СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВТОРИЧНОЙ ЦЕПИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Российский патент 2012 года по МПК G01R31/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящая заявка относится к области электроэнергетической системы, и если более точно, то к способу и устройству для контроля вторичной цепи измерительного трансформатора в электроэнергетической системе.

Уровень техники

Измерительные трансформаторы используются для понижения тока или напряжения до измеряемых значений и широко используются в различных электроэнергетических системах. Существует два основных типа измерительных трансформаторов: трансформатор напряжения и трансформатор тока. Трансформатор напряжения (ТН, в описание также включен термин ЕТН - емкостный трансформатор напряжения) сконструирован таким образом, чтобы точно воспроизводить первичное напряжение на вторичной стороне, в то время как трансформатор тока (ТТ) используется для токовых сигналов. Безошибочная информация о первичных значениях напряжений (из трансформатора напряжения) и токов (из трансформатора тока) является основой для правильной работы интеллектуального электронного устройства (ИЭУ). Однако во вторичных цепях могут произойти неисправности между трансформатором напряжения и устройством ИЭУ (это состояние именуется в дальнейшей части описания как ТН-неисправность) или между трансформатором тока и устройством ИЭУ (это состояние именуется в дальнейшей части описания как ТТ-неисправность), результатом чего являются нежелательные запуски в работу различных защитных функций интеллектуального электронного устройства. Например, ТН-неисправность может вызвать дистанционную защитную функцию для предотвращения неправильного действия. С другой стороны, в случае ТТ-неисправности «неверный» дифференциальный ток будет появляться на фазе ТТ-неисправности, и если величина этого «неверного» дифференциального тока будет больше, чем пороговое значение запуска, то дифференциальная защитная функция может выполнить неправильное действие. Кроме того, однофазная или двухфазная ТТ-неисправность приведут в результате к «неверной» обратной последовательности тока или нулевой последовательности тока, которые вызовут нежелательные операции защит, основанных на обратной/нулевой последовательности тока. Для того чтобы избежать нежелательных операций, которые могут быть вызваны ТТ-неисправностью или ТН-неисправностью, всегда было очень важно иметь надежный, чувствительный и высокоскоростной контроль токовой цепи и контроль цепи напряжения (также называемый как контроль отказа предохранителя).

Было разработано много способов для контроля цепи тока/напряжения. Несколько традиционных решений для контроля цепи тока/напряжения будет описано ниже.

А) Способы контроля токовой цепи.

Один способ контроля токовой цепи заключается в сравнении тока нулевой последовательности из трехфазного набора обмоток токового трансформатора с нейтральной точкой тока на отдельном вводе, взятом из другого набора обмоток на токовом трансформаторе. Обнаружение разницы показывает повреждение в цепи и используется как сигнал тревоги или для блокировки ожидаемых защитных функций, которые могут вызвать нежелательное размыкание. Этот способ вынуждает потребителей смешивать токовые цепи из различных обмоток или различных трансформаторов тока. Следовательно, этот способ увеличивает сложность фиксированной разводки и таким образом уменьшает надежность интеллектуального электронного устройства. Кроме того, этот способ может не обнаружить трехфазную ТТ-неисправность, поскольку при таких условиях не будет существовать нулевой последовательности тока в обеих обмотках или обоих трансформаторах тока.

Другой способ контроля токовой цепи используется за счет проверки присутствия нулевой последовательности тока и нулевой последовательности напряжения. Высокое значение остаточного тока без присутствия нулевой последовательности напряжения обозначает условие ТТ-неисправности. Однако этот способ может не обнаружить трехфазную ТТ-неисправность, поскольку он основывается на измерениях нулевой последовательности. И, во-вторых, он не может работать надлежащим образом во время действия условия ассиметричной операции (например, однополюсный период повторного включения), поскольку всегда присутствуют обе нулевые последовательности, как тока, так и напряжения. И, в-третьих, может возникнуть неправильное действие, если полное сопротивление нулевой последовательности системы имеет очень малую величину. Кроме того, иногда вводы напряжения даже являются недоступными.

Другой способ контроля токовой цепи должен обнаруживать внезапное исчезновение фазового тока. Однако, когда происходит повреждение на линии, которая соединяет источник мощности и нагрузку, защитное интеллектуальное электронное устройство (ИЭУ) на стороне нагрузки может также обнаружить внезапное исчезновение фазового тока, таким образом функция контроля ТТ-неисправности будет работать некорректно.

Другой способ контроля токовой цепи основывается на изменении токов, поступающих в одну и ту же электрическую шину. Принцип этого способа основан на том, что внутреннее или внешнее повреждение вызовет изменение, по меньшей мере, двух токов, в то время как ТТ-неисправность скажется лишь на одном токе. Однако этот способ требует отдельных данных по всем компонентам электроэнергетической системы (линий, трансформаторов, и т.д.), которые соединены с защищенной электрической шиной, что означает большой объем информации, передаваемой по линии связи, и медленную скорость обработки данных.

В) Способы контроля цепи напряжения

Один способ контроля цепи напряжения состоит в сравнении измеренной нулевой последовательности напряжения в условиях нормальной работы с заданным пороговым значением. Если нулевая последовательность напряжения больше, чем пороговое значение, то будет обнаружена ТН-неисправность. Этот способ полезен только в том случае, когда не существует нарушения нормального режима работы или повреждения, и таким образом нужен надежный элемент для запуска, который может обнаружить нарушение нормального режима работы или повреждение. Кроме того, этот способ неприменим во время условий ассиметричной операции (например, однополюсный период повторного включения).

