СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЗАЩИТЫ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2001 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите, и может быть использовано в качестве основной защиты на линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения.

Известен способ дифференциальной высокочастотной защиты, при котором информация о фазе токов в линии передается с одной стороны линии на другую посредством сигнала высокой частоты, при этом для сравнения фаз токов на разных концах линии используют симметричные составляющие, получаемые от фильтров, преобразующих трехфазную систему токов в однофазную (см. с. 368-379 [1] ). Недостатком известного способа является необходимость использования для его реализации комбинированного фильтра прямой и обратной последовательностей и реле полного сопротивления, для работы которого необходимо наличие цепей напряжения, при этом создается большая нагрузка на токовые цепи защиты, из-за чего чувствительность известного способа защиты невысока и требуются сложные средства для ее реализации.

Известно устройство дифференциальной высокочастотной защиты, содержащее на каждой стороне линии электропередачи датчики фазовых токов, комбинированные фильтры токов прямой и обратной последовательностей, реле полного сопротивления, приемопередатчик и цепи отключения защиты и пуска приемопередатчика с. 368-379 [1]. Недостатком известного устройства является наличие в его составе комбинированного фильтра токов прямой и обратной последовательностей и реле полного сопротивления, для работы которого необходимо наличие цепей напряжения, при этом создается большая нагрузка на токовые цепи защиты, из-за чего известное устройство достаточно сложное и его чувствительность невысока.

Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков, а также повышение надежности.

Указанный технический результат достигается за счет того, что при реализации способа дифференциальной высокочастотной защиты трехфазной линии электропередачи, в соответствии с которым информация о фазе токов в линии передается с одной стороны линии на другую посредством сигналов высокой частоты по каналу, в качестве которого используется сама защищаемая линия, на каждой стороне линии контролируют токи в каждой фазе с помощью трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в разрыв силовой цепи каждой фазы, при этом обмотки одноименных фаз включены встречно относительно друг друга, определяют фазовый сдвиг между токами на обоих сторонах линии, на каждой стороне линии геометрически суммируют ток вторичной обмотки трансформатора тока фазы A со сдвинутым на 180^o током вторичной обмотки трансформатора тока фазы B и тока вторичной обмотки трансформатора тока фазы C со сдвинутым на 180^o током вторичной обмотки трансформатора тока фазы B, подают полученные в результате геометрического суммирования результирующие токи на первую и вторую первичные обмотки насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле, ориентированные таким образом, что магнитные потоки, наведенные результирующими токами, складываются, и на вторичной обмотке насыщающегося трансформатора тока формируется напряжение, величина которого соответствует величине результирующего магнитного потока, созданного токами его первичных обмоток, при этом в короткозамкнутой обмотке насыщающегося трансформатора тока формируется ток, величина и фаза которого соответствует величине и фазе суммы результирующих токов, преобразуют напряжение вторичной обмотки насыщающегося трансформатора тока в однонаправленный ток, при превышении которым заданного порогового уровня подают сигнал "пуск" на приемопередатчик соответствующей стороны линии, при этом в приемопередатчике преобразуется поступающий на его информационный вход через промежуточный трансформатор ток короткозамкнутой обмотки насыщающегося трансформатора тока в сигнал высокой частоты, содержащий информацию о фазе упомянутого тока короткозамкнутой обмотки, который передается по линии в приемопередатчик другой стороны линии, принимается сигнал высокой частоты, поступающий от приемопередатчика другой стороны линии, путем использования информации соответствующих сигналов высокой частоты сравниваются фазы токов короткозамкнутых обмоток насыщающихся трансформаторов тока электромагнитных токовых реле одной и другой сторон линии и если сдвиг между упомянутыми фазами по абсолютной величине меньше заданной величины, отключают линию.

Кроме того, целесообразно подавать на третью первичную обмотку, расположенную на среднем стержне трехстержневого сердечника насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле, ток фазы B, при этом направление протекания тока фазы B через третью первичную обмотку насыщающегося трансформатора тока выбирается из условия вычитания наведенного этим током магнитного потока из магнитных потоков, наведенных результирующими токами, протекающими через первую и вторую первичные обмотки насыщающегося трансформатора тока.

