Способ автоматического повторного включения выключателя Российский патент 2022 года по МПК H02H3/06 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться на электрических станциях и подстанциях электроэнергетических систем для обеспечения устойчивости функционирования быстродействующих устройств релейной защиты (БУРЗ) при автоматическом повторном включении (АПВ) выключателя на сохранившееся повреждение.

Известен способ АПВ линии электропередачи (SU985875A1, опубликовано 30.12.1982 г.), при котором после аварийного отключения двух фаз линии осуществляют их поочередное включение. Согласно способу, предварительно измеряют напряжение на отключенных фазах, проверяют соответствие каждого измеренного напряжения ожидаемому напряжению, наводимому на неповрежденной отключенной фазе, и при положительном результате проверок повторно включают отключенную фазу, а при отрицательном - последующие фазы не включают, а ранее включенные - отключают.

Известен способ включения трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) (RU2510115A1, опубликовано 20.03.2014 г.), который может быть использован для управления включением трехфазной ЛЭП при АПВ после аварийного отключения линии электропередачи. Способ заключается в том что, включают первую фазу, измеряют напряжения на второй и третьей фазах, проверяют превышения первой контрольной величиной каждого из измеренных напряжений и при положительном результате проверки включения второй фазы, 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 проверки превышения первой контрольной величиной напряжений, 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 получении сигнала о наличии КЗ на землю первой фазы при ее включении ее отключают и последующие фазы не включают, после включения второй и третьей фаз сравнивают модули |U₁₂₍₁₃₎| векторной разности напряжений фаз первой и второй |U₁₂|, первой и третьей |U₁₃| с малой контрольной величиной 0,1|U_ФН|, где |U_ФН| - номинальное фазное напряжение, и при выполнении условия |U₁₂₍₁₃₎|<0,1|U_ФН| фиксируют замыкание, соответственно, первой и второй, первой и третьей фаз между собой, после чего отключают первую, и вторую, и третью фазы, соответственно.

Известен способ включения трехфазной ЛЭП (RU2358368C1, опубликовано 10.06.2009 г.), который может быть применен в аппаратуре релейной защиты и автоматики (РЗА) для управления включением трехфазной ЛЭП, в частности при АПВ после аварийного отключения ЛЭП. Способ характеризуется 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. После включения первой фазы и измерения напряжений на второй и третьей фазах дополнительно проверяют превышение каждым из измеренных напряжений третьей контрольной величины. Первую и вторую контрольные величины принимают равными 75-85%, а третью - 5-15% от номинального значения фазного напряжения.

Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении и использовании предлагаемого изобретения, и которая не могла быть решена при осуществлении или использовании аналогов изобретения заключается в том, что повторное включение выключателя может произойти в неблагоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения, когда направление перемагничивания сердечника трансформаторов тока (ТТ) током КЗ совпадает со знаком остаточной магнитной индукции в нем. При этом, возможно нарушение устойчивости функционирования БУРЗ, приводящее к неселективным срабатываниям и замедлениям в срабатывании.

Причина нарушения устойчивости функционирования БУРЗ при АПВ выключателя на сохранившееся повреждение заключается в следующем. В соответствии с теорией переходных процессов, например, (Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебник для электротехнических и энергетических вузов и факультетов. М., «Энергия», 1970.), в токе КЗ кроме периодической слагающей может содержаться зависящая от начальной фазы последней апериодическая слагающая, вызывающая насыщение сердечников ТТ. После первого отключения выключателя в цикле АПВ в сердечнике ТТ может сохраниться близкая к предельному значению остаточная магнитная индукция определенного знака. Если повторное включение выключателя происходит в диапазоне неблагоприятных начальных фаз периодической составляющей тока включения (совпадение направления перемагничивания сердечника ТТ током включения со знаком остаточной магнитной индукции (А.Д. Дроздов. Электрические цепи с ферромагнитными сердечниками в релейной защите. М - Л. Издательство «Энергия», 1965. 210 с.), то может иметь место насыщение сердечника ТТ, сопровождающееся повышенными погрешностями последнего.

