Способ защиты от коротких замыканий двух параллельных линий с отдельными выключателями и двусторонним питанием Советский патент 1992 года по МПК H02H7/26 

Изобретение относится к электроэнергетике,- а именно к технике релейной защиты

Известен способ защиты от коротких замыканий двух параллельных линий с отдельными выключателями, при котором измеряют токи в параллельных линиях и напряжение на шинах, к которым присоединены линии, сравнивают токи между собой, определяют угол между напряжением и током и по разности токов и величине угла судят о том, какая линия повреждена. Дифференциальные поперечные направленные защиты, реализующие данный способ, имеют недостаточную чувствительность, связанную с отстройкой от максимальных токов нагрузки, максимальных токов небаланса при внешних трехфазных коротких замыканиях на шинах противоположной подстанции и оттоков в неповрежденных фазах при двухфазных и однофазных коротких замыканиях на землю. Кроме того, защита неправильно отключает неповрежденную линию при обрыве провода линии с односторонним заземлением, имеет мертвую зону по току и напряжению.

Наиболее близким к предлагаемому способу по достигаемому эффекту является способ защиты от коротких зам ыканий двух параллельных линий с отдельными выключателями, при котором измеряют ток в каждой фазе линии, сравнивают с уставкой и отключают поврежденную линию. Защиты по этому способу обладают более высокой чувствительностью по сравнению с аналогом, так как не отстраиваются от токов в неповрежденных фазах, а отстраиваются от тока небаланса при двухфазных коротких замыканиях на шинах противоположной подстанции и от максимального тока нагрузки с целью обеспечения несрабатывания на отключение неповрежденной линии при обрыве провода линии с односторонним заземлением. Однако защиты поданному способу имеют все же недостаточную чувствительность, связанную с отстройкой от максимального тока нагрузки и от токов

VJ

00

4

.

О Ю

С

небаланса при двухфазных коротких замыканиях

Цель изобретения - повышение чувствительности защит двух параллельных лиг ний с отдельными выключателями.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе защиты от коротких замыканий двух параллельных линий с отдельными выключателями и двухсторонним питанием измеряют ток в каждой линии, сравнивают с уставкой и отключают поврежденную линию, дополнительно одновременно с измерением токов в линиях измеряют сумму токов подпитки с одной из сторон каждой линии, сравнивают эту сумму с током в каждой линии и поврежденной считают ту линию ток в которой равен измеряемой сумме токов подпитки при токе в другой линии большем уставки, в качестве которой выбирают ток 1Нагр 1уст Ixx, где

нагр - ТОК Нагрузки, 1уст - ТОК уСтаВКИ, Ixx ток ненагруженной линии,

На фиг. 1 приведена схема сети, содержащая источники питания 1-10, шины 11 и 12 питающей и приемной подстанций, выключатели 13 - 26. трансформаторы тока 27-36, линии электропередачи 37, 38, устройства защиты 39-42, реализующие предлагаемый способ. На фиг. 2 приведен пример выполнения устройства 39 (аналогично выполнены устройства 40-42), которое содержит на каждую фазу блок 43 выявления коротких замыканий, состоящий из 44-48 - аналого-цифровых преобразователей (АЦП); 49 - сумматора; 50,51 - элементов сравнения (ЭС);. 52 - логического элемента И.

Логический элемент ИЛИ 53 и исполнительный орган (ИО) 54 являются общими для всех трех фаз. Входы сумматора 49 через АЦП 45-48 подключены, соответственно, к трансформаторам тока 27,28, 29, 31. например фаз А. Вход 55 ЭС 50 через АЦП 44 подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока 30 фазы А, а вход 56 подключен к выходу сумматора 49. Вход 57 ЭС51 через АЦП 48 подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока 31. а вход 58 подключен к задатчику тока 1хх38 холостого хода линии 38 (на фиг. 2 не показан). Выход ЭС 50 и ЭС 51 подключены ко входам 59 и 60 логического элемента И 52, выход которого подключен ко входу 61 логического элемента ИЛИ 53, входы 62 и 63 которого подключены к выходам блоков 43 фаз В и С соответственно. Выход логического элемента ИЛИ 53 подключен ко входу ИО 54 отключения выключателя 18.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме и внешни КЗ вторичные токи трансформаторов тпга 27. 28. 29. 31 фаз А, преобразованные в цифровой код в АЦП 45- 48, поступают в сумматор 49 и полученная сумма

а. 27 + 28 1 2Ч + 3

(1)

поступает на вход 56 ЭС 50, на вход 55

которого через АЦП 44 поступает вторичный

ток трансформатора тока 30 фазы А. На вход

57ЭС 51 через АЦП 48 поступает вторичный ток трансформатора тока 31 фазы А. на вход

58от задатчика подается ток холостого хода линии 38. В ЭС 50 и ЭС 51 поступившие

величины сравниваются. Если выполняются нижеприведенные условия

зо U -.