Технический результат может быть достигнут за счет того, что в устройство дифференциальной высокочастотной защиты трехфазной линии электропередачи, содержащее с каждой стороны линии три трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в рассечки соответствующих фаз силовой цепи встречно относительно первичных обмоток трансформаторов тока соответствующих фаз другой стороны линии, приемопередатчик, содержащий последовательно соединенные орган манипуляции, вход которого является информационным входом приемопередатчика, и генератор высокой частоты, вход "пуск" которого является выводом для подключения сигнала "пуск" на приемопередатчик, а выход которого подключен ко входу органа сравнения фаз, к выходу которого подключена обмотка управления замыкающими контактами реле приемопередатчика, которые включены последовательно в цепь отключения защиты соответствующей стороны линии, выход генератора высокой частоты и вход органа сравнения фаз подключены ко входу/выходу приемопередатчика, соединенного со входом/выходом приемопередатчика другой стороны линии, информационный вход приемопередатчика подключен к вторичной обмотке промежуточного трансформатора тока, с каждой стороны линии введено электромагнитное токовое реле с насыщающимся трансформатором тока и основным исполнительным органом, на среднем стержне трехстержневого магнитопровода насыщающегося трансформатора тока расположены первая и вторая первичные обмотки, соединенные относительно друг друга согласно последовательно, на каждой стороне линии вторичные обмотки трансформаторов тока фаз A и C соединены согласно последовательно между собой и параллельно с соответствующей первой и второй первичными обмотками насыщающегося трансформатора тока, вторичная обмотка трансформатора тока фазы B подключена к цепи из согласно последовательно соединенных вторичных обмоток токовых трансформаторов фаз A и C, встречно по отношению к каждой из этих обмоток, вторичная обмотка насыщающегося трансформатора тока, расположенная на другом крайнем стержне его трехстержневого магнитопровода, подключена ко входу основного исполнительного органа электромагнитного токового реле, выполненного в виде преобразователя переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом основного исполнительного органа и двух пороговых устройств, каждое из которых выполнено в виде поляризованного реле, все обмотки поляризованных реле образуют последовательную цепь, подключенную к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, при этом рабочая и тормозная обмотки каждого реле включены относительно друг друга встречно последовательно, а одноименные обмотки поляризованных реле первого и второго пороговых устройств - согласно последовательно, замыкающие контакты поляризованного реле первого порогового устройства включены последовательно в цепь подачи сигнала "пуск" на приемопередатчик, замыкающие контакты поляризованного реле второго порогового устройства включены последовательно с замыкающими контактами реле приемопередатчика в цепь отключения защиты соответствующей стороны линии, на среднем стержне и на другом крайнем стержне трехстержневого магнитопровода насыщающегося трансформатора тока расположены соответствующие секции короткозамкнутой обмотки, последовательно в цепь которой включена первичная обмотка промежуточного трансформатора.

Дополнительно повысить чувствительность можно за счет того, что с каждой стороны линии на среднем стержне трехстержневого магнитопровода насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле расположена третья первичная обмотка, соединенная согласно последовательно с первой и второй первичными обмотками, при этом вторичная обмотка трансформатора тока фазы B подключена к цепи из согласно последовательно соединенных вторичных обмоток токовых трансформаторов фаз A и C через упомянутую третью первичную обмотку.

Надежность дополнительно повышается за счет того, что с каждой стороны линии последовательно с первичной обмоткой промежуточного трансформатора в цепь короткозамкнутой обмотки насыщающегося трансформатора тока включен вход дополнительного исполнительного органа, выполненного в виде преобразователя переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом дополнительного исполнительного органа и двух пороговых устройств, каждое из которых выполнено в виде поляризованного реле, все обмотки поляризованных реле дополнительного исполнительного органа образуют последовательную цепь, подключенную к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, при этом рабочая и тормозная обмотки каждого реле дополнительного исполнительного органа включены относительно друг друга встречно последовательно, а одноименные обмотки поляризованных реле первого и второго пороговых устройств - согласно последовательно, замыкающие контакты поляризованных реле первого и второго пороговых устройств дополнительного исполнительного органа включены параллельно замыкающим контактам соответствующих поляризованных реле основного исполнительного органа.

