СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Российский патент 2015 года по МПК H02H3/06 H02H7/26 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для управления включением линии электропередачи переменного тока при автоматическом повторном включении после аварийного отключения линии или при вводе ее в работу.

Известен способ [RU 2308731 C1, G01R 31/08, 20.10.2007], согласно которому контролируют состояние изоляции сети и токи нулевой последовательности в отходящих линиях, при снижении уровня изоляции сети, формируют цепь для кратковременного протекания тока двойного замыкания на землю, при этом контролируют изменение токов нулевой последовательности в отходящих линиях, и если в момент протекания тока двойного замыкания на землю происходит изменение тока нулевой последовательности в одной из отходящих линий, формируют сигнал на отключение этой линии по факту ее замыкания на землю.

Недостатком этого способа является относительно узкая область применения, поскольку он позволяет защитить трехфазные сети с изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю, но не позволяет осуществить защиту и от других нежелательных факторов, например замыканий между фазами при включении линии электропередачи переменного тока.

Еще одним аналогом предложенного является способ включения трехфазной линии электропередачи [RU 2358368 C1, Н02Н 3/06, 10.06.2009], характеризующийся тем, что включают первую фазу, измеряют напряжения на второй и третьей фазах, проверяют превышение первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверок включают вторую фазу, измеряют напряжение на третьей фазе, проверяют превышение второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включают третью фазу, а при отрицательном результате любой из проверок или наличии сигнала релейной защиты на отключение включенной фазы последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают.

Недостатком способа является относительно узкая область применения и относительно низкая безопасность включения линий электропередачи переменного тока, обусловленные, в частности, тем, что в результате проведения процедур (частных операций) проверок не выявляется факт замыкания второй и/или третьей фаз с первой фазой.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ включения трехфазной линии электропередачи [RU 2510115, C1, H02H 3/06, 20.03.2014], основанный на включении первой фазы, измерении напряжения на второй и третьей фазах, проверке превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, измерении напряжения на третьей фазе, проверке превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включения третьей фазы, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжения, измеренного на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, причем при формировании сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули $$\left|U_{12(13)}\right|$$ векторной разности напряжений фаз первой и второй $$\left|U_{12}\right|$$ и первой и третьей $$\left|U_{13}\right|$$ с малой контрольной величиной $$0,1\left|U_{фн}\right|$$ , где $$\left|U_{фн}\right|$$ - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия $$\left|U_{12(13)}\right|<0,1\left|U_{фн}\right|$$ фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно.

Недостатком этого наиболее близкого технического решения является относительно узкая область применения и относительно низкая безопасность включения линии электропередачи переменного тока, обусловленные, в частности, тем, что в результате проведения операций способа наблюдается явление биений наведенного напряжения на невключенных фазах. Это явление не учитывается при реализации известного способа. Однако оно может оказывать отрицательное влияние на результаты реализации способа и привести к ошибочным действиям при включении линии электропередачи переменного тока, в том числе к нарушениям условий безопасности.

Задачей, которая решается в предложенном изобретении, является расширение области применения способа и повышение безопасности включения линий электропередачи переменного тока.

Требуемый технический результат заключается в расширении области применения и повышении безопасности включения линий электропередачи переменного тока.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в способе, основанном на включении первой фазы, измерении напряжения на второй и третьей фазах, проверке превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, измерении напряжения на третьей фазе, проверке превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включения третьей фазы, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, измеренных на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, при получении сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули $$\left|U_{12(13)}\right|$$ векторной разности напряжений фаз первой и второй $$\left|U_{12}\right|$$ и первой и третьей $$\left|U_{13}\right|$$ с малой контрольной величиной $$0,1\left|U_{фн}\right|$$ , где $$\left|U_{фн}\right|$$ - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия $$\left|U_{12(13)}\right|<0,1\left|U_{фн}\right|$$ фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно, согласно изобретению, проверку превышения первой контрольной величиной измеренных напряжений на второй и третьей фазах после включения первой фазы и проверку превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе после включения второй фазы, а также проверку выполнения условия $$\left|U_{12(13)}\right|<0,1\left|U_{фн}\right|$$ после сравнения модулей $$\left|U_{12(13)}\right|$$ векторной разности напряжений фаз первой и второй $$\left|U_{12}\right|$$ и первой и третьей $$\left|U_{13}\right|$$ после включения второй и третьей фаз проводят сериями по N проверок подряд от момента включения первой фазы, второй фазы и второй и третьей фаз, соответственно, причем каждую из серий проверок проводят на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты линии электропередачи переменного тока, а результаты проверок по итогам серии принимают по большему числу одинаковых результатов мажоритарной обработки зафиксированных результатов проверок в соответствующей серии.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что число проверок в серии равно или трем, или пяти.

Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что проверки в сериях на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты, проводят равномерно.

Операции предложенного способа включения линии электропередачи переменного тока производятся в следующей последовательности.

По команде от ключа управления силовым выключателем включается любая, как правило, наперед заданная фаза.

Если на первой включаемой фазе имеется короткое замыкание (КЗ) на землю, то от действия релейной защиты она отключается и процесс включения заканчивается.

Пусть первой включается фаза А. Если на фазе А нет КЗ на землю, то она остается включенной и производится анализ напряжений на двух других фазах.

Если через после включения первой фазы (с выдержкой времени на срабатывание для отстройки от переходных процессов) уровень наведенного напряжения на двух других фазах $$\left|{\dot{U}}_{B(C)}\right|\le 0,1U_{фн}$$ (U_фн - номинальное фазное напряжение), то считается что на фазе В(С) КЗ на землю.