В соответствии с регламентирующими документами (Письмо Заместителя министра энергетики от 02.04.2019 за № ЧА-3440/10. «О мерах по недопущению неправильной работы устройств релейной защиты») в настоящее время на многих предприятиях электроэнергетики производятся расчеты времени до насыщения ТТ с учетом наличия в сердечниках последних предельного значения остаточной магнитной индукции и наличия в токе КЗ максимальной апериодической составляющей. Результаты расчетов показывают, что часто время до насыщения ТТ составляет единицы миллисекунд. Указанного времени недостаточно для принятия функциями многих микропроцессорных защит решения о местонахождении КЗ в зоне или вне зоны их действия. Поэтому возможны неселективные действия или отказы в срабатывании защит, приводящие к нарушению динамической устойчивости электроэнергетических систем.

По указанной причине целесообразно осуществлять повторное включение выключателей на не устранившееся КЗ в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения, при котором не совпадает направление перемагничивания сердечника ТТ током включения со знаком остаточной магнитной индукции.

Анализ показал, что границами наиболее благоприятного диапазона начальной фазы периодической составляющей тока включения на не устранившееся КЗ при положительной остаточной магнитной в сердечнике ТТ являются:

- с одной стороны - момент перехода коммутируемого напряжения сети через нуль от положительного значения к отрицательному;

- с другой стороны - момент перехода напряжения сети через отрицательный максимум. Следует отметить, что в последнем случае в токе включения на КЗ отсутствует апериодическая составляющая.

При отрицательной остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ указанный диапазон находится между моментом перехода коммутируемого напряжения сети через нулевое значение от отрицательного значения к положительному и моментом перехода указанного напряжения через положительный максимум.

Задача, положенная в основу предлагаемого изобретения, заключается в исключении повторного включения выключателя в цикле АПВ в неблагоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения.

Технический результат заявляемого способа заключается в повышении устойчивости функционирования БУРЗ за счет включения выключателя только в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения.

Технический результат достигается тем, что:

- фиксируют знаки и модули интегралов тока всех фаз выключателя, подлежащего включению при АПВ, в течение M периодов тока до первого отключения выключателя в цикле АПВ по сигналу релейной защиты, где M - целое число в пределах от 1 до 5;

- после истечения заданной выдержки времени при АПВ фиксируют моменты перехода коммутируемых напряжений через нуль, причем при положительном знаке интеграла фиксацию производят при переходе указанного напряжения через нуль в сторону убывания его мгновенного значения, а при отрицательном знаке интеграла, соответственно, в сторону возрастания указанного значения;

- формируют сигнал на повторное включение выключателя после истечения дополнительной выдержки времени Δt по выражению:

(1)

где t_зап - время запаса, зависящее от стабильности времени включения выключателя и типа его управления: трехфазное или пофазное. Находится в пределах от 0 до 5 мс;

t_вкл - время включения выключателя;

- округление числа до целого в сторону увеличения;

T - продолжительность периода тока;

- по истечении указанной выдержки времени разрешают повторное включение выключателя, причем при трехфазном АПВ (ТАПВ) определяют фазу выключателя, интеграл тока которой имеет наибольший модуль в течение M периодов тока до первого отключения выключателя в цикле АПВ по сигналу релейной защиты и по указанному интегралу в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения данной фазы осуществляют включение выключателя;

- при пофазном АПВ определяют порядок включения фаз выключателя по условию нахождения начальных фаз периодических составляющих токов включения фаз выключателя в благоприятном диапазоне и осуществляют включение выключателя.

Описание предлагаемого способа целесообразно провести на примере его реализации в устройстве автоматического повторного включения выключателя.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 2 приведена функциональная схема блока выбора момента включения фазы A (БВМВ A) выключателя по знаку остаточной магнитной индукции в сердечнике ТТ, установленного в фазе А.

На фиг. 3 изображена функциональная схема блока выбора фазы (БВФ) выключателя при использовании ТАПВ.

На фиг. 4 приведена временная диаграмма аналоговых и дискретных сигналов в устройстве, реализующем предлагаемый способ.

