Способ защиты сосредоточенных энергообъектов от внутренних коротких замыканий Советский патент 1988 года по МПК H02H7/26 H02H3/28 H02H3/08 

to

|vO

to

Х) о:

114

Изобретение относится к области релейной защиты сосредоточенных элементов энергосистем (трансформаторов, Ренераторов, шин, электродвигателей) и может быть использовано при разработке, систем защиты сосредоточенных длементов энергосистем, обладаняцих Повышенным быстродействием при внут pfeHHHX к.з,

Цель изобретения - повышение быст- р|одействия защиты при внутренних к,з. На фиг.1 и 2 изображены осцилло- г|раммы токов присоединений системы

нам тока в линии Л,, искомые последовательности приЕ1имают вид 100100 при I, - О и 011000 при I, 0. Таким образом, имеют три массива данных (в данном случае достаточно несложных) , которые записывают в запоминающее устройство нормальных состояний (ЗУНС, фиг.З). Затем через промежутки времени, заданные необходимым количеством измерений за период колебания контролируемого тока, например (ut 1 мс), фиксируют текущее состояние всех присоединений защищаемого

Изобретение относится к области релейной защиты сосредоточенных элементов- энергосистем и может быть использовано при разработке систем защиты с улучшенными технико-экономическими параметрами. Целью изобретения является повышение быстродействия защиты.. Цель достигается тем, что токи присоединений защищаемого объекта измеряют, преобразуют во вторичные токи и формируют последовательности состояний вторичных токов всех присоединений защ1пдаемого объекта, охва- тьгеающие возможные нормальные режимы, а также внешние короткие замыкания, затем через заданные промежутки времени фикс1фуют наличие или отсутствие, а также полярность вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта. Запоминают юс и сравнивают со сформированными ранее последовательностями, а отключение объекта осуществляют при несовпадении текущего состояния всех присоединений за- пщщаемого объекта ни с одной из ранее составленных последовательностей. 4 ил. в (С (Л

011001 (фиг,. О, а также 100001, 011000 (фиг.2) обусловлены наличием апериодических составляющих токов с резко paзл гчaк цимиcя постоянными времени и сохраняются соответственно в

течение времени {v t, 2; ЬЦ 1,5; ut 2,8 мс и 1,7; 1;

шин в нормапьном режиме и при возник- 15 объекта, запоминают его и сравнивают новении в момент времени t 0,02 с со сформированными ранее последова бнешнего к.з. в конце тупиковой линии тельностями.

и внутреннего к.з. на защитцаемых ши- Последовательности 100010, 100110, нах соответственно; на фиг.З и 4 - Структурные схемы возможной реализа- 20 Ции способа защиты сосредоточенных энергообъектов от внутренних к.з.

Предположим, объектом защиты явля- е|тся система шин мощной станции, к Которой подсоединена линия, по кото- ЙОй возможна двухсторонняя передача э:нергии (ток I, фиг.1 и 2) и тупи- ЛЭП (ток I) Ток каждого присоединения характеризуется своим состоянием (наличие и отсутствие, а так-

же полярность), В соответствии с . предлагаемым способом защиты форми- и запоминают последовательности двоичных сигналов, отражающие состо- яйие токов присоединений защищаемого объекта в нормальном режиме. Поскольку массивы данных разных фаз для нормальных режимов содержат одинаковые

&t 2,5 мс. Величина &t(

ut;

(i 1, 2, 3 ...) зависит еще и от чувствительности датчиков информации (ДИ). В данном случае чувствительность ДИ i(p 0,2 Тмагр.макс ИСХОДЯ

из полученных результатов исследова35

ния переходных процессов и чувствительности ДИ, величина 6t для сборных шин с учетом возможных значений апериодических составляющих может быть принята равной: сборные шины 35 в:В - tg 2-3 мс, сборные шины 100 кВ и выше utg 3-3 мс. Спедова- тельно, с целью обеспечения селективности защиты, т.е. однозначной идентификации случая повреждения защищаемого объекта на основе предлагаемого способа в условиях переходного процесса, когда постоянные времени раз- 45 личвъгх цепей, примыкающих к защищаемому объекту, резко различаются, необходимо производить повторное сравнение массива вновь поступающих сигналов с массивами, хранящимися в микропроцессоре .и отражающими норма.пьные режимы и внешние к.з., в 5 мс (так же, как и в случае искажения информации о токах из-за насьвцения ТТ) .