Другой способ контроля цепи напряжения применяется при проверке присутствия нулевой/отрицательной последовательности тока и нулевой/отрицательной последовательности напряжения. Высокое значение нулевой/отрицательной последовательности напряжения без присутствия нулевой/отрицательной последовательности тока обозначает условие ТН-неисправности. Этот способ может не обнаружить трехфазную ТН-неисправность. Этот способ может не работать надлежащим образом при условии несимметричной операции, поскольку всегда существуют как нулевая/отрицательная последовательность тока, так и нулевая/отрицательная последовательность напряжения.

Другой способ контроля цепи напряжения применяется с помощью сравнения измеренных напряжений из двух отдельных наборов вторичных обмоток трансформатора напряжения. Если измеренные напряжения той же самой фазы из двух отдельных наборов вторичных обмоток трансформатора напряжения являются различными, то будет определено условие ТН-неисправности. Для этого способа нужно иметь измеренные напряжения из двух наборов вторичных обмоток, что увеличивает сложность фиксированной разводки, и таким образом уменьшает надежность интеллектуального электронного устройства (ИЭУ).

Кроме того, вышеупомянутые способы контроля цепи тока/напряжения, основанные как на токах, так и на напряжениях, не будут успешно работать, если неисправности произойдут одновременно, в обеих вторичных цепях тока и напряжения.

Как показано в приведенном выше описании, существующие способы или являются ненадежными при определенных условиях, или зависят от большого количества коммуникаций.

Поскольку выходной сигнал функций контроля цепи тока/напряжения используется для блокировки функций относительной защиты (например, обнаружение ТН-неисправности будет блокировать дистанционное реле, в то время как обнаружение ТТ-неисправности будет блокировать дифференциальную токовую защиту), для того чтобы избежать нежелательных операций, которые могут произойти в противном случае, функции контроля должны быть надежными, чувствительными и иметь короткое время срабатывания, чтобы предотвратить нежелательные операции от функций быстродействующей, чувствительной защиты в случае неисправностей во вторичных цепях тока/напряжения.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение нового способа и устройства для контроля цепи тока/напряжения с более надежными и чувствительными эксплуатационными качествами и малым количеством собираемой информации, таким образом предотвращая нежелательную операцию функций относительной защиты.

Согласно аспекту настоящего изобретения, обеспечивается способ для контроля вторичной цепи измерительного трансформатора в электроэнергетической системе. Измерительный трансформатор присоединен к компоненту электроэнергетической системы. Способ включает в себя:

- обнаружение с помощью защитного интеллектуального электронного устройства (ИЭУ), которое присоединено к вторичной цепи измерительного трансформатора и защищает компонент электроэнергетической системы, возмущений в сигнале от измерительного трансформатора; и

- определение, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, согласно результату обнаружения нарушения нормального режима работы от защитного ИЭУ, и другого результата обнаружения нарушения нормального режима работы от, по меньшей мере, одного из других защитных ИЭУ, других защитных ИЭУ, содержащих защитные ИЭУ, которые присоединены к другим вторичным цепям измерительного трансформатора, или к вторичным цепям другого измерительного трансформатора, присоединенного к компоненту электроэнергетической системы, и защитного ИЭУ, которое присоединено к другим измерительным трансформаторам, присоединенным к другим компонентам электроэнергетической системы, присоединенным к той же самой электрической шине, к которой присоединен компонент электроэнергетической системы.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, обеспечивается защитное интеллектуальное электронное устройство (ИЭУ) для контроля вторичной цепи измерительного трансформатора в электроэнергетической системе. Измерительный трансформатор присоединяется к компоненту электроэнергетической системы, который защищен с помощью защитного ИЭУ. Защитное ИЭУ включает в себя:

- модуль обнаружения нарушения нормального режима работы, присоединенный к вторичной цепи измерительного трансформатора и адаптированный для обнаружения возмущений в сигнале от измерительного трансформатора;

- определяющий модуль, к которому присоединяется модуль обнаружения нарушения нормального режима работы, адаптированный для определения, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, согласно как результату обнаружения нарушения нормального режима работы, получаемому из модуля обнаружения нарушения нормального режима работы, так и другому результату обнаружения нарушения нормального режима работы, получаемому из, по меньшей мере, одного из других защитных интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ), при этом другие защитные ИЭУ содержат защитные ИЭУ, которые присоединены к другим вторичным цепям измерительного трансформатора, или к вторичным цепям другого измерительного трансформатора, присоединенного к компоненту электроэнергетической системы, причем защитные ИЭУ, которые присоединяются к другим измерительным трансформаторам, присоединенным к другим компонентам электроэнергетической системы, присоединены к той же самой электрической шине, к которой присоединяется компонент электроэнергетической системы; и

- интерфейсный модуль, присоединенный к определяющему модулю, адаптированный таким образом, чтобы посылать сообщения другим защитным ИЭУ и принимать от них сообщения.

За счет использования интегрированной информации, которая доступна через стандарт IEC 61850, решения контроля цепи тока/напряжения, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, обеспечивают более надежные и чувствительные эксплуатационные качества и очень маленькое количество информации, которую необходимо собрать.