Можно также каждую из обмоток каждого поляризованного реле зашунтировать регулировочным резистором.

Целесообразно вторичную обмотку насыщающегося трансформатора тока выполнить с возможностью изменения числа витков, а промежуточный трансформатор - с возможностью изменения коэффициента трансформации.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема одного из возможных вариантов выполнения устройства для реализации способа дифференциальной высокочастотной защиты трехфазной линии электропередачи. На фиг. 2 представлен пример выполнения насыщающегося трансформатора тока и схема соединения его первичных обмоток с вторичными обмотками токовых трансформаторов в соответствии с п.4 формулы. На фиг. 3 представлен пример выполнения основного исполнительного органа и первого и второго пороговых устройств дополнительного исполнительного органа. На фиг. 4 изображена блок-схема приемопередатчика. На фиг. 5 представлены векторные диаграммы токов вторичных обмоток трансформаторов тока ia, ib, ic, первичных обмоток насыщающегося трансформатора тока i1, i2, i3 и результирующий ток первичных обмоток насыщающегося трансформатора тока i_Σ.
Устройство, изображенное на фиг. 1, содержит на каждой стороне линии: трансформаторы тока 1-3 (1'-3'), первичные обмотки которых включены в разрыв силовой цепи фаз A, B и C соответственно. Начало и конец вторичных обмоток трансформаторов тока фаз A, B и C соединены с выводами 5 (5') и 6 (6'), 8 (8') и 5 (5'), 7 (7') и 8 (8') соответственно насыщающегося трансформатора тока 4(4') электромагнитного токового реле. Выводы 11 (11'), 12 (12') насыщающегося трансформатора тока 4 (4') соединены с выводами 16 (16') и 17 (17') соответственно, формирующими вход основного исполнительного органа 15 (15') электромагнитного токового реле, который содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное и два пороговых устройства в виде двух поляризованных реле, замыкающие контакты которого 31 (31') включены последовательно в цепь отключения защиты 30 (30') и управляются с выхода 18 (18') первого порогового устройства, а их замыкающие контакты 35 (35') включены последовательно в цепь подачи сигнала "пуск" на вывод 42 (42')для подключения сигнала "пуск" на приемопередатчик 37 (37') и управляются с выхода второго порогового устройства 19 (19'). Выводы 13 (13'), 14 (14') насыщающегося трансформатора тока 4 (4') соединены с первичной обмоткой 28(28') промежуточного трансформатора 27 (27') непосредственно или через выводы переменного тока выпрямительного моста 26(26'), вторичная обмотка 29 (29') промежуточного трансформатора соединена с выводами 38 (38'), 39 (39') приемопередатчика 37(37'), формирующими его информационный вход. К выходу 40 (40')приемопередатчика подключена обмотка управления его замыкающими контактами 33 (33'), включенными последовательно с контактами 31 (31'). Через контакты 31 (31'), 32 (32') источник постоянного напряжения 34 (34') подключается к катушке отключения выключателя 43 (43'). Для повышения надежности путем резервирования основного исполнительного органа устройство в частном случае может содержать дополнительный исполнительный орган в виде выпрямительного моста 26 (26') и блока 20 (20'), в состав которого входят два пороговых устройства в виде двух поляризованных реле. Плюсовой и минусовой выводы выпрямительного моста 26 (26') соединены с выводами конденсатора 25 и с выводами 22 (22') и 21 (21') соответственно блока 20 (20'), с выходов 23 (23') и 24 (24') которого управляются замыкающие контакты 32 (32') и 36 (36') входящих в его состав поляризованных реле соответственно первого и второго пороговых устройств. Замыкающие контакты 32 (32') включены параллельно замыкающим контактам 31 (31'), а замыкающие контакты 36 (36') включены параллельно замыкающим контактам 35 (35').

Вход/выход 41 приемопередатчика одной стороны линии соединен с входом/выходом 41' приемопередатчика другой стороны линии, соединение может быть выполнено через защищаемую линию.

