Способ обеспечения селективности высокочастотных защит линии электропередачи при успешном повторном включении Российский патент 2022 года по МПК H02H7/06 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите и автоматике (РЗА) линий электропередачи (ЛЭП) при успешном однофазном автоматическом повторном включении (ОАПВ). Решает проблему неселективного срабатывания высокочастотной (ВЧ) направленной дифференциальной защиты (НДЗ) с абсолютной селективностью линий электропередачи в режиме успешного ОАПВ линии при использовании по концам линии полукомплектов защиты, выполненных в т.ч. на разной элементной базе.

Согласно [1], на ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения с двухсторонним питанием с пофазным управлением выключателями необходима установка быстродействующих защит с абсолютной селективностью. Применение для этих целей направленной высокочастотной защиты (НВЧЗ) оказывается проблематичной из-за отказа такой защиты в неполнофазных режимах работы. На практике НВЧЗ в неполнофазном режиме переводят в режим дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) [2]. Однако в режимах успешного ОАПВ в момент замыкания линии в транзит происходит переход органов манипуляции ДФЗ полукомплектов защит по концам линии от манипуляции токами обратной последовательности в неполнофазном режиме цикла ОАПВ на манипуляцию токами прямой последовательности. В силу разного характера протекания переходного режима в измерительных цепях органа манипуляции полукомплектов защиты в сплошном ВЧ-сигнале, поступающим на входы ВЧ-приема приемопередатчиков (ПП), возникают кратковременные провалы, достаточные для срабатывания модуля ДФЗ направленной дифференциальной защиты.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в [3], где для исключения неселективного действия защиты при успешном ОАПВ предлагается использовать специальные внешние дополнительные блоки, которые обеспечивают отстройку от кратковременных провалов в сплошном ВЧ-сигнале на ВЧ-входе полукомплекта защиты, тем самым предотвращая его неселективную работу. Этот способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостатком является то, что такой блок необходимо устанавливать на каждый полукомплект защиты. При этом требуются не только значительные затраты на приобретение и установку блока, но и резко снижается надежность работы полукомплекта защиты из-за внесения в ВЧ-канал множества контактных элементов. Кроме того, этим блоком вносятся дополнительные задержки на отключение линии на время рекомендуемой блокировки защиты не менее 40 мс в случаях повторного пробоя канала повреждения при включении второго конца линии и замыкании линии в транзит.

В микропроцессорных защитах в программное обеспечение вводят специальный программный модуль отстройки от реверса мощности [4], алгоритм которого практически повторяет алгоритм действия блока [3]. Такой модуль после фиксации сплошного ВЧ-сигнала на входе полукомплекта защиты длительностью не менее 50 мс, все далее возникшие в сплошном ВЧ-сигнале паузы блокирует на время переходного процесса цифровых фильтров входных сигналов. Например, при применении фильтра Фурье время блокировки защиты длится не менее 25 мс.

Цель изобретения - обеспечение селективной работы высокочастотных защит абсолютной селективностью при успешном ОАПВ и обеспечение быстродействия защит при неуспешном ОАПВ на линиях электропередачи с пофазным управлением выключателями. Поставленная цель достигается тем, что вместо специального внешнего блока в схеме логики ВЧ защит, например, НДЗ или ДФЗ, применяется дополнительный модуль, который при формировании команды на повторное включение отключавшейся фазы, блокирует путем пуска сплошного ВЧ-сигнала все полукомплекты ВЧ защиты линии и деблокирует их мгновенно при возникновении повторного повреждения на линии и с задержкой при замыкании линии в транзит и, как следствие, восстановлении симметричного нагрузочного режима.

Осуществление способа иллюстрирует представленная на фиг. 1 блок-схема логики функционирования полукомплекта защиты, установленного на одном из концов ЛЭП, которая включается в работу при формировании команды на однофазное автоматическое повторное включение. Блок-схема по фиг. 1 содержит следующие модули и элементы:

- модуль блокировки канала (элемент 1), состоящий из входного сигнала ФКВ, триггерного элемента на логических элементах «ИЛИ» D1 и «И» D2, логического элемента «И» D3 и элемента времени на возврат Т1;

- модуль деблокировки канала при появлении симметричного напряжения (элемент 2), состоящий из собранные по схеме «И» на элементе D4 токовых измерительных органов (ИО): максимального и минимального реле тока прямой последовательности , минимального реле тока обратной последовательности I₂<k_отсI_2нб и трехфазного максимального реле тока, выход которого формируется из фазных токов I_ф>I_уст по схеме «И»;

- модуль деблокировки канала при неуспешном ОАПВ или возникновении нового повреждения в зоне защиты (элемент 3), состоящий из ИО максимального реле тока обратной последовательности , максимального реле тока аварийной составляющей обратной последовательности , собранные по схеме «И» на элементе D5, максимального реле тока прямой последовательности , действующей по схеме «ИЛИ» на элементе D6 совместно с выходом элемента «И» D5.

Способ осуществляется следующим образом.