Для проверки отсутствия КЗ между фазами А и В, а также А и С анализируются соответствующие междуфазные напряжения. Если модуль векторной разности напряжений фаз А и В (А и С) $$\left|{\dot{U}}_{AB(AC)}\right|\le 0,1U_{фн}$$ , то это означает замыкание фаз А и В (или фаз А и С) между собой. Процесс включения прекращается, фаза А отключается.

Если уровень наведенного напряжения на фазе В(С) $$\left|{\dot{U}}_{B(C)}\right|>0,1U_{фн}$$ , то замыкания на землю фаз В и С нет. Для проверки отсутствия КЗ между фазами А и В, а также А и С анализируются соответствующие междуфазные напряжения. Если модуль векторной разности напряжений фаз А и В (А и С) $$\left|{\dot{U}}_{AB(AC)}\right|>0,1U_{фн}$$ , то замыкания между фазами А и В (А и С) нет.

Если после включения второй фазы наведенное напряжение от двух фаз (например, от фаз А и В) модуль векторной разности напряжений фаз В и С $$\left|{\dot{U}}_{BC}\right|\le 0,1U_{фн}$$ , то фазы В и С замкнуты между собой, процесс включения прекращается, включенные фазы отключаются.

Если модуль векторной разности напряжений фаз В и С $$\left|{\dot{U}}_{BC}\right|>0,1U_{фн}$$ ,то КЗ между фазами В и С отсутствует и производят включение фазы С.

В ряде случаев наблюдается явление биений наведенного напряжения на невключенных фазах, что может привести к ошибочным действиям при включении линии электропередачи переменного тока, в том числе к нарушениям условий безопасности.

Для исключения влияния указанных биений на работу алгоритма предлагается формировать значения напряжений, используемых для сравнения с ставками, следующим образом:

На интервале времени от 60 мс до 100 мс, что является наиболее приемлемым и подтверждено экспериментально и что соответствует, например, или 3, или 5 периодам промышленной (номинальной) частоты от момента включения соответствующей фазы, осуществляется N-кратная (N=3 или N=5) последовательная фиксация срабатывания соответствующих программных измерительных органов напряжения. Проверки в сериях на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты, проводят, как правило, равномерно в этом интервале, что удобно для настройки соответствующей аппаратуры и что повышает достоверность результатов проверки.

Результат проверки по итогам серии принимают по большему числу одинаковых результатов мажоритарной обработки зафиксированных результатов проверок в соответствующей серии.

При этом меньшее число проверок, например одна в серии, не всегда позволяет получить достоверный окончательный результат, а большее число проверок, например 7 и более, затягивает процедуру получения достоверного результата без существенного влияния на окончательный результат включения линии электропередачи переменного тока.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного способа путем использования дополнительных операций достигается требуемый технический результат, касающийся расширения области применения и повышения безопасности включения линий электропередачи переменного тока, обусловленные, в частности, тем, что устраняется влияние биений наведенного напряжения на невключенных фазах.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - расширение области применения и повышение безопасности включения линий электропередачи переменного тока. Способ основан на включении первой фазы, измерении напряжения на второй и третьей фазах, проверке превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, измерении напряжения на третьей фазе, проверке превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включения третьей фазы, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, измеренных на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, при получении сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули $$\left|U_{12(13)}\right|$$ векторной разности напряжений фаз первой и второй $$\left|U_{12}\right|$$ и первой и третьей $$\left|U_{13}\right|$$ с малой контрольной величиной $$0,1\left|U_{фн}\right|$$ , где $$\left|U_{фн}\right|$$ - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия $$\left|U_{12(13)}\right|<0,1\left|U_{фн}\right|$$ фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно, при этом проверку превышения первой контрольной величиной измеренных напряжений на второй и третьей фазах после включения первой фазы и проверку превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе после включения второй фазы, а также проверку выполнения условия $$\left|U_{12(13)}\right|<0,1\left|U_{фн}\right|$$ после сравнения модулей $$\left|U_{12(13)}\right|$$ векторной разности напряжений фаз первой и второй $$\left|U_{12}\right|$$ и первой и третьей $$\left|U_{13}\right|$$ после включения второй и третьей фаз проводят сериями по N проверок подряд от момента включения первой фазы, второй фазы и второй и третьей фаз, соответственно, причем каждую из серий проверок проводят на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты линии электропередачи переменного тока, а результаты проверок по итогам серии принимают по большему числу одинаковых результатов мажоритарной обработки зафиксированных результатов проверок в соответствующей серии. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ включения линии электропередачи переменного тока, основанный на включении первой фазы, измерении напряжения на второй и третьей фазах, проверке превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, измерении напряжения на третьей фазе, проверке превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, и при положительном результате проверки включения третьей фазы, а при отрицательном результате проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, измеренных на второй и третьей фазах, и превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе, последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают, при получении сигнала о наличии короткого замыкания на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули векторной разности напряжений фаз первой и второй и первой и третьей с малой контрольной величиной , где - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй и первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую и вторую и третью фазы, соответственно, отличающийся тем, что проверку превышения первой контрольной величиной измеренных напряжений на второй и третьей фазах после включения первой фазы и проверку превышения второй контрольной величиной напряжения, измеренного на третьей фазе после включения второй фазы, а также проверку выполнения условия после сравнения модулей векторной разности напряжений фаз первой и второй и первой и третьей после включения второй и третьей фаз проводят сериями по N проверок подряд от момента включения первой фазы, второй фазы и второй и третьей фаз, соответственно, причем каждую из серий проверок проводят на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты линии электропередачи переменного тока, а результаты проверок по итогам серии принимают по большему числу одинаковых результатов мажоритарной обработки зафиксированных результатов проверок в соответствующей серии.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что число проверок в серии равно или трем, или пяти.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что проверки в сериях на интервале времени, длительность которого равна N периодам номинальной частоты, проводят равномерно.