На фиг. 2 изображен пример выполнения насыщающегося трансформатора тока и другой вариант схемы соединения его первичных обмоток с вторичными обмотками трансформаторов тока. Магнитопровод насыщающегося трансформатора тока выполнен на трехстержневом сердечнике. На его среднем стержне расположены первая, вторая и третья первичные обмотки с выводами 5 (5') - 10 (10'). При этом выводы 5 (5'), 7 (7'), 9 (9') являются началами первой, второй и третьей обмоток, соответственно, а выводы 6, (6'), 8 (8'), 10 (10') - концами первой, второй и третьей обмоток соответственно. Начало вторичной обмотки трансформатора тока 1 (1') фазы A и конец вторичной обмотки трансформатора тока 2 (2') фазы B соединены с выводом 5 (5'), конец вторичной обмотки трансформатора тока 1 (1') фазы A и начало вторичной обмотки трансформатора тока 3 (3') фазы C соединены с выводами 6, 7, конец вторичной обмотки трансформатора тока 3 (3') фазы C соединен с выводами 8, 9, начало вторичной обмотки трансформатора тока 2 (2') фазы B соединен с выводом 10. Вторичная обмотка насыщающегося трансформатора тока имеет выводы 11 (11'), 12 (12') и расположена на одном из крайних стержней трехстержневого магнитопровода. Короткозамкнутая обмотка имеет выводы 13 (13'), 14 (14'), одна из ее секций расположена на среднем стержне трехстержневого магнитопровода, а другая на другом крайнем стержне трехстержневого магнитопровода.

Основной исполнительный орган 15 (15') содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное из двух фазосдвигающих цепочек, содержащих последовательно соединенные конденсатор 44 и резистор 45 и последовательно соединенные резистор 46 и конденсатор 47, из трехфазного выпрямительного моста на диодах 48-53 и из фильтров: сглаживающего на конденсаторе 54 и фильтра 6-ой гармоники в виде последовательно соединенных конденсатора 55 и дросселя 56. Общий вывод конденсатора 44 и резистора 46 является первым входным выводом 16 (16') основного исполнительного органа, а общий вывод резистора 45 и конденсатора 47 - вторым входным выводом 17 (17') основного исполнительного органа. Общий вывод конденсатора 44 и резистора 45, общий вывод резистора 46 и конденсатора 47 и общий вывод конденсатора 47 и резистора 46 соединены с соответствующими выводами переменного тока трехфазного выпрямительного моста, к выходу (выводам постоянного тока) которого подключены сглаживающий фильтр и фильтр 6-ой гармоники. Выводы постоянного тока выпрямительного моста являются выходными выводами преобразователя переменного напряжения в постоянное. В состав основного исполнительного органа входит также пороговое устройство из двух поляризованных реле. Первое поляризованное реле содержит рабочую и тормозную обмотки 57, второе поляризованное реле содержит рабочую и тормозную обмотки 58. Каждая из упомянутых обмоток поляризованных реле зашунтирована соответствующим регулировочным резистором 59-62. Рабочая и тормозная обмотки 57 и рабочая и тормозная обмотки 58 соединены последовательно между собой и формируют последовательную цепь, подключенную к выводам постоянного тока трехфазного выпрямительного моста. Начала рабочей и тормозной обмотки первого поляризованного реле соединены соответственно с положительным и отрицательным выводами трехфазного выпрямительного моста. Конец рабочей обмотки первого поляризованного реле соединен с началом рабочей обмотки второго поляризованного реле, а начало тормозной обмотки второго поляризованного реле соединено с концом тормозной обмотки первого поляризованного реле.

Блок 20 (20') содержит два пороговых устройства второго порогового органа, первое из которых содержит поляризованное реле с рабочей и тормозной обмотками 63, а второе - поляризованное реле с рабочей и тормозной обмотками 64. Каждая из упомянутых обмоток зашунтирована соответствующим регулировочным резистором 65-68. Рабочая и тормозная обмотки 63 и рабочая и тормозная обмотки 64 соединены последовательно между собой и формируют последовательную цепь, подключенную к выводам 21 (21') и 22 (22'). Начала рабочей и тормозной обмотки первого поляризованного реле соединены соответственно с выводами 22 (22') и 21 (21') блока 20 (20'). Конец рабочей обмотки первого поляризованного реле соединен с началом рабочей обмотки второго поляризованного реле, а начало тормозной обмотки второго поляризованного реле соединено с концом тормозной обмотки первого поляризованного реле (фиг. 3).