В устройстве, реализующем предлагаемый способ (фиг. 1), используется известный из книги «Автоматизация энергетических систем» (Учеб. пособие для студентов электроэнергетических специальностей вузов. М., Энергия, 1977, стр. 239-240. Авторы: А.Д. Дроздов, А.С. Засыпкин, А.А. Аллилуев, М.М. Савин) блок пуска автоматического повторного включения (БПАПВ) 1, к входам которого подключены выходы реле положения выключателя «Включено» (РПВ), реле положения выключателя «Отключено» (РПО) и реле фиксации оперативной команды «Включить» (РФ). К выходу указанного блока подключены входы блоков выбора моментов включения фаз выключателя по знаку остаточной магнитной индукции в сердечниках ТТ, установленных в фазах A, B, C, соответственно, (БВМВ A) 2, (БВМВ B) 3, (БВМВ C) 4. Также к входам БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4, соответственно, подключены выходы ТТ, установленных в фазах A, B, C объекта, на который при АПВ будет подано рабочее напряжение. Выходные сигналы ТТ - вторичные токи - обозначены , соответственно. Кроме того, ко входам БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4, подключены выходы трансформатора напряжения, установленного в распределительном устройстве. Выходные сигналы трансформатора напряжения - вторичные напряжения - обозначены , соответственно. Трансформаторы тока ТТ и трансформатор напряжения (ТН) на фигурах не показаны.

Выходы , а также выходы «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C», соответственно, БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4 через ключ выбора режима АПВ (П) 5 в положении 1, соответствующем режиму «ТАПВ», соединены со входами блока выбора фазы выключателя при ТАПВ (БВФ) 6.

Выходы «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C» БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4 через ключ выбора режима АПВ (П) 5 в положении 2, соответствующем режиму «Пофазное АПВ», соединены с цепями включения фаз QA, QB, QC выключателя.

БВМВ A 2 (фиг. 2), содержит в своем составе подключенный к выходу указанного ТТ интегратор 7, выход которого соединен с выходом IA БВМВ 2, а также через компаратор 8 со входом D синхронного триггера 9, к входу C которого подключен выход РПО, а выход Q синхронного триггера 9 подключен к первому (прямому) входу логического элемента И1 13 и к первому (инверсному) входу логического элемента И2 14, кроме того, к выходу фазы ТН подключены входы нуль-индикатора НИ 10 и регистра 11, причем выход нуль-индикатора НИ 10 подключен к вторым (прямым) входам логических элементов И1 13 и И2 14, а выход регистра 11 через компаратор 12 подключен к третьему (прямому) входу логического элемента И1 13 и третьему (инверсному) входу логического элемента И2 14, причем выходы логических элементов И1 13 и И2 14 через логический элемент ИЛИ1 15 подключены к второму входу логического элемента И3 16, к первому входу которого подключен выход БПАПВ 1, а выход логического элемента И3 16 подключен к первому входу логического элемента ИЛИ2 17, выход которого подключен к второму входу логического элемента И4 18, к первому входу которого подключен выход БПАПВ 1, причем выход логического элемента И4 18 соединен с вторым входом логического элемента ИЛИ2 17 и входом элемента времени ЭВ 19, выход которого является выходом «Включение от фазы А» БВМВ А 2.

БВМВ B 3 и БВМВ C 4 устроены аналогично.

В состав БВФ 6 (фиг. 3) входят три макси-селектора, а именно, макси-селектор фазы А 20, макси-селектор фазы В 21, макси-селектор фазы С 22, три логических элемента И5 23, И6 24, И7 25 и логический элемент ИЛИ3 26. К входам «IA», «IB», «IC» и входам «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C» БВФ 6 через ключ выбора режима АПВ (П) 5 в положении «ТАПВ» подключены выходы IA, IB, IC, а также выходы «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C», соответственно, блоков БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4. Входы «IA», «IB», «IC» БВФ 6 соединены, соответственно, со входами макси-селектора фазы А 20, макси-селектора фазы В 21, макси-селектора фазы С 22. Входы «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C» БВФ 6 соединены, соответственно, со вторыми входами логических элементов И5 23, И6 24, И7 25, а первые входы этих логических элементов, соответственно, подключены к выходам макси-селектора фазы А 20, макси-селектора фазы В 21, макси-селектора фазы С 22. Выходы логических элементов И5 23, И6 24, И7 25 подключены к входам логического элемента ИЛИ3 26, выход которой является выходом «В цепь включения Q» блока БВФ 6, соединенным с цепью включения Q выключателя при ТАПВ.

