Способ выбора поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях в сетях с заземленной нейтралью Советский патент 1988 года по МПК H02H3/26 H02H3/16 

FA

ее -

с/ -

.в

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано, нагфимер, в устройствах одно(})азного автоматического повторного вклю чения.

Целью Haov jpeTeHHn является повьпиение надежности функционирования.

На фиг. 1 приведены комплексные схемы замещения для аварийных составляющих при однофазном (а) и двухфазном к.з. на землю (в) и без земли (б) (где (){, -f/T - - напряжение особой фазы в точке к.з. в предшествующем нагрузочном режиме; П;, Ui - пассивные четырехполюсники, замещающие участки линии соответственно слева и справа от точки к.з. в схеме замещения г -й (/-О, 1,2) последовательности; Rn, - соответственно переходное сопротивление- (сопротивление дуги) и сопротивление заземления); на фиг. 2 -- вентерные диаграммы значений отнощения /2A// V npH различных видах к.з.; на фиг. функциональная схема устрой- ства, реализующего предлагаемый способ.

Предлагаемый способ основан на том, что в соответствии со схемами замещения (фиг. 1) составленными для особой фазы (например, фазы А), справедливы следую- щие соотношения между аварийными состав- ляющими токов прямой Г и обратной /I, последовательностей в месте к.з. (точка К): при к.з. одной фазы (А) на землю (фиг. 1а)

:«),;«)

/ км

/к« /./к

;0°;

при к.з. между двумя фазами (ВС) (фиг. 16)

;гал) ,:fie)

над

/«А //«,Д

при к.з. двух фаз (ВС) на землю (фиг. ;ei4) ; ,-,i Zo

:fte) /

Kl - TflA

//K«

2„4-2;

J

180°-fe, где ZMI , Zoj,

(3)

- сопротивления схемы замещения соответственно об рат- ной и нулевой последовательностей относительно точки к.з.

В выражении (3) в -- небольшой дополнительный угол, учитывающий различные углы полного солротивления Zit и Zoa. (с учетом переходных сопротивлений Rn и ). При принятии чисто реактивной схемы замещения сети и наличии только общего переходного сопротивления заземления R (т. е. в схеме на фиг. 1в) имеем Z2i./J:2t, . В этом случае максимальное значение угла (ZoE) - arg(Z2i+ 4-Zc)arctd -3/. (9/ 1+Л-п(Х.+Х.,)| будет при (2i -f ,. что при A oi/A 2i X(ii/A ii; 0,5 (наихудший реально возможный с.чучай) составит 0макс ---30,0°. При сов 1адении схем замещения прямой и обратной последовательностей ( для элементов сети), что характерно .при к.з. для сетей сверхвысокого напряжения (СЕН), вь(рзжения (i) -(3) справедливы

с

0 5 20

2-5

30

35

40

45

50

55

и для отнон1ен ия аварийных составляющих токов прямой /f и обратной /а последовательностей в месте у тановки защиты, т. е. ()-(О/.и), , В, С. Учи- тывая, что в нормальном режиме работы сети у(овень несимметрии токов мал, т. е. /2 ж/о , можно считать, что в режиме

к.з. , и ( (/V/..).

Таким образом, аргумент отношения тока обратной последовательности /2, к аварийной составляющей тока прямой последовательности месте установки защиты для особой фазы I (, В, С) близок к нулю при однофазном к.з. на землю и к 180° при двухфазных к.з. на землю или без .земли. Аргумент отнон1ения (/2// ) для неособых фаз (неповрежденных при однофазном и поврежденных при двухфазных к.з.) отличается от значений, приведенных в выражениях (1)--(3) на угол +120° и -120° для соответственно опережаюп ей и отстающей фаз. Из векторных диаграмм значений отношения (/2А/ Л ) при различных видах к.з., приведенных Hd фиг. 2, следует, что угол селективной работы равёТ 60°. Учитывая, что в выражении (3) угол ,0° можно четко выявить поврежденную при однофазном к.з. фазу по выполнению условия

(/t,y/rXP (4)

и пару поврежденных при двухфазных к.з. на землю или без земли фаз по выполнению условия.