Приемопередатчик 37 (37') в соответствии с фиг. 4 содержит: орган манипуляции 69, генератор высокой частоты 70 и орган сравнения фаз 71. Вход органа манипуляции соединен с информационным входом приемопередатчика, который образован выводами 38 (38'), 39 (39'). Выход органа манипуляции 69 соединен со входом генератора высокой частоты 70, вход "пуск" которого соединен с выводом 42 (42') для подключения сигнала "пуск" на приемопередатчик. Выход генератора высокой частоты соединен с входом органа сравнения фаз 71 и с входом/выходом 41 (41') приемопередатчика, через который осуществляется связь между приемопередатчиками одной и другой сторон линии. Вход/выход 41 (41') соединен с входом органа сравнения фаз 71, выход которого соединен с выходом 40 (40') приемопередатчика.

Пример выполнения, примененного в устройстве насыщающегося трансформатора тока, приведен в [2]. Конструкция цепи отключения защиты раскрыта на с. 20-21 [1], пример выполнения приемопередатчика приведен на с. 369-379 [1]. В качестве элементов исполнительных органов могут быть использованы как электромеханические реле, так и бесконтактные реле на полупроводниковой элементной базе и микропроцессорной технике.

Способ дифференциальной высокочастотной защиты трехфазной линии электропередачи реализуется следующим образом. На каждой стороне линии фазные токи, протекающие в линии, преобразуются трансформаторами тока 1-3 (1'-3'), при этом через вторичные обмотки трансформаторов тока протекает трехфазная последовательность токов ia, ib, ic. Каждый из преобразованных токов фаз A и C геометрически суммируется со сдвинутым на 180^o преобразованным током фазы B. Полученные в результате геометрического суммирования токи i1 и i2 поступают через выводы 5, 6 (5', 6') и 7, 8 (7', 8') на первую и вторую первичные обмотки насыщающегося трансформатора тока 4 (4'). Магнитные потоки, наведенные токами i1 i2 в сердечнике насыщающегося трансформатора тока 4 (4'), складываются, при этом на выводах 11, 12 (11', 12') вторичной обмотки трансформатора 4 (4') формируется напряжение, величина которого соответствует величине результирующего тока i_Σ (см. фиг. 5(а)) первой и второй первичных обмоток трансформатора 4 (4'), равного сумме токов i1 и i2, которая определяется математическим выражением:
i_Σ = i1 + i2 = ia - ib + ic - ib = -3ib.

Через короткозамкнутую обмотку трансформатора 4 (4') протекает ток, фаза которого соответствует фазе тока i_Σ.
Напряжение вторичной обмотки трансформатора 4 (4') поступает на входные выводы 16, 17 (16', 17') основного исполнительного органа 15 (15'), где преобразуется преобразователем переменного напряжения в постоянное, в однонаправленный ток, протекающий по рабочим и тормозным обмоткам первого и второго поляризованных реле 57, 58 первого и второго пороговых устройств основного исполнительного органа. В нормальном режиме работы величина тока, протекающего через обмотки поляризованных реле 57, 58 не превышает заданного порогового уровня, поэтому их замыкающие контакты 31 и 35 разомкнуты, токи по цепи отключения защиты 30 и по цепи подачи сигнала "пуск" на приемопередатчик не протекают, линия не отключается и не запускается генератор высокой частоты приемопередатчика.