Краткое описание чертежей

Различные дополнительные задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения могут быть более полно оценены на основании последующего подробного описания и сопроводительных чертежей. В этих чертежах:

фиг.1 является схемой, иллюстрирующей типичную конфигурацию вторичной системы;

фиг.2 является схемой, иллюстрирующей типичную конфигурацию вторичной системы для двойных защитных интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ);

фиг.3 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию вторичной системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию вторичной системы для двойных защитных ИЭУ, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 является схемой последовательности процесса, иллюстрирующей способ согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей защитное ИЭУ, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

На всем протяжении последующего описания специфические детали излагаются для того, чтобы обеспечить более исчерпывающее понимание изобретения. Однако изобретение может быть осуществлено без этих конкретных деталей. В других примерах хорошо известные компоненты не были показаны или описаны подробно, чтобы избежать излишнего затруднения для понимания при раскрытии изобретения. Соответственно, подробное изложение и чертежи должны рассматриваться скорее как иллюстративные, чем имеющими ограничивающий смысл. Кроме того, аналогичные цифровые ссылочные позиции обозначают аналогичные элементы по всему описанию.

Варианты осуществления настоящего изобретения предлагают новый способ контроля цепи тока/напряжения и устройство для использования интегрированной информации, которая может быть доступна с помощью маленького обмена информацией по линии связи между защитными ИЭУ в соответствии с обычным протоколом связи, например, GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event - общее объектно-ориентированное событие подстанции), определенным стандартом IEC 61850 "Communication networks and systems in substations" (Сети связи и системы связи на подстанциях).

Вышеупомянутая «интегрированная информация» в этом раскрытии изобретения может иметь два значения, с помощью которых предполагаются два принципа.

Принцип 1: «интегрированная информация» означает результаты обнаружения нарушения нормального режима работы от не только одного защитного интеллектуального электронного устройства (ИЭУ), обеспечивающего защиту одного компонента электроэнергетической системы, но также и от других защитных ИЭУ, обеспечивающих защиту других компонентов электроэнергетической системы, до тех пор, пока упомянутые компоненты электроэнергетической системы находятся в рабочем состоянии, и присоединены к той же самой электрической шине.

Этот принцип может быть объяснен, если взять в качестве примера контроль цепи напряжения.

Фиг.1 является схемой, иллюстрирующей типичную конфигурацию вторичной системы. С целью иллюстрации, но не с целью ограничения, принцип 1 будет объясняться с использованием конфигурации вторичной системы, показанной на фиг.1. Для конфигурации вторичной системы, показанной, например, на фиг.1, интегрированная информация должна включать в себя результаты обнаружения нарушения нормального режима работы из защитных интеллектуальных электронных устройств (ИЭУ), т.е. ИЭУ1, ИЭУ2 и ИЭУ3, защищающих, соответственно, три компонента (не показаны) электроэнергетической системы. Для системы EHV (extrahigh voltage - сверхвысокого напряжения), например, сигналы вторичного напряжения защитных ИЭУ, обеспечивающих защиту различных компонентов электроэнергетической системы, обычно передаются от различных трансформаторов напряжения, т.е. ТН1, ТН2 и ТН3. Когда в электроэнергетической системе происходит повреждение или нарушение нормального режима работы, резкое отклонение напряжения может быть обнаружено с помощью всех защитных интеллектуальных электронных устройств ИЭУ1, ИЭУ2 и ИЭУ3 одновременно. Когда неисправность случается во вторичной цепи ТН, например, между ТНЗ и ИЭУ3, только ИЭУ3 обнаруживает резкое отклонение напряжения, но другие защитные ИЭУ, т.е. ИЭУ1 и ИЭУ2 не обнаружат никакого отклонения напряжения. Эта разница между неисправностями во вторичной цепи и повреждение или условия нарушения нормального режима работы электроэнергетической системы могут быть использованы для обнаружения неисправности во вторичной цепи.

Принцип 2: для компонента электроэнергетической системы с двойными защитными ИЭУ (самая обычная конфигурация в системах с уровнями напряжения 220 кВ или выше), два защитных ИЭУ присоединяются к двум трансформаторам напряжения/тока, или двум вторичным обмоткам трансформатора напряжения/тока, соединенным, соответственно, с компонентом электроэнергетической системы. Таким образом, «интегрированная информация» означает результаты обнаружения нарушения нормального режима работы из обоих защитных ИЭУ, защищающих тот же самый компонент электроэнергетической системы.

Этот принцип также может быть объяснен, если взять в качестве примера контроль цепи напряжения.

Фиг.2 является схемой, иллюстрирующей типичную конфигурацию вторичной системы для двойных защитных ИЭУ. С целью иллюстрации, но не с целью ограничения, принцип 2 будет объясняться с использованием конфигурации вторичной системы, показанной на фиг.2. Для конфигурации вторичной системы, например, показанной на фиг.2, интегрированная информация должна включать в себя результаты обнаружения нарушения нормального режима работы от ИЭУ А1, присоединенного к первой вторичной обмотке трансформатора ТН1, и результаты обнаружения нарушения нормального режима работы от ИЭУ В1, присоединенного ко второй вторичной обмотке трансформатора ТН1. Когда повреждение или другое нарушение нормального режима работы происходит в электроэнергетической системе, то оба устройства ИЭУ, т.е. ИЭУ А1 и ИЭУ В1, будут одновременно обнаруживать резкое отклонение напряжения. Условие, что одно защитное ИЭУ (например, ИЭУ А1) обнаружит резкое отклонение напряжения, в то время как другое защитное устройство (например, ИЭУ В1) его не обнаружит, означает, что неисправность произошла во вторичной цепи между первой вторичной обмоткой трансформатора ТН1 и защитным ИЭУ А1.

Следует заметить, что приведенные выше два принципа не нуждаются в том, чтобы каждое защитное ИЭУ собирало все сигналы напряжения/тока. Очень маленькое количество информации, т.е. результаты обнаружения нарушения нормального режима работы, обмен которыми происходит между защитными ИЭУ, является достаточным для такого процесса контроля. Подробные способы реализации будут описаны в дальнейшем со ссылками на сопроводительные чертежи.