пофазно, достаточно рассмотреть ее поведение для одной фазы, например фазы А. Из-за того, что по одной из линий возможна двухсторонняя передач энергии, для рассматриваемого защищаемого объекта шин могут иметь место различные нормальные режимы. Один из них (ток Ij) направлен от защищаемых шин и показан до момента времени t .т, 0,02 с (фиг.1 и 2), Такой режим характеризуется цвумя последовательностями: 011010 на инм

а также 100101 на интерРежим, при котором ток I

тервале вале t J,

имеет противоположное направление (не показан), аналогично может быть представлен следующими последовательностями; 010110 на интервале t,, а также 101001 на интервале tj,. А в случае отсутствия по каким-то причи011001 (фиг,. О, а также 100001, 011000 (фиг.2) обусловлены наличием апериодических составляющих токов с резко paзл гчaк цимиcя постоянными времени и сохраняются соответственно в

Последовательности 100010, 100110,

течение времени {v t, 2; ЬЦ 1,5; ut 2,8 мс и 1,7; 1;

&t 2,5 мс. Величина &t(

ut;

(i 1, 2, 3 ...) зависит еще и от чувствительности датчиков информации (ДИ). В данном случае чувствительность ДИ i(p 0,2 Тмагр.макс ИСХОДЯ

из полученных результатов исследова5

0

ния переходных процессов и чувствительности ДИ, величина 6t для сборных шин с учетом возможных значений апериодических составляющих может быть принята равной: сборные шины 35 в:В - tg 2-3 мс, сборные шины 100 кВ и выше utg 3-3 мс. Спедова- тельно, с целью обеспечения селективности защиты, т.е. однозначной идентификации случая повреждения защищаемого объекта на основе предлагаемого способа в условиях переходного процесса, когда постоянные времени раз- 5 личвъгх цепей, примыкающих к защищаемому объекту, резко различаются, необходимо производить повторное сравнение массива вновь поступающих сигналов с массивами, хранящимися в микропроцессоре .и отражающими норма.пьные режимы и внешние к.з., в 5 мс (так же, как и в случае искажения информации о токах из-за насьвцения ТТ) .

Массив двоичных сигналов (фиг.1), характеризующий режим внешнего к.з., совпадает с массивом второго нормального режима (010110, 101001) на ин- 0

5

тервале времени t. 12,5; t

9 и t; 7,

i 5 мс,

6,5;

что предотвращает ложное срабатывание защиты, ос-- нованной на заявляемом способе при внешнем к.з.

Массив двоичных сигналов (фиг.З), характеризукиций режим внутреннего К.З., не совпадает ни с одним из масности состоянт токов (&tj) составляет не более 10 мс: t j . 10 мс (фиг,2).

сивов нормальных режимов на интервале времени t 14 и t 6 мс, что

Рассмотрим осуществление способа защиты энергообъектов от к.з. по схеме возможной реализации (фиг.З). Ток защищаемого объекта 1 с помощью трансформаторов 2 и 3 тока измеряют,

дает возможность защите своевременно TQ преобразуют во вторичный ток и пода- (в момент времени tj, g- , т.е. уже через 7 мс после возникновения повреждения) отключить внутреннее КоЗ. в условиях переходного электромагнитного процесса, при наличии в токах присоединений апериодических составляющих с резко различающимися постоянными времени. Время срабатьгоания защиты, вьтолненной по известному . способу, в данном случае составляет не менее 20 мс.

Определение состояния присоединений осуществляется с частотой, которая определяется мак-симальной частотой срабатывания фиксирующего, запомина- 25 шаемого объекта, фиксируют в запоми- клдего и сравнивающего устройства и накщем устройстве текущих состояний практически может неограниченно воз- (ЗУТС) 8. Таким образом, формируют растать, т.е. процедуре,сравнения сое- последовательность двоичных сигна- тояний для самымх медленных вычисли- лов, котор то по прерыванию Т от ге- тельных устройств составляет время зо нератора тактой 9 вводят в микро- 10-20 МКС, а при соответствующем при- процессор 10, с помощью которого про- менении устройств быстрой автоматики 1-2 МКС, Таким образом, время срабатывания регистрирующе-командной ,аппа- ратуры, обеспечиванщей реализацию предлагаемого способа, чрезвычайно мало и несоизмеримо с той вьщержкой времени, введение которой определяется тем, что из-за внешних к.з°., искажений информации о токе (например, насыщения одного или нескольких трансформаторов тока), наличия апериоди-

ют на формирователи 4 и 5 прямоугольных импульсов, выходные сигналы которых, соответствукщие. нормальным реркимам работы защищаемого объекта

15 и внешним к.з., формируют в после,цо- вательности нормальных состояшта и с помощью устройства 6 ввода записывают в ЗУНС 7. Форм1фованне и запись последовательностей нормальных сос20 тояний осуществляют до начала работы защиты.

Затем в процессе работы защиты выходные сигналы с блоков А и 5, отражающие текущий режим работы защиизводят сравнение вновь поступившей последовательности состояний со всеми последовательностями состояний, ,д хранящимися в ЗУНС 7. По наличию

сигнала на выходе микропроцессора судят о режиме работы защищаемого объ- .1 екта. При обнару:гсении внутреннего

к.з. сигнал с выхода микропроцессора 40 подают на выключатели (не показаны), с помощью которых и отключают поврежденный объект.

