Реле направления мощности Советский патент 1988 года по МПК H02H3/38 

Фи. 1

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите воздушных линий электропередачи, и может быть использовано в направлени- „ ях заищты со ступенчатой выдержкой времени, а также в высокочастотных защитах.

Цель изобретения - обеспечение стойчивости функционирования в пол- 10 но-фазйом режиме и в цикле однофазного автоматического повторного включения.

На фиг, 1 представлена структурная схема реле; на фиг, 2 - структур- 15 ная схема ,(а) и диаграмма работы блока вьщеления аварийных составляющих (б); на фиг. 3 (а,б,в) - 6 (а, б,в) - схемы замещения короткого замыкания в защищаемой линии и вектор- 20 ной диаграмме токов и напряжений.

Реле направления мощности (фиг.1) содержит преобразователь 1 тока в напряжения, преобразователь 2 напряжения, подключенные к защищаемой линии, 25 блоки 3 и 4 вьщеления аварийных составляющих, выход каждого из которых соединен с одним из входов фазочув- ствительного блока 5, а вход каждого из блоков выделения аварийных состав- 30 яющих соединен с выходом своего преобразователя.

Структурная схема и принцип работы блока 4 вьщеления аварийных составляющих поясняется на фиг. 2, где 6 - линия задержки 7 - сумматор с одним инвертируемым входом. Аварийная величина присутствует на выходе блока втечение времени задержки Tj, обеспечиваемой линией задержки 6. 40

Для правильной работы блока вьще- ения аварийных составляющих при его выполнении, по фиг. 2 время задержк й Tj должно соответствовать целому чису периодов или полупериодов промыш- j енной частоты. Время задержки Tj необходимо корректировать прямо пропорционально длительности периода промышленной частоты.

В нормальном режиме напряжения на выходе блоков 3 и 4 выделения аварийных составляющих (фиг. 1) равно нулю, и реле направления мощности не работает, т.е. предлагаемое реле направления мощности не реагирует на установившиеся величины нормального режима.

Рассмотрим работу реле при одно- . азном КЗ в полнофазной схеме электро50

55

передачи. Поскольку реле реагирует на аварийные составляющие, то с учетом принципа наложения для анализа его работы, можно рассматривать (фиг. За) токи и напряжения в схеме, вызванные приложением аварийной ЭДС в месте КЗ, где Е напряжение в месте КЗ до его возникновения. На фиг. Зб приведена комплексная схема замещения (для особой фазы А) для расчета аварийных составляющих при однофазном КЗ, а на фиг. 4в - соответствующие векторные диаграммы. Как видно из векторных диаграмм пофазные реле всех трех фаз работают в сторон отключения, поскольку соответствующи токи (j опережают одноименные напряжения фаз. При этом, чувствительность реле в особой фазе А в два раза вьше, чем в фазах В и С. Ука- занньй вывод получен в предположении равенства реактансов прямой и обратной последовательности системы и не зависит от места КЗ, а также от схемы нулевой последовательности.

Токи и напряжения, подводимые к реле для фаз В и С, соответствуют величинам обратной последовательности, подаваемым на реле направления мощности обратной последовательности Фиг. 4 иллюстрирует работу реле при двухфазном КЗ на землю. В,соответствии с комплексной схемой фиг. 4а замещения 1и )(д J 7 Ш / J j поскольку суммарные сопротивления схем прямой и обратной последовательности равны (), кроме того схема обратной последовательности шунтирована схемой нулевой последовательности (Х) с учетом векторных диаграмм фиг. 46.

lUA-Uol

E.V XI

ои

kAi

X|f2X,X/

Екг(Х|+Х5-Хо:,) . где и,,, -Ц:;2Х;5 Х

IT 11 i

KAZ Y2 J.7X X , л

напряжения симметричных составляющих в месте КЗ.

Поэтому напряжение ид-Uo направлено в сторону и(, .

Для токов в реле в силу равенства сопротивлений прямой и обратной последовательности сохраняются те же соотношения.

Напряжение, подводимое к реле особой фазы А, существенно меньше напряжения йрямой последовательности. Однако, реле всех трех фаз по-прежнему работает в сторону отключения.

При двухфазном КЗ без земли ВС реле фаз В и С работают в сторону отключения, а к репе особой фазы А пр равенстве сопротивлений прямой и обратной последовательности аварийных составляющих токов и напряжений не подводится К реле фазы А подводятся только величины небалансов. Правильно направленные мощность, где произошло КЗ, фиксируют по срабатьтанию двух из трех реле.

Рассмотрим работу реле при КЗ в несимметричной сети.

Первый случай возникновения одно- фазного КЗ на линии односторонне поставленной под напряжение двумя фазами.

Для КЗ на фазе А в симметричной сети фиг. 5 можно воспользоваться комплексной схемой замещения фиг.36 положив Xj,.о со.