При возникновении в линии короткого замыкания величина тока, протекающего через обмотки поляризованных реле 57, 58 превышает заданный пороговый уровень, замыкаются замыкающие контакты 31 и 35, в результате чего цепь отключения защиты подготавливается к включению и запускается генератор высокой частоты 70 приемопередатчика соответствующей стороны линии. Генератор высокой частоты 70 вырабатывает на своем выходе пакеты импульсов высокой частоты в промежутки времени, соответствующие положительному полупериоду напряжения, поступающего на информационный вход приемопередатчика через его выводы 38, 39 (38', 39') со вторичной обмотки 29 (29') промежуточного трансформатора 27 (27'), первичная обмотка 28 (28') которого включена последовательно в цепь короткозамкнутой обмотки насыщающегося трансформатора тока 4 (4'). Таким образом, фаза сигнала на выходе генератора высокой частоты соответствует фазе тока (напряжения) обмотки 28 (28') и определяется фазой тока i_Σ. Сигнал с выхода генератора высокой частоты, содержащий информацию о фазе токов на соответствующей стороне линии, поступает на вход органа сравнения 71 и через вход/выход 41 (41') приемопередатчика в линию и передается через нее на приемопередатчик другой стороны линии. На вход органа сравнения 71 поступает также через вход/выход 41 (41') приемопередатчика сигнал с генератора высокой частоты другой стороны линии, содержащий информацию о фазе тока i_Σ другой стороны линии. Так как первичные обмотки трансформаторов тока соответствующих фаз разных сторон линии включены встречно относительно друг друга, в нормальном режиме работы и при коротком замыкании вне контролируемой части линии фазы токов i_Σ и соответствующих им сигналов, вырабатываемых генераторами высокой частоты разных сторон линии, сдвинуты на 180^o, поэтому на выходе органа сравнения фаз присутствует нулевой сигнал, его замыкающие контакты 33 (33') разомкнуты, ток через цепь отключения защиты не протекает и линия не отключаются. При возникновении короткого замыкания внутри защищаемой линии сдвиг фаз между токами i_Σ на разных сторонах линии отличен от 180^o, поэтому на выходе органа сравнения фаз появляется сигнал, под действием которого замыкаются замыкающие контакты 33 (33'), ток отключения цепи защиты поступает в катушку отключения выключателя 43 (43'), который отключает линию.

Для повышения чувствительности устройства можно, как показано на фиг. 2, вторичную обмотку трансформатора тока 2 (2') фазы B подключить к последовательно соединенным вторичным обмоткам фаз A и C через третью первичную обмотку трансформатора 4 (4'), расположенную на среднем стержне его магнитопровода. При этом начало вторичной обмотки трансформатора тока 2 (2') соединено с выводом 10 (10'), являющемся концом третьей первичной обмотки насыщающегося трансформатора тока, начало которой (вывод 9 (9')) соединено с концом второй первичной обмотки насыщающегося трансформатора тока (вывод 8 (8')). При такой схеме соединения результирующий ток i_Σ (см. фиг. 5 (б)) определяется согласно математическому выражению
i_Σ = i1 + i2 - ib = ia - ib + ic - ib - ib - =-4ib
Для повышения надежности в устройстве предусмотрен дополнительный исполнительный орган, обеспечивающий резервирование основного исполнительного органа, содержащий выпрямительный мост 26 (26'), конденсатор 25 (25') и блок 20 (20'), управляющий замыкающими контактами 32 (32') и 36 (36'), которые дублируют соответствующие замыкающие контакты основного исполнительного органа 31 (31'). За счет использования в преобразователе переменного напряжения в постоянное схемы расщепления из фазосдвигающих цепочек и трехфазного выпрямительного моста можно уменьшить пульсации на его выходе и соответственно уменьшить габариты сглаживающего фильтра на его выходе. Регулировочные резисторы 59-68, шунтирующие соответствующие обмотки поляризованных реле, предназначены для отстройки поляризованных реле от токов нагрузки. За счет выполнения вторичной обмотки трансформатора 4 (4') и обмоток 28 (28') и/или 29 (29') согласующего трансформатора с отпайками обеспечивается согласование параметров выходной и короткозамкнутой цепей насыщающегося трансформатора тока и входных цепей основного исполнительного органа и приемопередатчика соответственно.

Источники информации
1. Чернобровов Н.В. Релейная защита. - М.: Энергия, 1971.