Элементы и блоки, входящие в состав предлагаемого устройства, могут быть реализованы, например, в микроэлектронных и микропроцессорных устройствах автоматики управления выключателями (АУВ), выпускаемых различными фирмами России (ООО НПП «ЭКРА», ООО НПП «Релематика», ЗАО «РАДИУС-Автоматика» и др.), а также за рубежом.

Рассмотрим работу предлагаемого устройства.

Удобно проводить анализ работы устройства в четырех характерных режимах:

- отключение выключателя оперативным персоналом;

- КЗ в сети при отсутствии АПВ;

- КЗ в сети с отключением выключателя и его повторное включение на не устранившееся КЗ в цикле АПВ;

- КЗ в сети с отключением выключателя и его повторное включение на устранившееся КЗ в цикле АПВ.

При отключении выключателя оперативным персоналом на выходе БПАПВ 1 не формируется сигнал на повторное включение выключателя, так как отключенное положение выключателя соответствует состоянию реле фиксации оперативной команды «Отключить».

В случае КЗ в сети при отсутствии в схеме управления включением выключателя функции АПВ выключатель отключается по сигналу релейной защиты. БПАПВ 1 не формирует сигнал на повторное включение выключателя.

В случае КЗ в сети при наличии в схеме функции АПВ возможны два варианта:

- повторное включение выключателя на не устранившееся КЗ;

- повторное включение выключателя на устранившееся КЗ.

В обоих случаях выключатель отключается по сигналу релейной защиты и на выходе БПАПВ1 появляется сигнал на повторное включение выключателя.

Рассмотрим включение фазы A выключателя на не устранившееся КЗ с иллюстрацией процессов с помощью временной диаграммы вторичного тока ТТ фазы A , вторичного напряжения ТН и дискретных сигналов в предлагаемом устройстве АПВ (фиг. 4).

Приняты следующие обозначения:

- фазное напряжение фазы A;

- вторичный ток ТТ в фазе A, равный сумме периодической и апериодической составляющих;

- бестоковая пауза при АПВ;

От БПАПВ - дискретный сигнал на выходе БПАПВ 1;

От НИ - дискретный сигнал на выходе нуль-индикатора НИ 10 в цепи фазного напряжения;

От БВМВ - дискретный сигнал «Включение от фазы A» на выходе БВМВ A 2 выключателя в цикле АПВ;

- выдержка времени БПАПВ 1;

- время включения выключателя.

Пусть отключение первого КЗ произошло в момент времени при переходе через нулевое значение положительной полуволны вторичного тока ТТ . По выходным сигналам РПВ, РПО и РФ в момент времени также происходит срабатывание БПАПВ 1 и последний осуществляет набор выдержки времени при АПВ Интегратор 7 блока БВМВ A 2 (фиг. 2) произвел интегрирование тока при первом КЗ цикла АПВ в течение M последних периодов. Момент окончания процесса интегрирования зафиксирован выходным сигналом РПО. Зафиксированное значение интеграла тока (обозначено ) подается на выход БВМВ A 2. Таким образом, реализовано первое положение предлагаемого способа о фиксации знака и модуля интеграла тока фазы A в течение M периодов тока до первого отключения выключателя в цикле АПВ по сигналу релейной защиты.

На выходе компаратора 8 появляется логическая единица, так как отключение выключателя при первом КЗ в цикле АПВ произошло при положительном значении сигнала на выходе интегратора 7, т.е. остаточная магнитная индукция в сердечнике ТТ положительна. Синхронный триггер 9 по переднему фронту сигнала РПО сохраняет выходной логический сигнал компаратора 8.

