Способ дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных подстанций Советский патент 1992 года по МПК H02J13/00 

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для контроля функционирования коммутационных аппаратов подстанций без выключателей на стороне высшего напряжения. Известен способ получения информации в начале линии электропередачи об аварийном отключении секционирующего аппарата при коротком замыкании (КЗ) на секционируемом участке путем совместного анализа бросков тока КЗ и сигналов о положении головного выключателя линии после прохождения бросков тока.

Однако известный способ не позволяет получать информацию о функционировании коммутационных аппаратов подстанций электрической сети, а именно короткозамы- кателей и отделителей.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения информации об аварийном изменении положения секционирующего аппарата путем контроля бросков тока КЗ и измерения длительности этих бросков, сравнения измеренных параметров с заданными в цикле автоматического повторного включения (АПВ).

Недостатком этого способа является невозможность определения номера аварийно отключившейся подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Целью изобретения является повышение оперативности выявления аварийно от- ключившейсятрансформаторной

подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Цель достигается тем, что в способе дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов подстанций электрической сети фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкате- лей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в нуль, при этом сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым токЪм первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, и интервал времени между моментами прохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют, если значение контролируемого тока

по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ голо- вного выключателя и времени завершения

переходного процесса в сети после АПВ, считая от момента времени обращения контролируемого тока в нуль, не превышает первой уставки, при этом в течение интервала времени превышения контролируе0 мым током второй уставки измеряют входное сопротивление линии электропередачи, которое сравнивают с группой значе- ,ний сопротивлений петель короткого замыкания от головного выключателя через

5 короткозамыкатели подстанций, и по значению сопротивления петли короткого замыкания, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии электропередачи, формируют сигнал об ава0 рийной отключившейся трансформаторной подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом пока5 зывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что. с целью повышения оперативности выявления аварийно отключившейся подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отдели0 тель, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной, наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстан5 ций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в нуль, при этом сигнал о срабатывании ко0 роткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений

5 времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей под- станций, и интервал времени между моментами прохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в

0 нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя. Известны технические решения, в которых получают информацию о положении го5 ловного выключателя- линии после прохождения бросков тока, однако не известны способы, в которых факт отключения отделителя устанавливают, если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего

значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, считая от момента времени обращения контролируемого тока в нуль после первого броска тока КЗ, не превышает наименьшего значения токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций. Известны технические решения, в которых измеряют сопротивление петли КЗ, однако нигде не измеряют входное сопротивление линии в течение интервалавременипревышенияконтролируемым током наименьшего значения тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель КЗ от головного выключателя через короткозамы- катели подстанций, и по значению сопротивления КЗ, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии, формируют сигнал о номере аварийно отклю-, чившейся подстанции, на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Широкое распространение в электрических сетях получили подстанции упрощен- ного типа, т.е. подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения. При этом за счет отсутствия выключателей на стороне высшего напряжения, сокращения сроков строительства существенно снижаются капитальные затраты на сооружение и расходы на эксплуатацию подстанций. Наиболее простыми подстанциями без выключателей на стороне высшего напряжения являются подстанции с головными выключателями в начале питающей линии. Отключение поврежденного трансформатора производится в период бестоковой паузы АПВ головного выключателя. Напряжение на линии восстанавливается после обратного включения головного выключателя.

В случае внутреннего повреждения трансформатора или КЗ на его выводах, когда значение броска тока недостаточно для срабатывания релейной защиты головного выключателя линии, факт включения корот- козамыкателя можно установить по факту резкого увеличения значения броска тока в интервале от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, и резкому снижению значения броска тока до нуля за время, не превышающее наибольшего допустимого времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя,

так как при включении короткозамыкателя производится искусственное КЗ на линии с целью отключения головного выключателя линии.

5На фиг.1 представлена схема контролируемой линии и устройства контроля для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - временная диаграмма изменения токов в контролируемой линии при КЗ на 0 одной из подстанций линии.