180°-a arg(/2,-//u } 180°+p,(5)

где а, р - углы, удовлетворяющие условию |виаксК(а4-РХбО°.

Аварийные составляющие напряжений прямой и обратной последовательностей в месте установки защиты пропорциональны токам соответствующих последовательностей в месте к.з. и, следовательно, токам в месте установки защиты, т. е. Uji -ZiX X/Sr (2, -Z2./2,.

Так как схемы замещения прямой последовательности для аварийной составляющей и обратной последовательности можно считать одинаковыми при к.з. в сетях СВН, коэффициенты пропорциональности Zi и Z2 равны и выражения (1) - (3) справедливы .также и для отнощения электрических величин., представляющих собой линейные комбинации соответственно из аварийных составляющих тока и напряжения прямой по- следовательности и их составляющих тока и напряжения обратной последовательности, т. е. .

/2,/7,,()2,-/2,-ZKOM) /

. /()ZKO..).(6)

Устройство, реализующее способ (фиг. 3), . содержит трехфазные фильтры прямой 1 и обратной 2 последовательностей конт,роли- руемой электрической величины , (У, U- -/ZKO.W, первый 3, второй 4 и третий 5 фильтры аварийной составляющей, входы которых

подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам фильтра 1 прямой последовательности, первый 6, второй 7 и третий 8 инверторы, входы которых подключены к выходам соответствующих фильтров 3, 4 и 5 аварийной составляющей, М первый 9 и второй 10 блоки элементов сравнения фаз. Первые три входа первого и второго блоков 9 и 10 элементов сравнения фаз подключены к выходам фильтра 2 обратной последовательности, вторые три входа - соответственно к входам и выходам инверторов 6-8. Выходы первого 9 и второго 10 блоков являются указателями соответственно поврежденной фазы при однофазных к.з. на землю и пары поврежденных фаз при двухфазных к.з. на землю и без земли.

Инверторы 6-8 введены для возможности использования в устройстве однотипных элементов сравнения фаз в блоках 9 и 10, так как условие (5) эквивалентно условию

(-/2,//i r)P.

Устройство работает следующим образом.

При возникновении к.з. в сети на выходах трехфазных фильтров прямой 1 и обратной 2 последовательностей появляются сигналы, пропорционал ьные значениям составляющих прямой /1, и обратной Fzi (, В, С) последовательностей контролируе. элект- рической величины / (, U, U-/ZKOM).

В фильтрах 3, 4 и 5 аварийной составляющей осуществляется выделение аварийной составляющей прямой последовательности в соответствии с выражением

(8)

«) г«)

где ГУ/, Г,- -значения составляющих прямой последовательности . контроли- руе.мой величины F в месте установки устройства соответственно в режиме к.з. и в предшествующем нормальном режиме-.

При однофазном к.з. на землю, например, фазы А угол между аварийной составляю.- щей прямой и составляющей обратной последовательностей величины F для поврежденной фазы (А) близок к нулю, что приводит к срабатыванию соответствующего элемента сравнения фаз блока 9 и появлению сигнала на его выходе, указывающего наименование поврежденной фазы (А). При двухфазных к.з. на землю или без земли (например, фаз В и С) аргумент отнощения неповрежденной фазы () близок к 180°, следовательно, угол между составляющей обратной /2/ и инвертирована.JU„ и Ггл)

НОИ аварийной составляющей прямой последовательностей для данной фазы (А) близок к нулю, что приводит к срабатыванию соответствующего элемента сравнения фаз блока 10 и появлению на его выходе сигнала.

10

указывающего наименование napiji поврежденных фаз (ВС).

При необходимости отличать режим двухфазного к.з. на землю от режима замыкании

5 между двумя фазами {без зем. 1и) с.юдуст при появлении сигнала на одном из выходов блока 10 контролировать наличие в сети тока (напряжения) пулевой последовательности, присутствие которого означает режим двухфазного к.з. на землю.