Вариант 1 осуществления изобретения

Этот вариант осуществления настоящего изобретения соответствует принципу 1, и будет объясняться, когда в качестве примера используется контроль цепи напряжения.

Способ контроля цепи напряжения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описываться в дальнейшем со ссылками на фиг.3 и 5. Фиг.3 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию вторичной системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.3 защитные ИЭУ: ИЭУ1, ИЭУ2 и ИЭУ3 присоединяются, соответственно, к трансформаторам ТН1, ТН2 и ТН3, при этом каждое из них защищает, соответственно, компонент (не показан) электроэнергетической системы. Три компонента электроэнергетической системы присоединяются к той же самой электрической шине, и все находятся в рабочем состоянии. Выключатели B1, B2 и В3 спроектированы таким образом, чтобы включать/выключать соединения, соответственно, между компонентами электроэнергетической системы и электрической шиной. Фиг.5 является схемой последовательности процесса, иллюстрирующей способ, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения каждое защитное ИЭУ, такое как ИЭУ1, ИЭУ2 и ИЭУ3, может обнаруживать резкие отклонение напряжения, и как только это устройство (например, ИЭУ1) обнаруживает резкое отклонение напряжения, оно будет информировать другие защитные ИЭУ (например, ИЭУ2 и ИЭУ3), что обнаружено резкое отклонение напряжения и в какой фазе, через протокол связи, например, через GOOSE (на фиг.3 обозначено ссылочной позицией «8-1»). В последующем примере процесс контроля будет описан, принимая во внимание устройство ИЭУ1.

На фиг.5 в соединении с фиг.3, в блоке S501 устройство ИЭУ1 обнаруживает резкие отклонения напряжения.

В блоке S502 при обнаружении резкого отклонения напряжения, ИЭУ1 транслирует сообщения другим защитным ИЭУ, т.е. ИЭУ2 и ИЭУ3, через GOOSE. Сообщение обозначает обнаружение резкого отклонения напряжения. Сообщение также может обозначать, в какой фазе обнаружено резкое отклонение напряжения.

В блоке S503 устройство ИЭУ1 устанавливает символ ТН-неисправности и блокирует защитную операцию устройства ИЭУ1.

Если в заданный короткий интервал замедления (например, t1), устройство ИЭУ1 получает сообщение от любого одного из других защитных ИЭУ (например, ИЭУ2), и это сообщение обозначает, что устройство ИЭУ2 обнаруживает соответствующее резкое отклонение напряжения, т.е. резкое отклонение напряжения в той же самой фазе в блоке S504, то устройство ИЭУ1 определяет, что в электроэнергетической системе произошло повреждение или нарушение нормального режима работы, и возвращает в исходное положение символ ТН-неисправности, чтобы позволить соответствующую операцию защитного ИЭУ1 в блоке S506. Затем процесс переходит к блоку S501.

Если в заданный короткий интервал замедления (например, t1), устройство ИЭУ1 не получает сообщение, обозначающее обнаружение резкого отклонения напряжения в той же самой фазе от любого одного из других защитных ИЭУ (например, ИЭУ2, ИЭУ3) в блоке S504, то устройство ИЭУ1 определяет, что ТН-неисправность произошла в блоке S505. При определении возникновения ТН-неисправности, устройство ИЭУ1 может вывести аварийный сигнал ТН-неисправности, как требовалось.

Заданный короткий интервал t1 замедления должен быть установлен согласно конфигурации связи (обычно значение 10 мс является достаточным).

После обработки в блоке S505, символ ТН-неисправности устройства ИЭУ1 может вручную возвращаться в исходное положение оператором или сбрасываться автоматически с помощью устройства ИЭУ1 после того, как измеренный сигнал напряжения удовлетворяет заданной логике возвращения в исходное положение, например, если напряжение остается в заданном нормальном диапазоне в течение заданного периода времени.

Вариант 2 осуществления изобретения

Этот вариант осуществления настоящего изобретения соответствует принципу 2 и также будет объясняться, когда в качестве примера используется контроль цепи напряжения.

В этом варианте осуществления изобретения способ контроля цепи напряжения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет описываться в дальнейшем со ссылками на фиг.4 и 5. Фиг.4 является схемой, иллюстрирующей конфигурацию вторичной системы для двойных защитных ИЭУ, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг.4 два защитных интеллектуальных электронных устройства (ИЭУ) ИЭУ А1 и ИЭУ В1 обеспечиваются для защиты компонента (не показан) электроэнергетической системы, и два защитных интеллектуальных электронных устройства (ИЭУ) ИЭУ А2 и ИЭУ В2 обеспечиваются для защиты другого компонента (не показан) электроэнергетической системы. Два компонента электроэнергетической системы присоединяются к той же самой электрической шине. Защитное ИЭУ А1 присоединяется к трансформатору ТТ11 тока и первой вторичной обмотке трансформатора ТН1 напряжения. Защитное ИЭУ В1 присоединяется к трансформатору ТТ12 тока и второй вторичной обмотке трансформатора ТН1 напряжения. Защитное ИЭУ А2 присоединяется к трансформатору ТТ21 тока и первой вторичной обмотке трансформатора ТН2 напряжения, а защитное ИЭУ В2 присоединяется к трансформатору ТТ22 тока и второй вторичной обмотке трансформатора ТН2 напряжения. ТТ11, ТТ12 и ТН1 присоединяются к компоненту электроэнергетической системы, защищенному защитными ИЭУ А1 и ИЭУ В1, а ТТ 21, ТТ 22 и ТН2 присоединяются к компоненту электроэнергетической системы, защищенному защитными ИЭУ А2 и ИЭУ В2.