На входы нуль-индикатора НИ 10 и регистра 11 блока БВМВ A 2 (фиг. 2) подается выходной сигнал ТН, установленного в распределительном устройстве. В моменты перехода через нулевое значение нуль-индикатор НИ 10 формирует импульсы, которые подаются на вторые входы логических элементов И1 13 и И2 14. Компаратор 12 фиксирует превышение или не превышение уровнем содержания регистра 11 нулевого значения и полученный результат подает на третий (прямой) вход логического элемента И1 13 и третий (инверсный) вход логического элемента И2 14. Импульсный сигнал «1» на выходе логического элемента И1 13 появляется в моменты перехода через нулевое значение от положительного значения к отрицательному и через логический элемент ИЛИ1 15 подается на второй вход логического элемента ИЗ 16. Однако остальная логика БВМВ A 2 не функционирует до получения разрешающего сигнала от БПАПВ 1.

После истечения в момент времени заданной выдержки времени при АПВ , задаваемой БПАПВ 1, в момент времени перехода напряжения через нуль от положительного значения к отрицательному, на выходе логического элемента И3 16 появляется сигнал «1». Это соответствует второму положению предлагаемого способа.

Указанный сигнал фиксируется схемой самоподхвата на логических элементах ИЛИ2 17 и И4 18. После истечения выдержки времени , задаваемой элементом времени ЭВ 19, в момент времени на выходе БВМВ A 2 появляется сигнал «Включение от фазы A».

Таким образом, устройство по команде БПАПВ 1 после истечения заданной выдержки времени при АПВ зафиксировало момент перехода напряжения через нуль от положительного значения напряжения к отрицательному. Фиксация указанного момента необходима для определения дополнительной выдержки времени с целью попадания в благоприятный диапазон начальной фазы периодической составляющей тока включения.

Если был зафиксирован отрицательный знак интеграла тока , то сигнал «1» на выходе логического элемента И2 14 появляется в момент перехода через нуль напряжения u_A через нуль из отрицательного значения в положительное.

Элемент времени ЭВ 19, входящий в состав БВМВ A 2, обеспечивает задержку подачи команды на включение выключателя после истечения заданной выдержки времени при АПВ и перехода напряжения u_A через нуль на время , при котором повторное включение выключателя произойдет в благоприятном диапазоне начальных фаз указанного напряжения. Сигнал на включение выключателя от БВМВ появляется в момент времени . Дополнительная выдержка времени на повторное включение выключателя Δt вычисляется по выражению (1), в котором учтено время включения выключателя :

(1)

где t_зап - время запаса, зависящее от стабильности времени включения выключателя и типа его управления: трехфазное или пофазное. Находится в пределах от 0 до 5 мс;

t_вкл - время включения выключателя;

- округление числа до целого в сторону увеличения;

T - продолжительность периода тока.

Контакт выключателя замыкается, т.е. выключатель включается в момент времени . Бестоковая пауза при АПВ начинается с момента отключения первого КЗ при АПВ и заканчивется в момент замыкания контакта .

Если выключатель включается при переходе напряжения u_A через нуль, то в токе КЗ содержится максимальная апериодическая составляющая, затрудняющая условия отключения выключателей. Наилучшим условием для отключения тока КЗ является повторное включение выключателя при переходе напряжения u_A через положительный или отрицательный максимум. В этом случае в токе включения на КЗ апериодическая составляющая отсутствует. Однако из-за разброса во времени включения выключателей целесообразно включать выключатель несколько ранее момента перехода напряжения через положительный или отрицательный максимум, когда относительное содержание апериодической составляющей в токе включения на КЗ невелико.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, может работать в двух режимах АПВ:

- ТАПВ. В указанном режиме включение выключателя производится в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения на не устранившееся КЗ для одной фазы, интеграл тока, которой до первого отключения выключателя в цикле АПВ имел наибольший модуль;

- пофазное АПВ. В этом режиме каждая фаза выключателя включается на не устранившееся КЗ в благоприятном диапазоне начальных фаз периодической слагающей собственного тока включения.