Контролируемая линия (фиг.1) имеет головной выключатель 1 и питает две трансформаторные подстанции с отделителями 2 и короткозамыкателями 3 и трансформато- 5 рами 4 и 5. Устройство контроля 6 подклю- чено к трансформаторам тока 7 и трансформаторам напряжения 8. Схема устройства контроля содержит: блок входных преобразователей (БВП) 9, блок входных 0 аналоговых фильтров (БАФ) 10, блок задания установок (БЗУ) 11, блок аналогового . мультиплексора (БАМ) 12, аналого-цифровой преобразователь (АПЦ) 13, микропроцессорный блок (МП) 14, интерфейс ввода 5 (ИВ) 15, дешифратор адреса (ДА) 16, генератор тактовых импульсов (ГТС) 17, центральный процессор (ЦП) 18, блок управления режимами работы (БУР) 19, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 20, систем- 0 ный контроллер (СК) 21, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 22, блок индикации (БИ) 23, интерфейс вывода (ИИ) 24, дешифратор (ДШ) 25, визуальный индикатор (ИВ) 26.

5При КЗ на подстанции, например в

трансформаторе 4 или на его выводах, происходит бросок тока, превышающий наименьшее значение h тока срабатывания защиты, действующей на включение корот- 0 козамыкателей подстанций (фиг.20, момент ti). С этого момента времени устройство производит фиксацию изменения тока в интервале времен ti - te, равном сумме наибольших допустимых значений выдержек 5 времени защит, действующих на включение короткозамыкателя, и защиты, действующей на отключение головного выключателя. Факт включения короткозамыкателя устанавливается по резкому увеличению значе- 0 ния броска тока (момент времени 1з) сверх наименьшего значения 12 тока сраЬатыва- ния защиты, действующей на отключение головного выключателя, в диапазоне от наименьшего до наибольшего значения вре- 5 мени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций (t2 - t4), и исчезновение тока в течение времени контроля ti - te. Факт отключения отделителя устанавливают, если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего допустимого значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ ts -1, не превышает наименьшего значения тока срабатывания защиты, действующей на включение короткозамыкателя подстанций И.

Устройство контроля для реализации предлагаемого способа (фиг.1) работает следующим образом, ВВП 9 преобразует значения вторичных токов и напряжений, полученных от трансформаторов тока 7 и напряжения 8, контролируемой линии, в значения, удобные для согласования с входными цепями устройства контроля 6. БАФ 10 производит предварительную фильтрацию поступающих с выходов БВП 9 сигналов и отстройку от апериодической составляющей. В устройство контроля через БЗУ 11 вводятся уставки: первая уставка, равная наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанции; вторая уставка, равная наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя; временные уставки - наименьшее и наибольшее время срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций; наибольшее время срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и сумма наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ; а также группа значений сопротивлений петель КЗ от головного выключа- теля через короткозамыкатели подстанций. Bfe еденные в уст-; ройство контроля значения уставок записываются в ОЗУ 22, При превышении контролируемым током значения первой уставки происходит автоматический запуск устройства контроля. БАГИ 12 осуществляет поочередную подачу входных величин на АЦП 13. АЦП преобразует значения аналоговых входных величин в цифровой двоичный код, Полученный цифровой код входного сигнала через И В 15 поступает в МП 14 и записывается в ОЗУ 22, В П3 20 хранится программа операций по обработке поступающих данных и последовательность ввода и вывода информации. ГТС 17 задает последовательность тактовых импульсов дяя формирования управляющих сигналов, синхронизирующих работу устройства контроля. Управление процессом ввода-вывода и обработки информации осуществляется ЦП 18. ЦП создает последовательность синхронизирующих и логических сигналов, которые определяют последовательность срабатывания всех элементов устройства контроля. Управление элементами схемы устройства контроля от ЦП осуществляется через СК 21, расширяющий возмож- ности ЦП. Вызов соответствующих элементов МП 14 для управления осуществляется с помощью ДА 16. После запуска устройство контроля начинает измерение

длительности и значения броска тока (после превышения током значения первой уставки). Измерение временных интервалов производится путем счета тактовых импульсов ГТС 17,укладывающихся в контролируемый временной интервал. Фиксируется момент времени прохождения контролируемым током значения второй уставки, соответствующее значение которой (в цифровой форме) хранится

в ОЗУ 22, а сравнение значений контролируемого тока и второй уставки производится в ЦП 18. Момент времени прохождения током значения второй уставки контролируется в диапазоне от наименьшего до

наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций. В течение интервала времени превышения контролируемым током второй уставки устройство

