Многофазный дистанционный измерительный орган Советский патент 1992 года по МПК H02H3/40 

ы

|ГО

ск

Ю

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите линий электропередач от двухфазных коротких замыканий.

Целью изобретения является повыше- ние селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - граничная линия; на фиг.З - характеристика (область срабаты- вания) устройства в комплексной плоскости сопротивления петли короткого замыкания при коротком замыкании между фазами В и

СУстройство содержит блок 1 формиро-

вания компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, имеющий первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 выходы, первый 6, второй 7 и третий 8 фазоповоротные элементы, подключенные входами к соответствующим выходам блока 1, четвертый 9, пятый 10 и шестой 11 фазоповоротные элементы, первый 12, второй 13 и третий 14 блоки формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, каждый из которых имеет первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 входы и первый 19 и второй 20 выходы, три делителя 21-23, три умножителя 24-26, три компаратора 27-29, к одному входу каждого из которых подключен первый выход 19 соответствующе го блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, а к другому входу подключен выход соответствующего умножителя, подключенного одним входом к второму выходу 20 блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а другим входом через соответствующий делитель, элемент И 30, подключенный входами к выходам компараторов 27-29, а выходом - к входу выходного органа 31.

Многофазный дистанционный измери- тельный орган работает следующим образом;

На входы блока 1 формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, поступают фазные напряжения UA, UB. Ос и фазные токи д, J.B, 1с соответствующих фаз. Блок 1 формирования осуществляет линейные операции над входными токами и напряжениями, формируя на выходах сиг- налы.согласно выражениям на первом выходе 2 UAB ОАВ -2у(д-1в), на втором выходе 3 ОСА УСА - Zy(lc: |А), на третьем выходе 4С1вс Увс- уЦв-1с), на четвертом выходе

5 U2 %в -Час).

где Zy - сопротивление уставки; UAB, Уве, UCA соответствующие линейные напряжения; К-коэффициент пропорциональности. Напряжения О АВ иусд поступают соответственно на фазоповоротные блоки 6 и 7, осуществляющие преобразования

УАв -аидв : УСА-а2 УСА,

()

где фазовые операторы Ј eJ12° и .

Сигналы, пропорциональные напряжениям UBC , UAB , UCA и U2 , поступают на соответствующие фазоповоротные элементы 8-11, осуществляющие следующие преобразования:

Овс йвс -е.; ЦАВ - QAB УСА УСА ej90; U2 U2

где е ° - оператор сдвига по фазе на 90°, т.е. фазоповоротные элементы 8-11 формируют на выходах напряжения, сдвинутые относительно соответствующих входных напряжений на 90 эл.град.

Блоки 12-14 формирования активных и реактивных составляющих сопротивления формируют выходные сигналы R и X согласно выражениям

и1 и1 || и

Н I

ft (иПМи ;

(2)

ХА

и г

адмищ

Причем индекс л (линейное) должен быть заменен для первого блока 12 формирования активной и реактивной составляющих сопротивления на ВС, а для второго 13 и третьего 14 - соответственно на АВ и СА, т.е. первый, второй и третий блоки формирования активных и реактивных составляющих сопротивления соответственно производят формирование активной и реактивной составляющих следующих отношений: увс /у2 ; Удв7у2 и UcA /U2 .

Каждый из сигналов Rn поступает на один вход соответствующего умножителя 24-26, на другой вход которого также поступает сигнал Rn, но через соответствующий делитель 21-23. При этом напряжение Uy на выходе умножителей 24-26

н - 1 в2

иул - - Кл

(3)

где п - коэффициент деления делителей 21- 23; л - наименование линейного сигнала (ВС, АВ или АС).

