Устройство для трехфазного автоматического повторного включения Советский патент 1983 года по МПК H02H3/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике энергосистем, Подавляющее большинство повреждений лин1 высокого напряжения яв ляется йеустойчив дуговыми замы ниями, которые устраняются после двустороннего отключения линии. Эт объясняется большая технико-экономическая эффективность автоматичес кого повторного включения (АПВ ) ли ний электропередач и его широкое прш енение в энергосистемах. Па линиях с двусторонним питани наибольшее распространение получил такой вид трехфазного автоматического повторного включения (ТАПВ ), при котором включение выключателя На втором конце линии разрешают лишь при наличии напряжения на ней и синхронизма между напряжениями на шинах и на линии, т.е. только после успаиного включения выключателя на первом конце линии, На подавляющем большинстве линиП 110-220 кВ и на линиях 330 кВ измерительные трансфО1 1аторы напряжени на всех трех фазах не устанавливают ся, а для контроля напряжения и си хронизма предусматриваются на каждом конце линии по одному датчику фазного напряжения. В качестве таких датчиков используются различ1Й устройства отбора напряжения. В со ответствии с этим для осуществлени ТАПВ на втором конце линии широко применяется иэвес,тнре устройство, содержащее реле .сдви га фаз, пер или ивторой измерительные входы которого подключены соответственно к выходам датчика напряжения одной фазы линии и датчи са напряжения шин. Оно содержит также элемент Задержка на срабатывание, выход коргорого подключен к включающей цепи выключателя, элеме.нт и,-первый вход которого подключен к выходу блока несоответствия положений, выключателя и его ключа управления и максимальное реле напряжения, вход которого соединен с первым измерительным входом реле сдвига фаз, а выход - с вторым входом элемента И. Третий вход элемента И соединен с выходом реле сдвига фаз а выход - с входом элемента Задерж ка на срабатывание. Сочетание реле сдвига фаз и элемента Задержке на срабатывание представляет собой орган контроля синхронизма ( ОКС ), как правило, очень медленно действующий, посколь ку указанный элемент Задержка на срабатывание выполняет в этом устройстве еще несколько функций, что и определяет выбор его времени срабатывания 13ч Недостатком указанного устройства является большое время действия, что объясняется тем, что однофазный контроль наличия напряжения на линии не позволяет Тполучить достоверную информацию р положении выключателя на противоположном ее конце. Потому для предотвращения включения на еще не отключенное к,з, приходится выдержку времени элемента адержка на срабатывание выбирать с учетом отстройки от максимального времени действия резервной защиты противоположного конца линии, охватывающей всю ее длину, т.е. от времени срабатывания третьей ступени защиты от замыканий на зегллю. В связи с этим указанная выдержка времени обычно принимается не менее 2-3 с. Для выполнений только функции контроля с синхронизма она могла бы быть выбрана значительно меньшей. Кроме того, при таких больших вьвдержках времени ЭДС по концам линии могут за время бестоковой паузы разойтись на недопустимо большой угол, вследствие чего ТАПВ с контролем синхронизма на втором конце линии может не произойти вовсе либо произойти с большим замедлением после осуществления мероприятий протйвоаварийной автоматики. Несмотря на отмеченный недостаток, описанное устройство очень широко применяется вследствие своей простоты. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для ТАПВ выключателя, посредством которого линия электропередачи с датчиком напряжения на них, содержащее орган контроля синхронизма, первый и второй измерительные входы и выход которого предназначены для подклк чения соответственно к выходу датчика напряжения одной фазы линии, выходу датчика напряжения на шинах и включающей цепи выключателя, элемент Задержка на срабатывание, вход которого предназначен для подключения к выходу блока несоответствия положений выключателя и его ключа управления, а выход связан с первьв входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом максимального реле напряжения, вход последнего соединен с первым измерительным входом органа контроля синхронизма, пусковой вход которого соединен с выходог элемента И 23. В указанном устройстве благодаря использованию отдельного органа контроля синхрониама, не требующего внешнего реле времени, пуск элемента Задержка, на срабатывание осуществляется непосредственно от блока несоответствия положений выключателя и его ключа управления, что позволяет В некоторых случаях уменьшить время разрыва электропередачи. оке может .быть выполнен, наприм путем сочетания реле сдвига фаз и релеконтроля скольжения или двух реле сдвига фаз и трех элементов Задержк на срабатывание. Применение указанных рКС в устройстве-прототипе, позволяет также расширить рабочие диапазоны угла и скольжения, особенно прииспользовании оке второго типа. Все это в некоторой {относительно небольшо степени пбвшиает вероятность осуществления ТАПВ с контролем синхрриизма . Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно всегда работает, с вре|| енем, большим выдержки времени элемента Задержка на срабатывание. В настоящее время линии 110-330 с двусторонним питанием оснащают высокочастотной защитой, при сраб 1Тывании которой линия отключается с двух сторон практически одновреме но. Это позволяет на первом конце линии осуществлять ускоренное трехфазное автоматическое повторное вкл чение (УГЛПВ ) с выдержкой времени, отстроенной только отвремени восст новления электрической прочности дугхэвого столби в места к.з. на лин после ее отключения с двух сторон Применение устройства-прототипа на втором конце линий, на первом конце которого предусмотрено осущес вление УТЛПВ,. приводит к тому, что выключательвторого конца включаетс с задержкой, хотя на линии уже есть симметричное и синхронное напряжени Эффективность ТАИВ с контролем синхронизма при этом существенно снижается. Пель изобретения - уменьшение вр мёйи действия у стройства наилинии, оборудованной высокочастотной защитой, при осуществлении на первом ко це линии ускоренного ТАПВ. Поставленная цель достигается те что устройство для ТАПВ выключателя прОредством которого линия электропередачи с датчикотл напряжения одно фазы подключена к шинам с датчиком напряжения на них, содержащее орган контроля синхронизма, первый и второй измерительные ЁХОДЫ и выход которого предназначены для подключени соответственно к выходу датчика напряжения одной фазы линии, выходу датчика напряжения на шинах и включающей цепи выключателя, элемент З держка на, срабатывание, вход которого предназначен для подключения к выходу блока несоответствия полож ний выключателя и его ключа управления, а выход связан с первым вхоjgoM первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом максимального реле напрЯж-ения,. вход которого соединен с первым измерительньи входом органа контроля синхронизма, пусковой вход которого соединен с выходом первого элемента И, дополнительно содержит первый и второй эле-г менты ИЛИ и второй элемент И, причем первый вход первого элемента ИЛИ предназначен для подключения к вы- ходу высокочастотной защиты линии электропередачи, второй его вход соединен с выходом второго элемента И .и первым входом второго элемента ИЛИ, а выход подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с входом элемента Задержка на срабатывание, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пер-вого элемента И. На фиг..1 представлена функциональная схема устройства (ТАПВ) на фиг. 2 - временные диаграгл «5ы. . Посредством выключателя 1 линия 2 электропередачи с датчике 3 напряжений одной фазы подключена к шинам 4 с датчиком 5 напряжения на них. Линия 2 оснащена высокочастотной защитой б, а выключатель 1.блоком 7 несоответствия положений выключателя и его ключа управления. Предлагаемое устройство.8 для трехфазного автоматического повторного, включения выключателя 1 содержит орган 9 контроля синхронизмау максимальное реле 10 напряжения, элемент 11 Задержка на срабатывание, первый 12 и второй 13 элементы И, первый 14 и второй 15 элементы ИЛИ. Первый и второй измерительные входы органа 9 контроля синхронизма подключены соответственно к выходу датчика 3 напряжения одной фазы линии 2 и к выходу датчика 5 напряжения на шинах 4, а выход органа 9 и к включающей цепи выключателя 1,. Вход максимального реле 10 напря- жения соединен с первым измерительным входом органа 9 контроля синхронизма, а выход реле - с вторым входом элемента И 12, первый вход и выход которого соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ 15 и с пусковым входом органа 9 контроля смнхронизма. Первый вход элемента ИЛИ 14 предназна.чен для подключения к выходу высокочастотной защиты б, второй ее вход соединен с первым входом элемента ИЛИ 15 и подключен к выходу элемента И 13, первый вход которого подключен к выходу элемента ШШ 14. Выход элемента 11 Задержка на-срабатывание соединен с вторым входом, элемента ИЛИ 15, а вход элемента 11 соединен с вторым входом элемента И 13 и предназначен для подключения к выходу блока 7 несоответствия положений выключателя и его ключа управления. , В нормальном рехсиме, когда выклю чатель 1 включен и на линии 2 и шинах 4 имеется напряжение ( одно и то жеJ, максимальное.реле 10 напр жения находится в положении после срабатывания, и имеются сигналы тол ко на обоих измерительных входах органа 9 контроля синхронизма и на втором входе элемента И 12. Все остальные входные и выходные сигналы отсутствуют. При возникновении повреждения на линии 2 в подавляющем большйнстве случае срабатывает высокочастотная защита 6, вследствие чего на обоих концах линии практически одновременно отключаются выключатели 1. Срабатывание высокочастотной защ ты б приводит к появлению сигнала на первом входе и выходе элемента ИЛИ 14, а следовательно, и на перво входе элемента И 13. Одновременно с отключением выключателя 1 срабаты вает блок 7 несоответствия положений выключателя и его ключа управления, вследствие чего появляются сигналы на входе элемента 11 Задержка на срабатывание и на втором входе элемента и 13. Последний срабатывает и подает сигнал на второй вход элемента ИЛИ 14, вследстви чего сигнал на первом входе элемент И 13 существует непрерывно до возврата блока 7 в исходное положение т.