вторые входы первой, второй и третьей схем сравнения соединены с выходами одноименных блоков преобразования переменного тока в постоянное напряжение, выход каждой из схем сравнения соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

Такое выполнение устройства делает его работу независимой от функционирования других устройств релейной защиты, автоматики и соответственно, более надежной.

Согласно изобретению, устройство имеет развитие, касающееся наиболее предпочтительного выполнения блока формирования тормозного напряжения, а именно, его выполнение в виде задатчика начального тока срабатывания и последовательно соединенных сумматора, делителя напряжения и максиселектора, причем первый, второй и третий входы сумматора являются одноименными входами блока формирования тормозного напряжения, а выход задатчика начального тока срабатывания подключен ко второму входу максиселектора, выход которого является выходом блока формирования тормозного напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежами: На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, где: 1, 2, 3 первый, второй и третий блоки преобразования переменного тока в постоянное напряжение; 4 блок формирования тормозного напряжения; 5, 6, 7 первая, вторая и третья схемы сравнения; 8 логический элемент ИЛИ.

На фиг. 2 представлена структурная схема выполнения блока формирования тормозного напряжения, где: 9 задатчик начального тока I_нтс ток срабатывания устройства при отсутствии тока одной из неотключенных фаз в неполнофазном режиме; 10 сумматор; 11 делитель напряжения, его параметры определяет коэффициент K_т торможения характеристики срабатывания устройства, показывающий во сколько раз один из токов неполнофазного режима должен быть больше другого, чтобы устройство сработало; 12 максиселектор.

На фиг. 3 приведены характеристика срабатывания защиты.

В устройстве фиг. 1 входы блоков 1, 2, 3 предназначены для подключения к выходам датчиков фазных токов i_A, i_B, i_C линии. Выходы блоков 1, 2, 3 соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока 4 и со вторыми входами схем 5, 6, 7. Первые входы последних соединены с выходом блока 4, а их выходы с соответствующими входами элемента 8, выход которого является выходом всего устройства.

На фиг. 2 сумматор 10 имеет три входа, которые являются входами блока 4. Выход сумматора 10 через делитель 11 напряжения соединен с первым входом максиселектора 12, второй вход которого соединен с задатчиком 9 начального тока срабатывания. Выход максиселектора 12 является выходом блока 4.

Устройство работает следующим образом
Фазные токи i_A, i_B, i_c подаются на входы блоков 1, 2, 3 соответственно, где преобразуются в пропорциональные им постоянные напряжения, например падения напряжения от этих токов выпрямляются и сглаживаются. Полученные постоянные напряжения подаются на вторые входы схем 5, 6, 7 и на три входа блока 4, выходное напряжение которого подводится к первым входам схем 5, 6, 7. Если напряжение на втором входе какой-либо из схем 5, 6, 7 превышает напряжение на первом входе той же схемы, то она срабатывает и через элемент 8 выдает соответствующий сигнал на выход устройства.

Выходные напряжения блоков 1, 2 и 3, поступившие на входы блока 4 складываются в сумматоре 10 и полученная сумма через делитель 11 подается на первый вход максиселектора 12, на втором входе которого задается напряжение от блока 9. При относительно малых значениях фазных токов напряжение на выходе блока 4 определяется напряжением от задатчика 9, а при больших значениями этих токов. Следует заметить, что блок 4 целесообразно выполнить безинерционным.

В нормальном симметричном режиме работы линии электропередачи фазные токи примерно равны между собой по модулю, в результате чего тормозное напряжение на выходном блоке 4 превышает напряжение на любом из выходов блоков 1, 2, 3. Сигналы на выходе каждой из схем 5, 6, 7 отсутствуют, и устройство не срабатывает.

В неполнофазном режиме, когда две включенные фазы, например, A и B исправны, модули токов i_A и i_B близки между собой и напряжения на выходах блоков 1 и 2 практически равны друг другу. Параметры делителя 11 в блоке 4 выбираются такими, чтобы при максимальных токах неполнофазного режима схемы 5 и 6 не срабатывали, а потому и устройство в этом режиме не срабатывает.

При возникновении однофазного короткого замыкания на одной из неотключенных фаз в неполнофазном режиме модули токов этих фаз становятся неравными между собой: один из них, например i_A, больше другого. Тормозное напряжение также изменяется, однако относительно меньше, чем изменяется пропорциональное току i_A напряжение на выходе блока. В результате напряжение на выходе блока 1 становится больше тормозного, схема 5 срабатывает и соответственно, срабатывает устройство в целом.

Из фиг. 3 видно, что при I_A>I_B, пока I_B меньше начального тока торможения I_НТТ, т.е. I_B<I= I_HTC/K_T, устройство срабатывает при I_A>I_НТС независимо от I_B, а при I_B≥I_НТТ оно срабатывает при I_A>K_Т·I_B. При трехфазном режиме работы линии устройство значительно загрубляется.

По схеме фиг. 1 с выполнением блока 4 в соответствии с фиг. 2 было собрано устройство для защиты трехфазной линии электропередачи от однофазных замыканий в неполнофазном режиме.

Проведенные лабораторные испытания показали, что устройство надежно срабатывает в симметричном режиме работы линии и при междуфазовых коротких замыканиях и срабатывает при однофазных коротких замыканиях на линии.

При этом работа предлагаемого устройства не зависит от функционирования панели ОАПВ или реле РПВ.

Формула изобретения

1. Устройство для защиты трехфазной линии электропередачи, содержащее первый, второй и третий блоки преобразования переменного тока в постоянное напряжение, входы которых предназначены для подключения к соответствующим выходам датчиков фазных токов линии, блок формирования тормозного напряжения и первую схему сравнения, причем выход каждого из блоков преобразования переменного тока в постоянное напряжение соединен с одноименным входом блока формирования тормозного напряжения, выход которого соединен с первым входом первой схемы сравнения, отличающееся тем, что введены вторая и третья схемы сравнения и логический элемент ИЛИ, при этом первые входы второй и третьей схем сравнения соединены с выходом блока формирования тормозного напряжения, вторые входы первой, второй и третьей схем сравнения соединены с выходами одноименных блоков преобразования переменного тока в постоянное напряжение, выход каждой из схем сравнения соединен с соответствующим входом элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования тормозного напряжения выполнен в виде задатчика начального тока срабатывания и последовательно соединенных сумматора, делителя напряжения и максиселектора, причем первый, второй и третий входы сумматора являются одноименными входами блока формирования тормозного напряжения, а выход задатчика начального тока срабатывания подключен к второму входу максиселектора, выход которого является выходом блока формирования тормозного напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3