В следующем примере процесс контроля будет описан, принимая во внимание защитное ИЭУ А1.

На фиг.5 в соединении с фиг.4, в блоке S501 защитное ИЭУ А1 обнаруживает резкие отклонения напряжения в электроэнергетической системе.

В блоке S502 при обнаружении резкого отклонения напряжения, ИЭУ А1 транслирует через GOOSE сообщение другому защитному ИЭУ - защитному ИЭУ В1. Сообщение обозначает обнаружение резкого отклонения напряжения. Сообщение также может обозначать, в какой фазе обнаружено резкое отклонение напряжения.

В блоке S503 защитное ИЭУ А1 устанавливает символ ТН-неисправности и блокирует защитную операцию устройства ИЭУ А1.

Если в заданный короткий интервал задержки (например, t1), защитное ИЭУ А1 получает сообщение от защитного ИЭУ В1, и это сообщение обозначает, что защитное ИЭУ В1 обнаруживает соответствующее резкое отклонение напряжения, т.е. резкое отклонение напряжения в той же самой фазе, в блоке S504, то защитное ИЭУ А1 определяет, что в электроэнергетической системе произошло повреждение или резкое отклонение напряжения, и возвращает в исходное положение символ ТН-неисправности, чтобы позволить соответствующую операцию защитного ИЭУ А1 в блоке S506. Затем процесс переходит к блоку S501.

Если в заданный короткий интервал задержки (например, t1), защитное ИЭУ А1 не получает сообщение, обозначающее обнаружение резкого отклонения напряжения в той же самой фазе от защитного ИЭУ В1 в блоке S504, то защитное ИЭУ А1 определяет, что ТН-неисправность произошла в блоке S505. При определении возникновения ТН-неисправности, защитное ИЭУ А1 может вывести аварийный сигнал ТН-неисправности в блок S505, как требовалось.

После обработки в блоке S505, символ ТН-неисправности защитное ИЭУ А1 может вручную возвращаться в исходное положение оператором или сбрасываться автоматически с помощью защитного ИЭУ А1 после того, как измеренный сигнал напряжения удовлетворяет заданной логике возвращения в исходное положение, например, если напряжение остается в заданном нормальном диапазоне в течение заданного периода времени.

Конечно, в двойной защитной конфигурации, как показано на фиг.4, помимо защитного ИЭУ В1 защитное ИЭУ А1 также может транслировать сообщение другим защитным устройствам для других компонентов электроэнергетической системы, присоединенных к той же самой электрической шине, к которой присоединен компонент электроэнергетической системы, защищенный защитным ИЭУ А1, таким как ИЭУ А2 и ИЭУ В2. Процедура обработки аналогична процедуре в варианте 1 осуществления изобретения и не будет повторяться.

Вариант 3 осуществления изобретения

Этот вариант осуществления настоящего изобретения будет объясняться, когда в качестве примера используется контроль цепи тока.

Этот вариант осуществления изобретения обеспечивает способ контроля цепи тока в электроэнергетической системе с конфигурацией вторичной системы, как показано на фиг.3. Способ контроля, согласно этому варианту осуществления изобретения почти идентичен способу, описанному в варианте 1 осуществления изобретения, за исключением того, что в способе этого варианта осуществления изобретения для контроля цепи тока объектом обнаружения с помощью защитных ИЭУ является токовое возмущение. Соответственно, сообщения, которые передаются между защитными ИЭУ, спроектированы немного по-другому. Следовательно, подробная процедура способа контроля не будет повторяться.

Вариант 4 осуществления изобретения

Этот вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ контроля цепи тока в электроэнергетической системе с конфигурацией вторичной системы, как показано на фиг.4. Способ контроля, согласно этому варианту осуществления изобретения почти идентичен способу, описанному в варианте 2 осуществления изобретения, за исключением того, что в способе этого варианта осуществления изобретения для контроля цепи тока объектом обнаружения с помощью защитных ИЭУ является токовое возмущение. Соответственно, сообщения, которые передаются между защитными ИЭУ, спроектированы немного по-другому. Следовательно, подробная процедура способа контроля не будет повторяться.

Следует заметить, что предлагаемые способы контроля цепи напряжения и контроля цепи тока могут быть выполнены для каждой фазы.

Предлагаемые способы контроля цепи напряжения и контроля цепи тока применимы как для стандартных, так и для нестандартных измерительных трансформаторов, и способны обнаружить 1-фазные, 2-фазные и 3-фазные неисправности во вторичной цепи, как в условиях трехфазной работы, так и в условиях двухфазной работы.

Предлагаемый способ не нуждается в том, чтобы защитное ИЭУ собирало дискретизированные данные от других защитных ИЭУ, для этого способа только требуется обмен результатами обнаружения нарушений нормального режима работы между защитными ИЭУ, таким образом количество передаваемой информации очень мало. Следовательно, этот способ обладает высокой надежностью.

В качестве одного из аспектов предлагаемого способа показывается, что IEC 61850 может быть использован, чтобы не только уменьшить стандартную фиксированную разводку, но также решить традиционные проблемы и улучшить защитные эксплуатационные качества.