е. до повторного включения выключ теля 1 Ч или квитирования ключа управления после неуспешного АПВ ), Таким образом, при помощи элемен тов И 13 и ИЛИ 14 осуществляется фиксация срабатывания высокочастотной защиты 6, что необходимо для правильного функционирования устрой ства 8, после возврата ее, которалй происходит с небольшим замедлением после отключения выключателя 1. Сра тывание элемента И 13 приводит к Появлению сигналов на первом входе и на выходе элемента ИЛИ 15, а след вательно, и на первом входе элемент И 12. Однако этот элемент не срабатывает, поскольку отсутствует сигна на втором его входе. В случае успешного ускоренного ТАПВ выключателя противоположного конца линии на ней появляется напря жение , вследствие, чего срабатывает максимальное реле 10 напряжения, появляется- сигнал на втором входе элёмента И .12. Последний срабатывае и подает сигнал на пусковой вход о на 9 . контроля сйнхронизмау Если п ле пуска органа 9 контроля синхрон ма угол между напряжениями на шина и на линии и скольжение не превосходят заданных значений, то этот орган срабатывает и подает команду на включение выключателя 1. После включения последнего происходит возврат в исходное положение блока 7 несоответствия .положений выключателя и его ключа управления, а также всех логических элементов 12-15 и органа 9 контроля синхронизма, входящих в состав устройства 8. Рассмотрим случай неуспешного УТАПВ выключателя первого конца линии 2 с устойчивым несимметричным к.з.,не охватывающим фазу, к которой подключен датчик 3 напряжения. На этой фазе в интервале времени от момента включения при АПВ выключателя первого конца линии до момента его отключения от высокочастотной или ускоренной резервной защиты может появиться напряжение, достаточное для срабатывания максимального реле 10 напряжения на второгч конце лийии. Срабатывание последнего приводит к кратковре енному пуску органа 9 контрюля синхронизма. После отключения линии высокочастотной защитой особенно при однофазных- к.з. в режиме малых нагрузов могут сохраниться условия для срабатывания органа 9 контроля синхронизма. Для обеспечения в этом случае правильной работы устройства мини-г. мальное время срабатывание ОКС должно быть больше указанного интервала в Ьемени наличия напряжения на линий,. Выполнение этого требования не выэывает трудностей и не оказывает су щественного влияния на действие устройства в случае успешного АПВ, поскольку этот интервал .очень невелик. Таким образом, применение предлагаемого устройства на линии, .оснащенг. ной высокочастотной зацитрй, когда на первом конце линии предусматривается осуществление УТАПВ, приводит к существенному сокргицению длительности полного разрыва электропередачи при успешном трехфазном АПВ. Это наглядно иллюстрируется временними диаграммами для случая успешного АПВ, приведенными на фиг.2, где приняты следующие обозначения: 16 - момент отключения выключателей на первом 1 и втором 17 концах линии в результате действия высокочастотной защиты; срабатывание блока несоответствия положений выключателя и его ключа управления; Л.8 - включение выключателя 17 на первом конце линии при УтАпв{1 дрц);19 - сигнал на выходе максимального реле напряжения (MPHj на втором конце линии - возврат после отключения 1-й 17, срабатывании после УТАПВ 1 1Ь)с,рц);20 - сигнал на выходе эдумента Задержка на срабаты|ваниеН5- /21 и 22 - деОствие рргаI . цна контроля синхронизма (t|,j.i Устрой стве-прототипе. и в предлагаемом устройстве,- 23 и 24 - включение BHKjnoчателя 17 U|g ) при -использовании соответственно устройства-прототипа и предлагаемого устройства. , 8 соответствдй с диаграммами фиг полное время разрыва электропередачи при использовании устройства-прототипа составляет г,в1 . а при использоваииипредлагаемого устройства АПВй УТАП6 МРН оке ев Отсюда следует, что при использовании предлагаемого устройства вместо устройства-прототипа длительность полного оаярыва электропереда.чи сокращается на величину АПВ ЛГВ1 L () Для ВЛ 110-330 кВ длительность бестоковой паузы УТАПВ t -rдпQ не прев.ьшает 0,4 с. Время срабатывания МРН не превылает 0,1 с. Определяющей является выдержка времени элемента Задержка на срабатывание, которая обычно составляет 2-3 с. ПоэтомуА д 1,5-2,5 с. Технико-экояс 4ическая эффективность изоСретения определяется существенным сокращением д;пительисх:ти полного разрыва электропередцачи и пощлаенйг 4 вероятности осуществления ТАПВ с контролем сицхрснизма без згмедления на линии оборудованной шасокочастотной завдйтной, в конечном счете, повышением надежности работы энергосистеми , , . ч .Пред| агае1«зё устройство может быть выполнено при псшощи блоков и злементов, входящих в состав известных устройств для АПВ. Поэтому регшизация изобретения не вызывает трудностей.

