УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 1997 года по МПК H02H3/16 H02H3/06 

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_НТТ= 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.

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.

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.