Понятно, что в предлагаемых способах защитному ИЭУ нужно осуществлять связь с, по меньшей мере, одним из других защитных ИЭУ, которые присоединены к одной или более другим вторичным цепям измерительных трансформаторов, присоединенных или к тому же самому компоненту электроэнергетической системы, или к другим компонентам электроэнергетической системы, присоединенным к той же самой электрической шине. Таким образом, проверку состояния необходимо периодически осуществлять каждым защитным ИЭУ, чтобы гарантировать, что существует приведенное выше условие. Приведенное выше условие может не существовать, когда только один компонент электроэнергетической системы (одной или более фаз) соединяется с электрической шиной, или только одно защитное ИЭУ находится в рабочем состоянии среди всех защитных ИЭУ, которые защищают тот же самый компонент электроэнергетической системы, или компоненты электроэнергетической системы, соединенные с той же самой электрической шиной, или коммуникации находятся в нерабочем состоянии, и т.д. Традиционные способы контроля цепи напряжения/тока также могут быть включены в состав защитных ИЭУ в качестве резервного способа, в том случае, когда необходимое условие не существует. Однако следует заметить, что возможность того, что необходимое условие не существует, является очень маленькой. В связи с быстрым развитием коммуникационных технологий, коммуникация внутри подстанции является очень надежной. Проверка состояния может легко осуществляться защитными ИЭУ с соответствующей конфигурацией специалистами в данной области техники, и поэтому не будет здесь описываться.

Фиг.6 является блок-схемой, иллюстрирующей защитное ИЭУ, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В дальнейшем защитное ИЭУ, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, будет описываться, используя в качестве примера контроль цепи напряжения.

Как показано на фиг.6, защитное ИЭУ 600 обеспечивает функцию контроля вторичной цепи, и адаптировано таким образом, чтобы контролировать вторичную цепь измерительного трансформатора 630 в электроэнергетической системе. Измерительный трансформатор 630 присоединяется к компоненту электроэнергетической системы (не показан), который защищается с помощью защитного ИЭУ 600. В связи с осуществлением этой функции контроля вторичной цепи, защитное ИЭУ 600 включает в себя модуль 601 обнаружения нарушения нормального режима работы, определяющий модуль 602, и интерфейсный модуль 603.

Модуль 601 обнаружения нарушения нормального режима работы присоединяется к определяющему модулю 602 и адаптируется таким образом, чтобы обнаруживать возмущения в сигнале от измерительного трансформатора 630.

Определяющий модуль 602 адаптируется таким образом, чтобы определять, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора 630, согласно как результату обнаружения нарушения нормального режима работы, переданному из модуля 601 обнаружения нарушения нормального режима работы, и другому результату обнаружения нарушения нормального режима работы, полученному от по меньшей мере одного из других защитных ИЭУ (например, ИЭУ 620). Другие защитные ИЭУ включают в себя защитные ИЭУ, которые присоединяются к другим вторичным цепям измерительного трансформатора 630, или вторичным цепям других измерительных трансформаторов, присоединенных к компоненту электроэнергетической системы, к которому присоединен измерительный трансформатор 630, при этом защитные ИЭУ, которые присоединяются к другим измерительным трансформаторам, присоединяются к другим компонентам электроэнергетической системы, присоединенным к той же самой электрической шине, к которой присоединяется компонент электроэнергетической системы.

Интерфейсный модуль 603 присоединяется к определяющему модулю 602 и адаптируется таким образом, чтобы посылать/принимать сообщения к/от других защитных ИЭУ, например, ИЭУ 620.

В варианте осуществления настоящего изобретения, если модуль 601 обнаружения нарушения нормального режима работы обнаруживает нарушение, и интерфейсный модуль 603 не принимает сообщение, обозначающее обнаружение соответствующего нарушения нормального режима работы от любого из других защитных ИЭУ в заданный период задержки, то определяющий модуль 602 определяет, что происходит неисправность во вторичной цепи между измерительным трансформатором 630 и защитным ИЭУ 600.

В другом варианте осуществления изобретения, если модуль 601 обнаружения нарушения нормального режима работы обнаруживает нарушение, и интерфейсный модуль 603 принимает сообщение, обозначающее обнаружение соответствующего нарушения нормального режима работы от любого из других защитных ИЭУ в заданный период задержки, то определяющий модуль 602 определяет, что в электроэнергетической системе происходит повреждение или нарушение нормального режима работы.

В другом варианте осуществления изобретения, когда модуль 601 обнаружения нарушения нормального режима работы обнаруживает нарушение, определяющий модуль 602 устанавливает символ, чтобы блокировать защитную операцию защитного ИЭУ 600, и выдает инструкции интерфейсному модулю 603 для пересылки сообщения, обозначающего обнаружение нарушения нормального режима работы, другим защитным ИЭУ, например, ИЭУ 620. Сообщение также может обозначать, в какой фазе обнаружено нарушение нормального режима работы.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения определяющий модуль 602 возвращает символ в исходное положение, чтобы позволить выполнение защитным ИЭУ 600 защитной операции, когда определяется, что в электроэнергетической системе происходит повреждение или нарушение нормального режима работы.

Интерфейсный модуль 603 может посылать сообщения к другим защитным ИЭУ и принимать от них сообщения через GOOSE, при этом параметры связи определяются стандартом IEC 61850.

Защитное ИЭУ 600 может дополнительно включать в себя модуль 605 конфигурации, присоединенный к определяющему модулю 602. Модуль 605 конфигурации адаптирован таким образом, чтобы задавать время задержки и другие необходимые параметры, которые должны быть установлены. Символ может быть вручную установлен в исходное положение оператором через модуль 605 конфигурации.

Защитное ИЭУ 600 может также включать в себя модуль 604 вывода аварийного сигнала, согласно другому варианту осуществления изобретения. Модуль 604 вывода аварийного сигнала адаптирован таким образом, чтобы выводить аварийный сигнал под управлением определяющего модуля 602. Когда определяется, что неисправность произошла во вторичной цепи между измерительным трансформатором 630 и защитным ИЭУ 600, то определяющий модуль 602 выдает инструкции модулю 604 вывода аварийного сигнала выводить аварийный сигнал, обозначающий возникновение неисправности во вторичной цепи.