2. Овчинников В. В. Реле РНТ в схемах дифференциальных защит. - М.: Энергия, 1973, с. 27-39.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите, и может быть использовано в качестве основной защиты на линиях электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности, надежности и снижение массогабаритных показателей. Технический результат достигается за счет использования в изобретении электромагнитного токового реле с насыщающимся трансформатором тока, через последовательно соединенные первичные обмотки которого пропускают преобразованные трансформаторами тока фаз А, В и С линии. При этом ток фазы В протекает через каждую из первичных обмоток насыщающегося трансформатора тока встречно поконтурному протеканию током фаз А и С. Для получения информации о фазе токов на каждой из сторон линии последовательно в цепь короткозамкнутой обмотки включена первичная обмотка промежуточного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к информационному входу приемопередатчика, который преобразует ее в высокочастотный сигнал и передает на приемопередатчик другой стороны линии. При возникновении короткого замыкания в линии сигнал с выхода приемопередатчика и с выхода исполнительного органа электромагнитного реле обеспечивают замыкание соответствующих замыкающих контактов цепи отключения защиты, с которой подается сигнал на отключение линии. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Способ дифференциальной высокочастотной защиты трехфазной линии электропередачи, в соответствии с которым информация о фазе токов в линии передается с одной стороны линии на другую посредством сигналов высокой частоты по каналу, в качестве которого используется сама защищаемая линия, на каждой стороне линии контролируют токи в каждой фазе с помощью трансформаторов тока, первичные обмотки которых включены в разрыв силовой цепи каждой фазы, при этом обмотки одноименных фаз включены встречно относительно друг друга, определяют фазовый сдвиг между токами на обоих сторонах линии, отличающийся тем, что на каждой стороне линии геометрически суммируют ток вторичной обмотки трансформатора тока фазы А со сдвинутым на 180° током вторичной обмотки трансформатора тока фазы В и тока вторичной обмотки трансформатора тока фазы С со сдвинутым на 180° током вторичной обмотки трансформатора тока фазы В, подают полученные в результате геометрического суммирования результирующие токи на первую и вторую первичные обмотки насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле, ориентированные таким образом, что магнитные потоки, наведенные результирующими токами, складываются и на вторичной обмотке насыщающегося трансформатора тока формируется напряжение, величина которого соответствует величине результирующего магнитного потока, созданного токами его первичных обмоток, при этом в короткозамкнутой обмотке насыщающегося трансформатора тока формируется ток, величина и фаза которого соответствуют величине и фазе суммы результирующих токов, преобразуют напряжение вторичной обмотки насыщающегося трансформатора тока в однонаправленный ток, при превышении которым заданного порогового уровня подают сигнал "пуск" на приемопередатчик соответствующей стороны линии, при этом в приемопередатчике преобразуется поступающий на его информационный вход через промежуточный трансформатор ток короткозамкнутой обмотки насыщающегося трансформатора тока в сигнал высокой частоты, содержащий информацию о фазе упомянутого тока короткозамкнутой обмотки, который передается по линии в приемопередатчик другой стороны линии, принимается сигнал высокой частоты, поступающий от приемопередатчика другой стороны линии, путем использования информации соответствующих сигналов высокой частоты сравниваются фазы токов короткозамкнутых обмоток насыщающихся трансформаторов тока электромагнитных токовых реле одной и другой сторон линии и, если сдвиг между упомянутыми фазами по абсолютной величине меньше заданной величины, отключают линию. 2. Способ дифференциальной высокочастотной защиты по п.1, в соответствии с которым подают на третью первичную обмотку, расположенную на среднем стержне трехстержневого сердечника насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле, ток фазы В, при этом направление протекания тока фазы В через третью первичную обмотку насыщающегося трансформатора тока выбирается из условия вычитания наведенного этим током магнитного потока из магнитных потоков, наведенных результирующими токами, протекающими через первую и вторую первичные обмотки насыщающегося трансформатора тока. 3. Устройство дифференциальной высокочастотной защиты трехфазной линии электропередачи, содержащее с каждой стороны линии три трансформатора тока, первичные обмотки которых включены в рассечки соответствующих фаз силовой цепи встречно относительно первичных обмоток трансформаторов тока соответствующих фаз другой стороны линии, приемопередатчик, содержащий последовательно соединенные орган манипуляции, вход которого является информационным входом приемопередатчика, и генератор высокой частоты, вход "Пуск" которого является