ческих составляющих в токах к.з. по- Возможно также программное осуще- является необходимость повторного из- ствление предлагаемого способа защи- мерения состояния присоединений в те- 45 i с помощью микроЭВМ (фиг.4) . Этот

чение некоторого времени i.tg после впервые зафиксированного несовпадения замеренных состояний со всеми состояниями из заранее составленного списка.

На основании экспериментальных исследований установлено, что интервал времени ut (фиг,1 и 2) должен составлять величину не менее 5 мс.

Это значит, что полное вре мя реакции55 высщие уровни. При этом для осусистемы защиты на возникновение по-ществления предлагаемого способа завреждения с учетом сдвица фаз и вре-щиты необязательно устанавливать домени появления устойчивой и характер-полнительные ДН, можно ограничиться

ной для поврелодения последователь-получением информации с А1Щ и ДИ, исности состоянт токов (&tj) составляет не более 10 мс: t j . 10 мс (фиг,2).

преобразуют во вторичный ток и пода-

шаемого объекта, фиксируют в запоми- накщем устройстве текущих состояний (ЗУТС) 8. Таким образом, формируют последовательность двоичных сигна- лов, котор то по прерыванию Т от ге- нератора тактой 9 вводят в микро- процессор 10, с помощью которого про-

ют на формирователи 4 и 5 прямоугольных импульсов, выходные сигналы которых, соответствукщие. нормальным реркимам работы защищаемого объекта

и внешним к.з., формируют в после,цо- вательности нормальных состояшта и с помощью устройства 6 ввода записывают в ЗУНС 7. Форм1фованне и запись последовательностей нормальных состояний осуществляют до начала работы защиты.

Затем в процессе работы защиты выходные сигналы с блоков А и 5, отражающие текущий режим работы защи25 шаемого объекта, фиксируют в запоми- накщем устройстве текущих состояний (ЗУТС) 8. Таким образом, формируют последовательность двоичных сигна- лов, котор то по прерыванию Т от ге- зо нератора тактой 9 вводят в микро- процессор 10, с помощью которого про-

изводят сравнение вновь поступившей последовательности состояний со всеми последовательностями состояний, ,д хранящимися в ЗУНС 7. По наличию

сигнала на выходе микропроцессора судят о режиме работы защищаемого объ- .1 екта. При обнару:гсении внутреннего

к.з. сигнал с выхода микропроцессора 40 подают на выключатели (не показаны), с помощью которых и отключают поврежденный объект.

вариант исполнения защиты предпочтительнее особенно в тех случаях, когда на защищаемом объекте существует информационно-управляющий комплекс 50 на основе одной или нескольких микро- ЭВМ, выполняющих одновременно и другие функции, например, контроль оборудования и диагностики 5ТЗА, регистрация режима и передача информации

пользуемых для других целей. Чувствительность защиты при этом не снижается.

Ток защищаемого объекта 11 с помо- щью трансформаторов 12 и 13 тока измеряют, преобразуют во вторичный ток и; подают на АЦП и 15, выходные сигналы которых, соответствующие нор- режимам работы защищаемого объекта и внешним к.з., формируют в пЬследовательности нормальных состоя- Hirii и запоминают в память микроЭВМ16 Ф|эрмирование и запись последовательностей нормальных состояний осущест- впяют до начала работы защиты.

Затем в процессе работы защиты, выходные сигналы с преобразователей 14 и 15, отражающие текущий режим работы защищаемого объекта, фиксируют в специальных регистрах микроЭВМ 16. Таким образом, формируют последовательность двоичных сигналов, а затем п|рограммно производят сравнение вновь поступийшей последовательности состояний со всеми последовательностями состояний, хранящимися в памяти мик- 16. По наличию сигнала на выходе микроэвм 16 судят о режиме ра- фты защищаемого объекта. При обнару- внутреннего к.з. сигнал с выхода микроэвм 16 подают на выключатели Сне показаны), с помощью которых и отклю1чают поврежденный объект.

Предлагаемый способ по сравнению

с известным позволяет значительно по«

высить быстродействие защит знерго- объектов (от 20 мс до 10 мс).

Формула изобретения

Способ зап|иты сосредоточенных . энергообъектов от внутренних коротки

1

замыканий, при котором измеряют токи присоединений зап1ищаемых энергообъектов, преобразуют их во вторичные токи, определяют паузы меящу положительными и отрицательными полуволнами тока в присоединениях защищаемого объекта, определяют одновременное напи чие пауз и токов и при заданном их сочетании отключают объект, о т- ли чающийся тем, что, с целью повышения быстродействия защиты, формируют последовательности состояний вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта, охватывающие возможные нормальные режимы, а также внещние короткие замыкания, затем через заданные промежутки времени фиксируют наличие или отсутствие, а также полярность вторичных токов всех присоединений защищаемого объекта в данный момент времени, запоминают их и сравнивают со сформированными ранее последовательностями а отключение объекта осуществляют при несовпадении текущей последовательности состояний всех присоедине- НИИ защищаемого объекта ни с одной из ранее составленных последовательностей.

tic

N

«u

. tN

- K K, v Фи.з

74

ТЗ

/5