Измерительный трансформатор 630 может быть трансформатором напряжения или трансформатором тока. В том случае, когда измерительный трансформатор 630 является трансформатором напряжения, нарушение нормального режима работы является резким отклонением напряжения. В том случае, когда измерительный трансформатор 630 является трансформатором тока, то нарушение нормального режима работы является токовым возмущением.

В варианте осуществления изобретения модуль 601 обнаружения нарушения нормального режима работы применяется как реле наложенного перенапряжения для каждой фазы. Если реле наложенного перенапряжения работает, то это означает, что обнаружено нарушение нормального режима работы. Наложенное напряжение следует рассчитывать по следующей формуле:

Где Δv относится к наложенному напряжению, v относится к измеренному напряжению, а N является измерительными точками на цикл частоты тока.

Когда рассчитанное наложенное напряжение больше, чем пороговое значение, то вступает в работу реле наложенного перенапряжения. Пороговое значение реле перенапряжения может быть заданным значением, или заданным процентным соотношением (например, 5%) напряжения, замеренного одним циклом ранее, или номинального напряжения, или заданным процентным соотношением (например, 150%) наложенного напряжения, замеренного одним циклом ранее, или предопределенной комбинацией из двух или более описанных выше значений.

Следует заметить, что хотя выше описан показательный способ обнаружения нарушения нормального режима работы, специалист в данной области техники оценит, что существует множество других способов обнаружения нарушения нормального режима работы.

Аналогично, вариант осуществления изобретения защитного ИЭУ 600 для контроля токовой цепи также можно легко понять на основании фиг.6, которая не будет описана здесь.

Модули и процессы, описанные выше, могут быть применены в аппаратной части в программном обеспечении, встроенном программном обеспечении, промежуточном программном обеспечении, или их комбинации.

Например, способ, описанный выше, может быть применен в программном обеспечении и включать в себя компьютерный код для выполнения этапов способа. Этот компьютерный код может сохраняться в машинно-считываемом носителе, таком как процессорно-считываемый носитель, или компьютерный программный продукт. Машинно-считываемый носитель или процессорно-считываемый носитель могут включать в себя любой носитель, способный сохранять или передавать информацию в такой форме, которая является считываемой и выполнимой машиной (например, процессором, микрокомпьютером, выполненным в виде одной микросхемы, или компьютером и т.д.).

Для другого примера модули и процессы, описанные выше, могут быть применены как функциональность, запрограммированная в любом из множества схемных решений, включая, но не ограничиваясь этим, программируемые логические устройства (PLD - programmable logic device), такие как программируемая вентильная матрица (FPGA - Field Programmable Gate Array), устройства программируемой матричной логики (PAL - programmable array logic), электрически программируемая логика и запоминающие устройства, а также стандартные секционные устройства, также как проблемно-ориентированные специализированные интегральные микросхемы (ASIC - Application-Specific Integrated Circuit) и интегральные микросхемы, полностью созданные для пользователя. Некоторые другие возможности для применения аспектов изобретения включают в себя: микроконтроллеры с памятью (такие как электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство EEPROM - EleTTrically* Erasable Programmable Read-Only Memory), встроенные микропроцессоры, встроенное программное обеспечение, программное обеспечение, и т.д.

Следует понимать, что примеры и варианты осуществления изобретения описываются здесь только с иллюстративной целью, и различные модификации или изменения в свете этого будут предполагаться специалистами в данной области техники, и они должны быть включены в пределы сущности и сферы действия этой заявки и объема прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к электроэнергетике, в честности к контролю вторичной цепи измерительного трансформатора, соединен с компонентом электроэнергетической системы. Сущность: обнаруживают с помощью защитного интеллектуального электронного устройства (ИЭУ), которое подключено к вторичной цепи измерительного трансформатора и защищает компонент электроэнергетической системы, возмущения сигнала от измерительного трансформатора. Определяют, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, в соответствии с результатом обнаружения нарушения режима работы, полученным от защитного ИЭУ, и другим результатом обнаружения нарушения режима работы, полученным по меньшей мере от одного другого защитного ИЭУ. Другие защитные ИЭУ включают в себя защитные ИЭУ, подключенные к другим вторичным цепям измерительного трансформатора или к вторичным цепям другого измерительного трансформатора, соединенного с компонентом электроэнергетической системы, а защитные ИЭУ, которые соединены с другими измерительными трансформаторами, соединенными с другими компонентами электроэнергетической системы, подключены к той же электрической шине, с которой соединен компонент электроэнергетической системы. Технический результат: обеспечение более надежного и чувствительного режима работы при небольшом количестве собираемой информации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ контроля вторичной цепи измерительного трансформатора в электроэнергетической системе, в которой измерительный трансформатор соединен с компонентом электроэнергетической системы, включающий этапы, на которых:
обнаруживают возмущения сигнала от измерительного трансформатора с помощью защитного интеллектуального электронного устройства (ИЭУ), которое подключено к вторичной цепи измерительного трансформатора и защищает компонент электроэнергетической системы;
и определяют, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, в соответствии с результатом обнаружения нарушения режима работы, полученным от защитного ИЭУ, и другим результатом обнаружения нарушения, полученным по меньшей мере от одного другого защитного ИЭУ, при этом указанные другие защитные ИЭУ являются защитными ИЭУ, подключенными к другим вторичным цепям измерительного трансформатора или к вторичным цепям другого измерительного трансформатора, соединенного с указанным компонентом электроэнергетической системы, а защитные ИЭУ, подключенные к другим измерительным трансформаторам, соединенным с другими компонентами электроэнергетической системы, подключены к той же электрической шине, с которой соединен указанный компонент электроэнергетической системы.