I

i

Ч

J

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕХФАЗНОГО АВ1(ЖАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕ- НЙЯ (ТДПВ) выключателя, посредством которого линия электропередачи с датчиком напряжения одной фазы подключена° к шинам с датчиком напряжения на них, содержащее орган контроля синхронизма, первый и второй измерительные входы и выход которого предназначены для подключения соответственно к выходу датчика напряжения одной фазы линии, выхойу датчика напря жения на шинах и включакадей цепи выключателя, элемент Задержка на срабатавание., вход которого предназначен для подключения к выходу блока несоответствия положений выключателя и его ключа управления, а выход связан с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом максимального реле напряжения, вход которого соединен с первым измерительным входом органа контроля синхронизма, пусковой вход которого соединен с выходом первого элемента И, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени действия на линии, оборудованной высо-1 кочастотной аащитой, при осуществлении на первс конце линии ускоренного ТАПВ, дополнительно содержит первый и второй элементы ИЛИ и второй элемент И, путчем первый вход первого элемента ИЛИ предназначен для. подключения к выходу высокочастотной защиты линии электропередачи, второй его вход соединен с выходом второго элемента И и первым входом второго элеN мента ИЛИ, а выход подключен к первоО СО му входу второго элемента И, второй вход которого соединен с входом элемента Задержка на срабатывание, выо с ход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с nepBtavi входОм первого элемента И..

4.

J Г

Рмг.