при этом, I (, , 1пг 7о 1

Для схемы фиг. 36 введем обозначения

I О- .1 ;

о

тогда

-JIxiU i -JIxi kAo -JIXo;

(Xo- -2Xj;

КД1- а +икм- a-«-U,,a2- -jIX,a-jIXa jI(X,-Xo);,

(X,-Xj.

Далее переходим к КЗ на фазе А в несимметричной схеме при отключенной фазе В, (фиг. 56) имеем

(Xo+2X,) (X,-Xo)

(UB-«-Uj - |jl(X,+2Xj.

К реле при КЗ будут подводиться токи:

1д-1,21; 1в-1„ -1; Ic-Io -I и напряжения

Ufl-Uo -jI(|Xc,+ lix,)}

Ug-Uo ji(|x,+|xj i

10

15

25

20

779514

напряжения (фиг. 5в) и все три реле могут работать только в сторону отключения, но с разной чувствительностью по напряжению.

Таким образом, рассмотрены все виды КЗ в цикле ОАПВ на двух оставшихся в работе фазах. Рассмотрим работу устройства при отключенной фазе А и КЗ на В.

Сначала рассматриваем схему фиг.ба расчет аварийньк составляющих ведется по комплексной схеме замещения (фиг. 6б) для сложного вида цесим- метрии, где 1 одна треть тока в месте КЗ.

Затем, как в предьщущем примере фиг. 5, напряжение отключенной фазы полагается равным нулю и производится переход как сделано,выше к расчету величин для схемы фиг. 6в.

Для случая фиг. 6в условием срабатывания всех реле направления мощности в сторону отключения является отрицательное значение козффициентов при токе I для токов, подводимых к реле неповрежденной фазы С со стороны системы шин I и II

т т TZ25 l5. lI JlL - i

П it ni) -/тт .о tr- -4-r

30

OB

(X,-4-2XjX,

- -ci oi

j X1 li X 0 +X 0 X1 1 (X7+2XJX7

гдеХ,Х,,+Х,5; X,Xoi+Xos.

Указанные условия соблюдаются во всех практических случаях и все реле могут работать только в сторону отключения.

При КЗ как в симметричном режиме так и в цикле ОАПВ на оставшееся в работе фазах реле направления мощности работает правильно. Реле отсроено от режима нагрузки и правильно работает как на поврежденной так и неповрежденной фазе. Таким образом, оно существенно повышает устойчивость функционирования реле направления мощности.

Формула изобретен и я

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите. Цель изобретения - обеспечение устойчивости функционирования в полнофазном режиме и в цикле однофазного автоматического повторного включения. Для этого в реле направления мощности вводят два блока 3 и 4 выделения аварийных составляющих, каждый из которых входом соединен с выходом одного из преобразователей 1 и 2, а выходом - с одним из двух входов фазо- чуствительного блока 5, причем преобразователь тока 1 снабжен вторым входо м, предназначенным для подключения к цепи тока нулевой последовательности, а вкоды преобразователя 2 напряжения предназначены для подключения к цепи трансформатора напряжения, одноименной с фазой тока, и к цепи трансформатора напряжения нулевой последовательности. При двухфазном К.З. без земли НС реле фаз В и С работают в сторону отключения, а к реле особой фазы А при равенстве сопротивлений прямой и обратной последовательности аварийных составлякядих токов и напряжений не подводится. К реле фазы А подводятся только величины небалансов. Направление мощности, где произошло К.З., фиксируют по срабатыванию двух из трех реле. бил. Вы;(од б (Л со (Г) сд

1,

1,

Uc-Uo jl(l5Xi- ) .

Так как , то значение коэффициента j при токе IB выражении для Ut-Uo всегда положительно. Во всех трех реле аварийные составляющие тока опережают аварийные составлякшще

Реле направления мощности, содержащее преобразователь тока, имеющий вход для подключения к цепи трансфор- матора фазы линии злектропереда-. чи, преобразователь напряжения и фа- зочувствительный блок, отличающееся тем, что, с целью обеспечения устойчивости функционирования в полнофазном режиме и в цикле, однофазного автоматического повторного включения, дополнительно введены два блока вьщеления аварийных составляю- щи;с, каждьй из которых входом соединен с выходом одного из преобразователей, а его выход соединен с одним из двух входов фазочувствительного

блока, причем преобразователь тока снабжен вторым входом, подключаемым к цепи тока нулевой последовательности, а входы преобразователя напряжения предназначены для подключения к цепи трансформатора напряжения, одноименного с фазой тока, и транс- формато.ра напряжения нулевой последовательности.

7 -Г« Гм«1м

йГ

-It -1 -1в 1« Г в

If,

I-rwx | rvv4.

L.. ...

Гв-1в 1« « 5

.

K.I.

4Ь.;;

Чм

Л|

Ч-

«« «OMi tif,

« ««..

l/e-t/e- ,

IA-IO