Устройство для дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи Советский патент 1986 года по МПК H02H3/28 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите линий электропередачи, и может быть использовано для занхиты линий 500-750 кВ большой протяженности.

Цель изобретения - повышение селективности устройства при включении неповрежденной линии на холостой ход и возникновении при этом параметрического резонанса.

На чертеже показана блочная схема устройства для дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи.

Устройство содержит два полукомплекта 1 и 2, установленных по концам линии электропередачи 3, с установленными на ней выключателями 4, трансформаторами 5 тока, трансформаторами 6 напряжения и высокочастотным оборудованием 7. Каждый из полукомплектов содержит пусковой орган 8, отключающий оргап 9 и орган 10 манипуляции, который содержит элемент компенсации емкостного тока линии и осуществляет управление высокочастотным передатчиком 11, выход которого подключен к входу приемник 12 и соединен с высокочастотным оборудованием 7 канала связи линии электропередачи. Выход пускового органа 8 подключен к входу «Пуск передатчика-, выход органа 10 манипуляции подключен к входу «Манипуляция передатчика, а к входу «Останов передатчика подключен выход блока

13останова, который предназначен для обеспечения срабатывания защиты при включении поврежденной линии.

Выход приемника 12 подключен к органу

14сравнения фаз, выход которого через первый элемент И,15 подключен к исполнительному органу 16.

Блок 13 останова содержит орган 17 контроля напряжения на линии, орган 18 фиксации отключенного положения выключателей линии, первый элемент ИЛИ 19, входы которого соединены с пусковым органпом 8 и органом контроля напряжения на линии, выход первого- элемента ИЛИ через элемент 20 выдержки времени подключен к первому входу второго элемента И 21, второй вход которого соединен с выходом органа 18 фиксации отключенного положения выключателей (реле РГЮ) линии, третий вход - с выходом второго элемента ИЛИ 22, выход второго элемента И 21 подключен к входу «Останов передатчика 11.

К входу второго элемента ИЛИ подключены выходы фильтров-реле 23 и 24 напряжения прямой и обратной последовательности, входы которых подключены к вторичным обмоткам трансформатора 6 напряжения.

Уставки фильтров-реле 23 и 24 отстроены от несимметрии, вызываемой гармониками в напряжении на включенной холостой линии электропередачи при возникновении параметрического резонанса, и чувствительны к всем видам короткого замыкания к симметричным трехфазным фильтрам 23 и к несимметричным фильтрам-реле 24 на холостой линии электропередачи, включенной с противоположного конца. Устройство работает следующим образом.

В нормальном нагрузочном режи.ме работы линии 3 электропередачи включены выключатели 4 и отсутствуют- сигналы на выходах пускового 8 и отключающего 9 органов обоих полукомплектов 1 и 2, передатчики 11 не посылают высокочастотные сигналы.

При коротком замыкании на защищаемой или на смежной линии в кажлом из полукомплектов срабатывает пусковой орган 8, осуществляя пуск передатчика 11. Орган 10 манипуляции осуществляет манипуляцию высокочастотпь х сигналов, обеспечивая наличие высокочастотного сигнала в течение отрицательного полунериода тока линии электропередачи и отсутствие вь сокочастотного сигнала в течение положительного полупериода тока.

Приемники 12 каждого из полукомплек-. тов принимают высокочастотные сигналы передатчиков 11 обоих полукомплектов.

Манипулированные по амплитуде тока 5 непромышленной частоты сигналы сфазиро.ваны так, что при внешних коротких замь каниях сигналы на выходе приемников 12 обоих полуком 1лектов отсутствуют и орган 14 сравнения фаз не работает, а при коротких замыканиях на защищаемой линии на выходе приемников 12 присутствуют сигналы, вызывающие срабатывание органа 14 сравнения фаз обоих полуко.мплектов.

Наличие сигналов на выходе отключающего органа 9 и органа 14 сравнения фаз приводит к срабатыванию исполнительного органа 16, действующего на отключение выютючателя 4.

При включении неповрежденной линии под напряжение вследствие разновременности включения фаз включаемого выключателя напряжение на фазах линии появляется неодновременно, что приводит к срабатыванию пускового 8 и отключающего 9 органов обоих полукомплектов.

Срабатывание пусковых органов 8 привоJ дит к пуску передатчиков 11, при этом в полукомплекте, установленном на включенном конце линии электропередачи, орган

10манипуляции осуществляет управление высокочастотным передатчиком 11 от протекающего через трансформатор 5 тока емкост0 ного тока линии (частично ско.мпенсированного), а в полукомплекте, установленном на отключенном конце линии электропередачи, орган 10 манипуляции осуществляет управление высокочастотным передатчиком

11от элемента компенсации е.мкостного 5 тока органа манипуляции.

Фазировка высокочастотных сигналов соответствует внешнему короткому замыканию и орган 14 сравнения фаз не срабатывает.

Разновременность включения фаз выключателя обычно не превышает 0,05-0,07 с, носле чего пусковой и отключающий органы 8 и 9 возвращаются, и сигналы на их выходах исчезают.