По истечении времени расчетной паузы ОАПВ, равно, как и при подаче сигнала на повторное включение от модуля адаптивной паузы ОАПВ, в устройстве ОАПВ происходит формирование команды на повторное включение отключавшейся фазы, например, сигнал «фиксация команды отключения (ФКВ)», который через элементы D1, D2, T1, D3 модуля блокировки канала (элемент 1), мгновенно пускает передатчик сплошным ВЧ-сигналом, тем самым блокируя все полукомплекты линии. При наличии модулей блокировки на всех концах линии длительность блокирующего сигнала будет всегда одинаковой, и определятся задержкой включения конца, выполняемого последним и временем включения выключателя, а его сброс на всех полукомплектах будет происходить практически одновременно при успешном замыкании линии в транзит. При наличии только одного модуля блокировки в полукомплектах длительность блокировки зависит от очередности повторно включения конца линии. Если конец линии с полукомплектом защиты включается первым, то длительность блокировки будет максимальной с учетом задержек на разновременность включения отключавшейся фазы по концам линии, а при включении конца линии вторым время блокировки будет определяться временем включения выключателя. Работа модулей в режимах успешного и неуспешного ОАПВ следующая:

- при неуспешном ОАПВ, а также при возникновении нового повреждения на линии до момента замыкания линии в транзит, сработает модуль деблокировки канала при неуспешном ОАПВ или возникновении нового КЗ (элемент 3). В таком режиме в этом модуле срабатывают максимальное реле тока обратной последовательности и максимальное реле тока аварийной составляющей обратной последовательности , которые через элементы D5 и D6, снимают блокировку защиты от команды ФКВ модуля блокировки канала на инверсном входе логического элемента «И» D3. В случае повреждения линии тремя фазами срабатывает максимальное реле тока прямой последовательности и через логический элемент «ИЛИ» D6 аналогично снимает блокировку защиты от модуля блокировки канала на инверсном входе элемента «И» D3;

- при успешном ОАПВ первого конца до замыкания линии в транзит токовые ИО модуля деблокировки (элемент 3) не работают, а на ВЧ-входы полукомплектов защиты поступает блокирующий сплошной ВЧ-сигнал, формируемый модулем блокировки канала (элемент 1);

- при замыкании линии в транзит и возникновении нагрузочного симметричного режима работает блок деблокировки канала при появлении симметричного режима (элемент 2). При этом в блоке срабатывают максимальное/минимальное реле тока прямой последовательности , которое отстроено от минимального нагрузочного тока линии и минимального тока трехфазного КЗ, минимальное реле тока обратной последовательности I₂<k_отсI_2нб, которое отстроено от небалансов при максимальном нагрузочном режиме, и трехфазное максимальное реле тока, выход которого формируется из фазных токов I_ф>I_уст по схеме «И», подтверждающее включение линии тремя фазами. Эти три ИО тока, собранные по схеме «И» на элементе D4; снимают блокировку защиты от команды ФКВ (элемент 1) на инверсном входе элемента «И» D2. Сброс пуска ВЧ-сигнала происходит не мгновенно, а с задержкой на возврат элемента времени Т1 с величиной уставки не менее 20 мс, которая нивелирует различие переходных процессов во входных цепях полукомплектов защиты, установленных на разных концах линии. Пропадание сигнала на выходе элемента Т1 через элемент «И» D3 снимает блокировку ВЧ-канала.

Таким образом, по принципу своего действия предложенный способ позволяет для ЛЭП с пофазным управлением выключателями высокочастотным защитам обеспечить селективность при успешном ОАПВ и быстродействие при неуспешном ОАПВ.

Источники информации

1. Правила устройства электроустановок, 7 изд., утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204.

2. Левиуш А.И., Дони Н.А., Надель Л.А., Наумов A.M. Высокочастотная направленная и дифференциально-фазная защита ПДЭ 2003 для ВЛ 500-750 кВ. - М.: ЭНАС, 1996

3. Служба релейной защиты и автоматики. Центральное диспетчерское управление единой энергетической системой России (ПДУ России). Информационное письмо №78 от 20.09.93 «О предотвращении излишних срабатываний защиты ПДЭ-2003 (НДЗ 751) при включении фазы линии без н.э. в цикле ОАПВ».

4. Терминал дифференциально-фазной защиты линии 110-220 кВ типа «ТОР 300 ДФЗ 51 х». Руководство по эксплуатации. Описание функций защит. АИПБ.656122.011-013 РЭ2

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение селективности высокочастотных защит при успешных ОАПВ линий электропередачи. Согласно способу блокируют все полукомплекты защиты при формировании команды на повторное включение отключившейся фазы. При неуспешном повторном включении или при возникновении нового повреждения после срабатывания максимального тока прямой последовательности или максимального тока обратной последовательности и ее аварийной составляющей мгновенно вводят полукомплекты защиты в работу, а при успешном замыкании линии в транзит после срабатывания реле минимального тока прямой и обратной последовательности и трехфазного реле фазного тока с задержкой деблокируют высокочастотный канал. 1 ил.

Способ обеспечения селективности высокочастотных защит линии электропередачи при успешном повторном включении, характеризующийся тем, что для обеспечения селективности при успешном однофазном автоматическом повторном включении использована кратковременно включаемая блокировка, отличающийся тем, что с целью обеспечения селективности защит в режиме успешного однофазного автоматического повторного включения в защиту введены модуль, блокирующий все полукомплекты защиты при формировании команды на повторное включение отключавшейся фазы, и два модуля деблокировки защит, первый из которых при неуспешном повторном включении или при возникновении нового повреждения после срабатывания максимального тока прямой последовательности или максимального тока обратной последовательности и ее аварийной составляющей мгновенно вводит полукомплекты защиты в работу, а второй модуль при успешном замыкании линии в транзит после срабатывания реле минимального тока прямой и обратной последовательности и трехфазного реле фазного тока с задержкой деблокирует высокочастотный канал.