Реализация каждого из этих режимов выбирается оперативным персоналом с помощью ключа выбора режима АПВ (П) 5 (фиг. 1). Положение 1 ключа выбора режима АПВ (П) 5 соответствует режиму ТАПВ, а положение 2 - режиму пофазного АПВ.

БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4, выдают на свои выходы сигналы двух видов:

- сигналы «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C» на включение соответствующей фазы выключателя в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения. Указанные сигналы в положении 2 ключа выбора режима АПВ (П) 5 подаются с выходов данных блоков в цепи включения фаз выключателя QA, QB, QC для управления включением их при пофазном АПВ, при котором каждая фаза выключателя включается на не устранившееся КЗ в благоприятном диапазоне начальных фаз периодической составляющей собственного тока включения;

- значения интегралов токов в течение M =1…5 периодов тока перед первым отключением выключателя в цикле АПВ, которые обозначены как . Эти сигналы совместно с сигналами «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C» далее используются при формировании команды включением выключателя в режиме ТАПВ. Включение выключателя производится в положении 1 ключа выбора режима АПВ (П) 5 в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения на не устранившееся КЗ для одной фазы, интеграл тока которой до первого отключения выключателя в цикле АПВ имел наибольший модуль.

Включение выключателя может выполняться по одному из двух вариантов.

1. Режим ТАПВ. Выбор фазы выключателя, по которой последний включается в режиме ТАПВ, производится в положении 1 ключа выбора режима АПВ (П) 5 блоком БВФ 6. Макси-селекторы фазы А 20, фазы В 21, фазы С22 сравнивают модули входных сигналов и выбирают наибольший из них. Пусть в рассматриваемом случае наибольшим из них является модуль входного сигнала фазы А . Тогда на выходе макси-селектора фазы А 20 появляется логическая «1», которая подается на первый вход логического элемента И5 23. Так как на выходе БВМВ A 2 есть сигнал «Включение от фазы A», то на второй вход логического элемента И5 23 в положении 1 ключа выбора режима АПВ (П) 5 подается сигнал «1». На выходе логического элемента И5 23 появляется сигнал «1» и через логический элемент ИЛИ3 26 в цепь включения выключателя с выхода БВФ 6 выдается сигнал «В цепь включения Q». Выключатель включается.

Если наибольшим является модуль входного сигнала фазы В или фазы С , то на выходе макси-селектора 21 или 22 появляется логическая «1», которая подается на первый вход логического элемента И6 24 или И7 25. Так как на выходе БВМВ B 2 или БВМВ C 2 есть сигнал «Включение от фазы B» или «Включение от фазы C», то на второй вход логического элемента И6 24 или И7 25 в положении 1 ключа выбора режима АПВ (П 5) подается сигнал «1». На выходе логического элемента И6 24 или И7 25 появляется сигнал «1» и через логический элемент ИЛИ3 26 в цепь включения выключателя с выхода БВФ 6 выдается сигнал «В цепь включения Q». Выключатель включается.

2. Режим пофазного АПВ. В положении 2 ключа выбора режима АПВ (П) 5 в цепи включения фаз выключателя QA, QB, QC выдаются выходные сигналы блоков БВМВ A 2, БВМВ B 3, БВМВ C 4 «Включение от фазы A», «Включение от фазы B», «Включение от фазы C». По указанной информации каждая фаза выключателя включается на неустранившееся КЗ в благоприятном диапазоне начальных фаз периодической составляющей собственного тока включения.

Рассмотрим повторное включение выключателя на устранившееся КЗ. Ток повторного включения представляет собой пусковой ток нагрузки. Принято различать «спокойную» и «динамическую» нагрузки. Значение тока включения «спокойной» нагрузки близко к ее номинальному току и по этой причине насыщение сердечников ТТ в переходном режиме отсутствует. Ток включения «динамической» нагрузки может представлять собой пусковой ток электродвигателей и может превышать номинальное значение в несколько раз. Начальная фаза периодической составляющей такого тока близка к начальной фазе периодической составляющей тока КЗ (фазовый сдвиг между фазными током и напряжением близок к 90°). Предлагаемое устройство АПВ ведет себя аналогичным образом, как и при включении на не устранившееся КЗ. Благодаря этому направление перемагничивания сердечника ТТ током включения нагрузки противоположно знаку остаточной магнитной индукции в нем и насыщение сердечника ТТ при токе «динамической» нагрузки также отсутствует.