контроля определяет сопротивление линии электропередачи, которое сравнивается в ЦП 18 со значениями сопротивлений петель КЗ от головного выключателя через коротко- эамыкатели подстанций, хранящимися в

ОЗУ 22. По совпадению заданного значения входного сопротивления петли КЗ с измеренным значением сопротивления петли КЗ определяют номер аварийно отключившейся подстанции. Контролируется обращение

в нуль значения тока в интервале времени между моментами прохождения током второй установки и наибольшим значением времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя линии, соответствующие значения заданного временного интервала в цифровой форме извлекаются из ОЗУ. Производится измерения длительности бестоковой паузы путем счета тактовых импульсов ГТС 17, укладывающихся а интервал, времени, равный сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ.

Далее в ЦП 18 производится сравнение значения контролируемого тока по истечении заданного интервала времени со значением первой уставки. В случае, если измеренное

значение тока не превышает значения первой уставки, фиксируется факт отключения отделителя. При несоответствии контролируемых входных сигналов вышеописанной последовательности устройство контроля возвращается в исходное состояние готов- ности к новым срабатываниям. В противном случае результат произведенной ЦП 18 обработки информации о функционировании коммутационных аппаратов подстанций через СК 21, ИИ 24 и ДШ 25 выводится на ИВ 26 в удобной для считывания форме.

В качестве устройства контроля для реализации предлагаемого способа может быть использован микропроцессорный фиксирующий индикатор МФИ, серийный вы- пуск которых планируется с 1991-1992 года.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить надежность электроснабжения потребителей за счет своевременного обнаружения срабатыва- ния коммутационных аппаратов подстанций и аварийных отключений потребителей.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я Способ дистанционного контроля функ- ционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных подстанций, оборудованных входными отделителями и корот- козамыкателями и через общую линию электропередачи подключенных к головно- му выключателю сети, снабженному устройствами максимальной токовой защиты и АПВ, при котором осуществляют контроль токов в проводах линии электропередачи у головного выключателя и формирование сигналов о функционировании коммутационных аппаратов по результатам контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности выявления аварийно отключившейся подстанции, на кото- рой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему

значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкате- лей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в О, при этом сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений аремени срабатывания защит, действующих на включение корсл козамыка- телей подстанций, и интервал времени междумоментамипрохожденияконтролируемым током второй уставки и обращения его в О не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют. если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ головного выключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, считая от момента времени обращения контролируемого тока в О, не превышает первой уставки, при этом в течение интервала времени превышения контролируемым током второй уставки .измеряют входное сопротивление линии электропередачи, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель короткого замыкания от головного выключателячерез короткозамыкатели подстанций, и по значению сопротивления петли короткого замыкания, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии электропередачи, формируют сигнал об аварийно отключившейся трансформаторной подстанции, и на которой сработал короткозамыкатель и отключился отделитель.

Использование: в схемах контроля функционирования коммутационных аппаратов трансформаторных подстанций. Сущность изобретения: в способе дистанционного контроля функционирования коммутационных аппаратов сети трансформаторных подстанций, при котором осуществляют контроль токов в проводах линии электропередачи у головного выключателя, фиксируют моменты времени прохождения контролируемым током первой уставки, равной наименьшему значению токов срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, второй уставки, равной наименьшему значению тока срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, и обращения контролируемого тока в нуль, сигнал о срабатывании короткозамыкателя формируют, если интервал времени между моментами прохождения контролируемым током первой и второй уставок находится в диапазоне от наименьшего до наибольшего значений времени срабатывания защит, действующих на включение короткозамыкателей подстанций, а интервал времени междумоментамипрохождения контролируемым током второй уставки и обращения его в нуль не превышает наибольшего значения времени срабатывания защиты, действующей на отключение головного выключателя, сигнал об отключении отделителя формируют, если значение контролируемого тока по истечении интервала времени, равного сумме наибольшего значения выдержки времени АПВ головного вы- ключателя и времени завершения переходного процесса в сети после АПВ, не превышает первой уставки, измеряют входное сопротивление линии, которое сравнивают с группой значений сопротивлений петель КЗ от головного выключателя через короткозамыкатели подстанций, и по значению сопротивления петли КЗ, совпадающему с измеренным значением входного сопротивления линии, формируют сигнал об аварийно отключившейся подстанции. 2 ил. сл С VI VI 00 00 о Os