2. Способ по п.1, в котором определение, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, включает в себя:
определение с помощью защитного ИЭУ, что неисправность происходит во вторичной цепи измерительного трансформатора, при выполнении следующего условия: защитным ИЭУ обнаружено нарушение режима работы, причем от указанного другого защитного ИЭУ в заданный период задержки не принято защитным ИЭУ сообщение, указывающее на обнаружение соответствующего нарушения режима работы.

3. Способ по п.1, в котором определение, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, включает в себя:
определение с помощью защитного ИЭУ, что неисправность или нарушение режима работы происходит в электроэнергетической системе, при выполнении следующего условия: защитным ИЭУ обнаружено нарушение режима работы, причем по меньшей мере от одного из указанных других защитных ИЭУ в заданный период задержки принято защитным ИЭУ сообщение, указывающее на обнаружение соответствующего нарушения режима работы.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором после этапа обнаружения, при обнаружении нарушения режима работы, передают с помощью указанного защитного ИЭУ указанным другим защитным ИЭУ сообщение, указывающее на обнаружение нарушения режима работы, и устанавливают с помощью указанного защитного ИЭУ символа для блокировки защитной операции указанного защитного ИЭУ.

5. Способ по п.4, в котором дополнительно:
при определении, что повреждение или нарушение режима работы происходит в электроэнергетической системе, возвращают символ в исходное положение, для обеспечения выполнения защитной операции защитного ИЭУ.

6. Способ по п.4, в котором защитное ИЭУ посылает сообщения другим защитным ИЭУ и принимает от них сообщения по протоколу GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event - общее объектно-ориентированное событие подстанции), определенному стандартом IEC 61850.

7. Способ по любому из пп.1-3, в котором измерительный трансформатор является трансформатором напряжения или трансформатором тока, при этом нарушением режима работы является возмущение сигнала напряжения, если измерительный трансформатор является трансформатором напряжения, и возмущение сигнала тока, если измерительный трансформатор является трансформатором тока.

8. Способ по п.4, в котором сообщение, передаваемое с помощью защитного ИЭУ, дополнительно указывает, в какой фазе происходит нарушение режима работы, и указанное соответствующее нарушение является нарушением режима работы, которое происходит в той же фазе, что и нарушение режима работы, обнаруженное защитным ИЭУ.

9. Защитное интеллектуальное электронное устройство (ИЭУ) для контроля вторичной цепи измерительного трансформатора в электроэнергетической системе, в которой измерительный трансформатор соединен с компонентом электроэнергетической системы, защищенным защитным ИЭУ, содержащее:
модуль обнаружения нарушения режима работы, соединенный с вторичной цепью измерительного трансформатора, выполненный с возможностью обнаруживать возмущения сигнала от измерительного трансформатора;
определяющий модуль, с которым соединен модуль обнаружения нарушения режима работы, выполненный с возможностью определять, произошла ли неисправность во вторичной цепи измерительного трансформатора, в соответствии с результатом обнаружения нарушения режима работы, полученным от модуля обнаружения нарушения режима работы, и в соответствии с другим результатом обнаружения нарушения режима работы, полученным по меньшей мере от одного другого защитного ИЭУ, при этом указанные другие защитные ИЭУ содержат защитные ИЭУ, которые соединены с другими вторичными цепями измерительного трансформатора или с вторичными цепями другого измерительного трансформатора, соединенного с указанным компонентом электроэнергетической системы, а защитные ИЭУ, подключенные к другим измерительным трансформаторам, соединенным с другими компонентами электроэнергетической системы, подключены к той же электрической шине, с которой соединен указанный компонент электроэнергетической системы; и
интерфейсный модуль, соединенный с определяющим модулем, выполненным с возможностью посылать сообщения к другим защитным ИЭУ и принимать от них сообщения.

10. Защитное устройство по п.9, в котором определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью определять, что неисправность произошла во вторичной цепи измерительного трансформатора, при выполнении следующего условия: модуль обнаружения нарушения режима работы обнаруживает нарушение, а интерфейсный модуль не принимает от любого из указанных других защитных ИЭУ в заданный период задержки сообщения, указывающего на обнаружение соответствующего нарушения режима работы.

11. Защитное устройство по п.9, в котором определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью определять, что повреждение или нарушение режима работы происходит в электроэнергетической системе, при выполнении следующего условия: модуль обнаружения нарушения режима работы обнаруживает нарушение, а интерфейсный модуль принимает по меньшей мере от одного из указанных других защитных ИЭУ в заданный период задержки сообщение, указывающее на обнаружение соответствующего нарушения режима работы.

12. Защитное устройство по любому из пп.9-11, в котором определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью устанавливать символ для блокировки защитной операции указанного защитного ИЭУ и давать команду интерфейсному модулю на передачу указанным другим защитным ИЭУ сообщения, указывающего на обнаружение нарушения режима работы, при обнаружении модулем нарушения режима работы указанного нарушения.

13. Защитное устройство по п.12, в котором определяющий модуль дополнительно выполнен с возможностью возвращать символ в исходное положение для обеспечения выполнения защитной операции указанного защитного ИЭУ при определении, что в электроэнергетической системе происходит повреждение или нарушение режима работы.

14. Защитное устройство по п.12, в котором интерфейсный модуль дополнительно выполнен с возможностью посылать сообщения указанным другим защитным ИЭУ и принимать от них сообщения по протоколу GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event - общее объектно-ориентированное событие подстанции), определенному стандартом IEC 61850.