Предлагаемые способ автоматического повторного включения выключателя и устройство, реализующее способ, обладают следующей совокупностью свойств, которую не имеет известные способы и устройства:

1 повышение устойчивости функционирования БУРЗ при автоматическом повторном включении выключателя на не устранившееся КЗ за счет исключения насыщения магнитопровода ТТ, по которому проходит наибольший ток, при наличии в нем остаточной магнитной индукции;

2 отсутствие необходимости замены используемых ТТ на аналогичные устройства (в том числе на ТТ с немагнитным зазором) с увеличенным первичным током или/и с увеличенным коэффициентом трансформации (например, применение вместо ТТ с номинальным вторичным током 5 А ТТ с тем же номинальным первичным током, но имеющих номинальный вторичный ток 1 А). Очевидно, что замена ТТ в условиях действующей электроустановки сопряжена с большими трудозатратами и экономическими издержками;

3 относительно невысокие требования к точности определения и реализации момента включения выключателя, так как диапазон допустимой начальной фазы периодической составляющей тока включения составляет от 0° до 90°;

4 простота алгоритма функционирования способа и его реализации.

Указанная совокупность свойств объясняется использованием предложенного способа автоматического повторного включения выключателя.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение устойчивости функционирования быстродействующих устройств релейной защиты за счет включения выключателя только в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения. Технический результат достигается тем, что фиксируют знаки и модули интегралов тока всех фаз выключателя, подлежащего включению при АПВ, в течение M периодов тока до первого отключения выключателя в цикле АПВ по сигналу релейной защиты, где M - целое число в пределах от 1 до 5. После истечения заданной выдержки времени при АПВ фиксируют моменты перехода коммутируемых напряжений через нуль. Для выключателя с трехфазным управлением в цикле АПВ определяют фазу, интеграл тока которой имеет наибольший модуль в течение M периодов тока до первого отключения выключателя и осуществляют включение выключателя. Сигнал на повторное включение выключателя формируют с использованием дополнительной выдержки времени, определенной по соответствующей формуле. По истечении указанной выдержки времени разрешают повторное включение выключателя. 4 ил.

Способ автоматического повторного включения (АПВ) выключателя заключается в том, что фиксируют знаки и модули интегралов тока всех фаз выключателя, подлежащего включению при АПВ, в течение M периодов тока до первого отключения выключателя в цикле АПВ по сигналу релейной защиты, где M – целое число в пределах от 1 до 5, после истечения заданной выдержки времени при АПВ фиксируют моменты перехода коммутируемых напряжений через нуль, причём при положительном знаке интеграла фиксацию производят при переходе указанного напряжения через нуль в сторону убывания его мгновенного значения, а при отрицательном знаке интеграла, соответственно, в сторону возрастания указанного значения, затем формируют сигнал на включение выключателя с использованием дополнительной выдержки времени на повторное включение выключателя Δt по выражению:

(1)

где t_зап – время запаса, зависящее от стабильности времени включения выключателя и типа его управления: трёхфазное или пофазное и находящееся в пределах от 0 до 5 мс;

t_вкл − время включения выключателя;

– округление числа до целого в сторону увеличения;

T – продолжительность периода тока,

по истечении указанной выдержки времени разрешают повторное включение выключателя, причем при трёхфазном АПВ определяют фазу выключателя, интеграл тока которой имеет наибольший модуль в течение M периодов тока до первого отключения выключателя в цикле АПВ по сигналу релейной защиты и по указанному интегралу в благоприятном диапазоне начальной фазы периодической составляющей тока включения данной фазы осуществляют включение выключателя, а при пофазном АПВ определяют порядок включения фаз выключателя по условию нахождения начальных фаз периодических составляющих токов включения в благоприятном диапазоне и осуществляют включение выключателя.