В полуко.мплекте, установленном на отключенном конце линии электропередачи, после включения линии срабатывает орган 17 контроля напряжения на линии и через время срабатывания элемента 20 подает сигнал на первый вход элемента И 21 блока 13 останова. На втором входе элемента И 21 присутствует сигнал, так как орган фиксации отключенного положения выключателей линии находится в сработанном состоянии. Появление сигнала на выходе элемента И 21 и, следовательно, принудительный останов передатчика 11 происходит то,;1ько при срабатывании любого из фильтров-реле 23 и 24 напряжения прямой и обратной последовательности.

Если на включенной под напряжение на холостой ход линии 3 электропередачи возпикает параметрический резонанс, вызываюниш появление вторых гармоник в напряжении и несиммстрию напряжений, а следовательно, срабатывание пусковых и отключающих органов 8 и 9, то передатчики 11 пускаются в обоих полукомплектах и блокирование защиты происходит так же, как при вк:ночении неповрежденной линии под напряжение. Сигналов на выходах фильтров реле 23 и 24 пет, так как опи отстроены от несимметрии, вызванной явление.м пара.метрического резонанса.

При включении поврежденной линии электропередачи срабатывают пусковые и отключающие органы 8 и 9 в обоих полукомплектах. Передатчики 11 иускаются в обоих нолукомплектах и до иоявления сигнала па выходе б.юка 13 останова полукомплекта, установленного на отключенном конце линии электропередачи, защита заблокирована.

В no.iyкомплекте, установленном на отключенном конце линии электронередачи, сигнал с выхода пускового органа 8 через элемент времени 20 (0,12-0,15 с) подается на первый вход элемента И 21, сигнал на втором входе элемента И 21 присутствует, так как выключатели па дапном конце линии отключены. Срабатывание при коротком замыкании фильтров-реле 23 или 24 напряжения вызывает ноявление сигнала на третьем входе эле.мента И 21. При наличии сигналов на всех трех входах элемента И 21 срабатывает блок 13 останова, передатчик 11 данного полукомплекта принудительно останавливается.

На включенном конце линии электроперадачи передатчик 11 продолжает работать, посылая мапииулированные током короткого замыкания высокочастотные сигналы, которые принимает приемник 12 этого- же полукомплекта, вызывая срабатывание органа 14 сравнения фаз.

Наличие сигналов на выходе органа 14 сравнения фаз и на выходе отключаюпхего органа 9 приводит к срабатыванию исполнительного органа 16 и отключению поврежденной линии 3 электропередачи.

При КЗ на ВЛ напряжение на поврежденных фазах на ее отключенном конце снижается резко. Например, напряжение на дуге КЗ 1 кВ/м, т.е. при длине дуги 30 м - 30 кВ.

Поэтому реле 23 и 24 могут быть довольно грубыми, напрпмер, реле 24 может иметь уставку 8-10 В обратной последовательности на фазу, что позволяет его надежпо отстроить от несимметрии (небалансов) при резонансе на второй гармонике.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает надежное отключение линии электропередачи при возникновении на ней коротких замыканий во всех режимах работы линии и, в.месте с тем, надежно отстроено от явления нараметрического резонанса, вызывающего появление вторых гар.моник в напряжении и несимметрию напряжений.

Формула изобретения

Устройство для дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи, состоян ее из двух полукомплектов, каждый из которых содержит трансформаторы тока и напряжения, установленные на защищаемой линии электропередачи,

вторичные обмотки которых соединены с пусковым и отключающим органами и с органом .манипуляции, высокочастотные нриемник и передатчик, входные клеммы которого «Пуск, «Манипуляция и «Останов соединены соотвегственно с выходами пускового органа, органа манипуляции п блока осганова, выход передатчика предназначен для подключения к высокочастотному оборудованию канала .связи и соедипен с в.ходом приемника, выход приемника нодключен к органу сравнения фаз, выход которого подключен к одному из входов первого

элемента И, к второ.му входу которого нодключен выход отключающего органа, выход первого э,чемепта И подк,1ючен к исполните,1ьно.му органу, причем блок останова содержит орган фиксации отключенного ноложения выключателей линии электропередачи, орган контроля напряжения на линии, первый элемент ИЛИ, второй элемент И и элемент выдержки времени, причем вход органа контроля напряжения на линии подключен к вторичной обмотке трансформатора напряжения, а. выход - к одному из входов первого элемента ИЛИ, к второму входу которого подключен выход пускового органа, выход первого элемента ИЛИ через элемент выдержки времени подключен к нервому входу второго элемента И, к второму входу которого нодключен выход органа фиксации отключенного ноложения выключателей, причем выход второго элемента И

5 12723936

является выходом блока останова отличаю-жения прямой и обратной последовательнощееся тем, что, с целью повышения селек-сти и второй элемент ИЛИ, при этом входы

тивности устройства при включении непо-фильтров-реле подключены к вторичным обврежденной линии на холостой ход и возник-мотка трансформатора напряжения, выходы

новении при этом параметрического резо- фильтров-реле через второй элемент ИЛИ

нанса, в каждый из полукомплектов допол-подключены к третьему входу второго эленительно введены два фильтра-реле напря-мента И блока останова.