Таким образом, использование для выбора поврежденных фаз угловых cooTHonie- ний между состав. 1яюп1.ей обратной и аварийной составляюн ей прямой последовательностей контролируемой электрической

15 величины позволяет исключить влияние составляющих нагрузочного режима на результаты функционирования, что способствует повышению надежности функционирования. Возможность четкого определения поврежденных фаз по угловым COOTHOIHCHH20 ям между составляющей обратной и аварий ной составляющей прямой последовательностей контролируемой электрической величин1 1 позволяет упростить способ выбора поврежденных фаз за сче.т сокращения числа конт25 ролируемых параметров. В отличие от способа-прототипа в предлагаемом способе в качестве контролируемой электрической величины могут быть использованы как фазное напряжение, так и фазный ток поврежденного элемента сети, а также линейные

30 комбинации фазных напряжения и тока без из.менения избирательных свойств способа

Формула изобретения

. Способ выбора поврежденных фаз при несимметричных коротких замыканиях

35 в сетях с зазем.ченной нейтралью, основанный на измерении в аварийном режиме составляющих прямой и обратной последовательностей контролируемой электрической величины для каждой из трех фаз, сравнении

дл с заданным значением угла между двумя соответствующими одной фазе электрическими величинами, первой из которых является составляющая обратной последовательности контролируемой электрической величины, и выборе поврежденных фаз по

45 результата.м сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности функционирования, дополнительно измеряют и фиксируют значение составляющей прямой последовательности контролируе.мой электрической величины для каждой из трех фаз

50 в доаварийном режи.ме и в качестве второй сравниваемой электрической величины используют аварийную составляющую прямой последовательности, получаемую как разность между составляющи.ми пря.мой последовательности контролируемой электрической величины в аварийном и доаварийном режимах, при этом считают поврежденной данную фазу, если выполняется условие

- (A,,// i ХР,

55

HJ)H две другие фазы, если выполняется условие

, 180°-a arg(fi,y/, К180° + р, где F-2i - составляющая обратной последовательности контролируемой вели- ,дз чины F фазы L ((/4, В, С); - аварийная составляющая прямой последовательности контролируемой величины F фазы i (, В, С а углы аир удовлетворяют условию

(

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контролируемой электоической

величины используют фазное напряжение поврежденного элемента сети.

3.Способ по. п. 1, отличающийся тем, что в качестве контролируемой электрической величины используют фазный ток поврежденного элемента сети.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве контролируемой электрической величины используют компенсированное напряжение ty,-/,ZK.)M (. В, С), где („ /,- фазные напряжение и ток поврежденного элемента сети; ZKOM - заданное сопротивление компенсации.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите и автоматике, и может быть использовано, например, в устройствах однофазного автоматического повторного включения. Целью изоб Fe Fr ретения является повышение надежности функционирования. Измеряют составляющие прямой и обратной последовательностей электрической величины / , выделенные с помощью трехфазных фильтров прямой 1 и обратной 2 последовательностей. С помощью фильтров аварийных составляющих 3, 4 и 5 выделяют аварийные составляющие прямой последовательности для каждой из трех фаз. В блоке элементов сравнения 9 анализируются угловые соотношения между обратной и аварийной составляющими прямой последовательности для одноименных фаз. В блоке 10 сравниваются угловые соотношения между одноименными обратной и инвертированной аварийной составляющими прямой последовательности с помощью инверторов 6-8. При этом считают поврежденной данную ф,азу, если выполняется условие - (/ 2/// i,XP, или две другие , если выполняется условие -a(arg( ) р. В качестве, контролируемой электрической величины F может быть использовано либо фазное напряжение, либо фазный ток поврежденного элемента, либо их линейная комбинация. 3 з. п. ф-лы, 3 ил. 9 & СО о со 4

/уЛ

уАU

1 -iJl

-I -

I

(j Cp Zw/// € //,1 n H.

фиг. 1

ud

КСА