выводом для подключения сигнала "Пуск" на приемопередатчик, а выход которого подключен к входу органа сравнения фаз, к выходу которого подключена обмотка управления замыкающими контактами реле приемопередатчика, которые включены последовательно в цепь отключения защиты соответствующей стороны линии, выход генератора высокой частоты и вход органа сравнения фаз подключены ко входу/выходу приемопередатчика, соединенного со входом/выходом приемопередатчика другой стороны линии, информационный вход приемопередатчика подключен к вторичной обмотке промежуточного трансформатора тока, отличающееся тем, что с каждой стороны линии введено электромагнитное токовое реле с насыщающимся трансформатором тока и основным исполнительным органом, на среднем стержне трехстержневого магнитопровода насыщающегося трансформатора тока расположены первая и вторая первичные обмотки, соединенные относительно друг друга согласно последовательно, на каждой стороне линии вторичные обмотки трансформаторов тока фаз А и С соединены согласно последовательно между собой и параллельно с соответствующей первой и второй первичными обмотками насыщающегося трансформатора тока, вторичная обмотка трансформатора тока фазы В подключена к цепи из согласно последовательно соединенных вторичных обмоток токовых трансформаторов фаз А и С, встречно по отношению к каждой из этих обмоток, вторичная обмотка насыщающегося трансформатора тока, расположенная на другом крайнем стержне его трехстержневого магнитопровода, подключена ко входу основного исполнительного органа электромагнитного токового реле, выполненного в виде преобразователя переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом основного исполнительного органа и двух пороговых устройств, каждое из которых выполнено в виде поляризованного реле, все обмотки поляризованных реле образуют последовательную цепь, подключенную к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, при этом рабочая и тормозная обмотки каждого реле включены относительно друг друга встречно последовательно, а одноименные обмотки поляризованных реле первого и второго пороговых устройств - согласно последовательно, замыкающие контакты поляризованного реле первого порогового устройства включены последовательно в цепь подачи сигнала "пуск" на приемопередатчик, замыкающие контакты поляризованного реле второго порогового устройства включены последовательно с замыкающими контактами реле приемопередатчика в цепь отключения защиты соответствующей стороны линии, на среднем стержне и на другом крайнем стержне трехстержневого магнитопровода насыщающегося трансформатора тока расположены соответствующие секции короткозамкнутой обмотки, последовательно в цепь которой включена первичная обмотка промежуточного трансформатора. 4. Устройство дифференциальной высокочастотной защиты по п.3, отличающееся тем, что с каждой стороны линии на среднем стержне трехстержневого магнитопровода насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле расположена третья первичная обмотка, соединенная согласно последовательно с первой и второй первичными обмотками, при этом вторичная обмотка трансформатора тока фазы В подключена к цепи из согласно последовательно соединенных вторичных обмоток токовых трансформаторов фаз А и С через упомянутую третью первичную обмотку. 5. Устройство дифференциальной высокочастотной защиты по п.3 или 4, отличающееся тем, что с каждой стороны линии последовательно с первичной обмоткой промежуточного трансформатора в цепь короткозамкнутой обмотки насыщающегося трансформатора тока включен вход дополнительного исполнительного органа, выполненного в виде преобразователя переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом дополнительного исполнительного органа и двух пороговых устройств, каждое из которых выполнено в виде поляризованного реле, все обмотки поляризованных реле дополнительного исполнительного органа образуют последовательную цепь, подключенную к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное, при этом рабочая и тормозная обмотки каждого реле дополнительного исполнительного органа включены относительно друг друга встречно последовательно, а одноименные обмотки поляризованных реле первого и второго пороговых устройств - согласно последовательно, замыкающие контакты поляризованных реле первого и второго пороговых устройств дополнительного исполнительного органа включены параллельно замыкающим контактам соответствующих поляризованных реле основного исполнительного органа. 6. Устройство дифференциальной высокочастотной защиты по любому из пп.3 - 5, отличающееся тем, что каждая из обмоток каждого поляризованного реле зашунтирована регулировочным резистором. 7. Устройство дифференциальной высокочастотной защиты по любому из пп.3 - 6, отличающееся тем, что вторичная обмотка насыщающегося трансформатора тока выполнена с возможностью изменения числа витков. 8. Устройство дифференциальной высокочастотной защиты по любому из пп.3 - 7, отличающееся тем, что промежуточный трансформатор выполнен с возможностью изменения коэффициента трансформации.