Напряжения иу,л с выхода умножителей 24-26 и напряжения (сигналы) Хл с первых 19 выходов блоков 12-14 формирования активных и реактивных составляющих сопротивлений поступают на входы компараторов 27-29, которые сравнивают по величине напряжения, пропорциональные сигналам 1)у,л и Хл. На выходе каждого из компараторов появляется сигнал UK (Логическая 1), если

- Хл - Rfl

Сигналы UK с выходов компараторов подаются на входы логического элемента И 30. На выходе элемента И 30 появляется сигнал (устройство срабатывает), если одновременно на всех трех его входах появляются логические единицы, т.е. если одновременно выполняются неравенства:

Нвс2+пХвс 0; RAB2 + пХдв 0; RcA2 + лХсд 0.

(4)

В нормальном режиме работы защищаемой линии электропередачи (при отсутствии коротких замыканий) отсутствуют токи обратной последовательности 2В и lac, отсутствуют напряжения U21 и Ua и устройство не работает.

При двухфазных коротких замыканиях в линии электропередачи протекают токи обратной последовательности, появляются напряжения U21 и из, на входах блоков 12-14 формирования активных и реактивных составляющих присутствуют все вход- ные напряжения и на их выходах формируются все три пары напряжений Хл и Rn. Однако для срабатывания устройства необходимо, чтобы одновременно выполнялись неравенства (4).

Рассмотрим условия выполнения неравенств (4) в комплексной плоскости соответствующих сопротивлений.

Граничные линии неравенств (4) в комплексных плоскостях сопротивлений определяются выражениями

где j

ZBC RBC + JXBC: ZAB RAB+JXAB; ZCA RCA + JXCA,

3j90«

и представляют собой симметричные параболы с вершиной, расположенной в начале координат, причем ветви парабол при п О направлены в сторону отрицательных значений X (фиг.2).

Точки, расположенные в комплексных плоскостях ZBC, ZAB и ZCA (фиг.2), однозначно связаны с точками комплексной плоскости сопротивления Zp петли короткого

замыкания (фиг.З).

Рассмотрим построение граничных линий в плоскости сопротивления Zp при двухфазном коротком замыкании между фазами В и С. При отсутствии тока нагрузки напряжение.

yBc1 -2(a-a2)(Zp-Zy)iab,

.ab

(6)

- аварийный ток прямой после- довательности, который равен Jjab -fc.

Выражая токи обратной последовательности фаз В и С через ток J2 обратной последовательности фазы А, находим

20

у2 К(12В-12с)К(а-а2)12.

(7)

25

После деления (6) на (7) получаем выражение для комплексного сопротивления ZBC в виде

U

бс Ч

,). «

Uz

Аналогично напряжение UAB при отсутствии тока нагрузки принимает вид

ab

UAB 2(1 - Ј2)ZP + 3Zic - (а - §.2)

35 или после умножения на оператор а для получения напряжения UAB и деления на выражение (7), получаем

Уяй оУ -abgl-g gp + Slie-Ca-a lZj

40 иГк(й-д)1,

T V TzIc-ez -i-tep-Bue),

(9)

где ГЛАВ -аг Zy - (1 - а) Zic - особая точка комплексной плоскости, в которой обращается в нуль напряжение UAB ;

Zic - сопротивление прямой последовательности питающей системы со стороны установки защиты.

Аналогично для сопротивления ZCA можно получить

55

а,.

,

(10)

где тел -aZy - (1 - a )Zic - особая точка комплексной плоскости Zp, в которой обращается в нуль напряжение Zp,

Решая выражения (8), (9) и (10) относительно Zp, получаем соответственно

Zp 0,5KZBC + Zy; Zp a KZAB + ГЛАВ; Zp §2 KZcA + mcA.

В соответствии с (11) для перехода от плоскости ZBC к плоскости Zp достаточно все точки, а следовательно, и граничную ли- нию первого из неравенств (4) (фиг.2) перенести на величину вектора Zy. Обозначим полученную параболу через ВС (фиг.З).

В соответствии с (12) для перехода от плоскости ZAB к плоскости Zp достаточно все точки, а следовательно, и граничную линию второго из неравенств (4) (фиг.2) повернуть вокруг начала координат на угол 120° против часовой стрелки и перенести полученную линию на величину вектора ГЛАВ. Обозначим полученную параболу через АВ (фиг.З). Аналогично граничная линия третьего из неравенств (4) (фиг.2) повернется на угол 120° против часовой стрелки и переместится параллельно себе на величину векто- ра ГПСА. Обозначим полученную параболу через СА (фиг.З).