131 IXX38.

(2) (3)

то на выходах ЭС 50 и 51 появляются сигналы и защита 39 срабатывает, то есть совместное выполнение(2) и (3) является условием срабатывания защиты 39 на отключение линии 37.

В нормальном режиме и внешних КЗ. условие (3) выполняется, но не выполняется

(2), так как токи линий 37 и 38 приблизительно равны и совпадают по фазе, поэтому

l30 I27+ I28 + I29+ 131.

При этом на выходах ЭС 50 и ЭС 51 сигналы отсутствуют. Следовательно, на входе 61 логического элемента ИЛИ 53 сигнал отсутствует. Отсутствуют сигналы на входах 62 и 63 от блоков 43 фаз В и С и

защита не срабатывает.

При КЗ на линии 37, вблизи питающих шин 11, системы 1-5 подпитывают место КЗ по линии 37, а системы 6-10 по линиям 37 и 38. Тогда, через трансформаторы тока 30,

31, соответственно, будут протекать токи

I30 I27 + I28 + I29 + Isi,

50

131 IXX38.

т.е. условия (2) и (3) выполняются. На выходах ЭС 50 и ЭС 51 появляются сигналы, логический элемент И 52 срабатывает и на выходе 61 логического элемента ИЛИ 53 по- является сигнал и исполнительный орган 54 защиты выдает сигнал на отключение выключателя 18. После отключения выключателя 18 системы 1-5 подпитывают место КЗ по линии 38, а системы 6-10 по линии 37.

Тогда, во вторичных цепях трансформаторов тока 32 и 33 фаз А будут протекать токи

1з2 зз + Ы + 1з5 + 1зб.(4)

133 IXX38,(5)

что является условием срабатывания защиты 41 (аналогично 39). Защита 41 срабатывает и отключает каскадно выключатель 20. До момента отключения выключателя 20 справедливо следующее соотношение

131 ISO + I27 + I28 + I29.

то есть выполняется одно из условий для срабатывания защиты 40, аналогичное условию (2) защиты 39. Однако защита не срабатывает, так как

ISO IXX37

и не выполняется условие, аналогичное условию (3). Защита 42 тоже не срабатывает, так как

I33 5е I32 + Ы + I35 + 36

и не выполняется условие, аналогичное условию (2). таким образом, защита не отстраивается от токов в неповрежденных фазах при двухфазных и однофазных КЗ.

При отключении линии с одной из сторон в нормальном режиме, например выключателем 20 линии 37. по линии 38 протекает максимальный ток нагрузки. Однако, защиты 40 и 42 ложно не срабатывают, так как

IC-O IXX37. I32 Ј IXX37,

т.е. не выполняются условия, аналогичные условию (3) защиты 39. Следовательно, защита не отстраивается от максимальных токов нагрузки. Ее ток срабатывания с учетом погрешности ь.ожно принять 1.31хх.

0

5

0

5

0

5

0

5

При обрыве провода линии с односторонним заземлением, например, провода линии 37 со стороны шин 11, защита 39 отключает выключатель 18, аналогично вышеописанному. Защиты 40 и 42 ложно не срабатывают, так как

130 IXX37, I32 :Ј IXX37

Следовательно, защита работает правильно при обрыве провода линии с односторонним питанием.

Таким образом, защиты, реализующие предлагаемый способ, имеют следующие преимущества: высокую чувствительность, связанную с возможностью не отстраиваться от токов в неповрежденных фазах при однофазном и двухфазном КЗ на землю, от максимальных токов нагрузки и от токов небаланса при внешних КЗ; высокую надежность в связи с отсутствием цепей напряжения.

Формула изобретения Способ защиты от коротких замыканий двух параллельных линий с отдельными выключателями и двусторонним питанием, заключающийся в том, что измеряют ток, протекающий в каждой линии, сравнивают его с уставкой, отключают поврежденную линию, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, одновременно с измерением тока в каждой линии дополнительно измеряют сумму токов подпитки с одной из сторон каждой линии, сравнивают ее с током в каждой линии, и поврежденной считают ту линию, ток в которой давен измеренной сумме токов подпитки, при токе в другой линии больше тока уставки, который выбирают из выражения

1нагр мин Iyer Ix х л ,

где нагр мин - ток минимальной нагрузки линии:

Ix х л - ток холостого хода линии.

f

3

SJP

ttn til i

wi

«

b Ы

XJ3

4

рч

-j

oo A

о со

ut i «

Сущность изобретения: поврежденной считают ту линию, ток в которой равен сумме токов подпитки с одной из сторон каждой линии, при токе в другой линии больше тока установки, который выбирают из условия 1нагр мин 1уст 1х.х.л, где (нагр.мии ТОК минимальной нагрузки; 1Х х.л - ток холостого хода линии. 2 ил