Областью срабатывания устройства будет область, ограниченная тремя описанными параболами ВС, АВ и СА и показана на фиг.З штриховкой. Для сравнения (фиг.З) пунктирной линией показана область срабатывания известного устройства, ограниченная прямыми линиями и, в частном случае, представляющая правильный треу- гольник.

Известно, что углы селективности, т.е. предельные углы расхождения эквивалентных ЭДС, при которых дистанционная защита правильно функционирует, не могут быть меньше углов #пред и , которые образованы прямой Zn и касательной к граничной линии ВС в точке Zy. Из фиг.З видно, что селективность предлагаемого устройства выше, чем известного. Причем при замы- каниях через переходное сопротивление, при удалении точки Zp от прямой Zn селективность предлагаемого устройства в отличие от известного дополнительно повышается вследствие увеличения кри- визны параболы В С по мере удаления от точки Zy. У известного устройства граничная линия ВС имеет вид прямой ВС, проходящей через точку Zy (показано пунктиром, фиг.З). При этом при внешних замыканиях через переходное сопротивление углы селективности в известного устройства (углы между прямой Zn и прямой ВС) меньше, чем у предлагаемого устройства. Таким образом, при положительном значении коэффициента пропорциональности п повышается селективность дистанционной защиты.

Путем изменения величины коэффициента пропорциональности в выражении (3) можно регулировать кривизну граничных линий (фиг.З), а следовательно, и селективность предлагаемого устройства.

При отрицательном коэффициенте п в выражении (3) изменяется направление ветвей параболы на фиг.2, а следовательно, и на фиг.З и повышается чувствительность устройства при коротких замыканиях через переходное сопротивление.

Формула изобретения

Многофазный дистанционный измерительный орган, содержащий блок формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго фазоповорот- ных элементов, и элемент И, подключенный выходом к входу выходного органа, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях, дополнительно введены третий, четвертый, пятый и шестой фазоповоротные элементы, первый, второй и третий блоки формирования активной и реактивной составляющих сопротивления, три делителя, три умножителя и три компаратора, при этом третий выход блока форми- рования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, подключен к первому входу первого блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к второму входу указанного блока - через третий фазопово- ротный элемент, выход первого фазопово- ротного элемента подключен к первому входу второго блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к второму входу указанного блока - через четвертый фазопо- воротный элемент, выход второго фазопо- воротного элемента подключен к первому входу третьего блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к второму входу указанного блока - через пятый фазопово- ротный элемент, четвертый выход блока формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, подключен к третьим входам первого, второго и третьего

блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а к четвертым входам указанных блоков - через шестой фазо- поворотный элемент, первый выход каждого из блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления подключен к одному входу

соответствующего компаратора, к другому входу которого подключен выход соответствующего умножителя, подключенного одним входом к второму выходу блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредствен- но, а другим входом - через соответствующий делитель.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите линий электропередач от двухфазных коротких замыканий. Цель изобретения - повышение селективности несрабатывания при внешних коротких замыканиях. При двухфазном коротком замыкании на выходах блока 1 формирования компенсированных линейных напряжений и напряжения, пропорционального разности токов обратной последовательности двух фаз, появляются соответствующие величины, которые непосредственно или через фазоповорот- ные элементы 6-11 подаются на входы блоков формирования активной и реактивной составляющих сопротивления 12-14. Сигналы с первых выходов блоков 12-14 поступают на одни входы соответствующих компараторов 27-29, на другие входы которых поступают сигналы с выходов соответствующих умножителей 24-26, на один вход каждого из которых поступает сигнал с второго выхода соответствующего блока формирования активной и реактивной составляющих сопротивления непосредственно, а на другой вход - через соответствующий делитель 21-23. 3 ил. Ivo

JX

Фиг. 2

ЛЯГл,