Способ направленной продольной защиты линии электропередачи Советский патент 1993 года по МПК H02H3/30 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам релейной защиты, и может быть использовано для выполнения основной быстродействующей защиты линии без ответвлений.

Известен способ направленной продольной защиты линии электропередачи, основанный на измерении по концам линии ее фазных токов и фазных напряжений на шинах, к которым подключена линия, выделении на основании измеренных значений составляющих обратной последовательности токов и напряжений, вычислении по ним мощности обратной последовательности и формировании сигнала на отключение линии в том случае, если мощности по концам линии имеют направление от шин в линию. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленному является способ направленной продольной защиты линии электропередачи, основанный на измерении на каждом конце линии фазных токов и напряжений (от трансформаторов напряжения, установленных непосредственно на линии), выделенная на основании измеренных значений составляющих обратной последовательности токов и напряжений, вычислений по ним мощности обратной последовательности и формировании сигнала на отключении лиVI

00

о ел

00

со

ним в том случае, если мощности по концам линии имеют направление от шин в линию.

Основными недостатками защит, реализующих известные способы, является возможность отказа в срабатывании при симметричных трехфазных к.з., когда отсутствуют составляющие обратной последовательности, и их неприспособленность для защиты линии в неполнофазном режиме ее работы, возникающем, например, в цикле ОАПВ. Последнее обусловливает необходимость либо вывода из действия направленной продольной защиты в указанном режиме, либо перевода ее в дифференциально-фазный режим работы.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения работоспособности при симметричных коротких замыканиях и осуществления защиты линии в неполнофазном режиме ее работы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе направленной продольной защиты линии электропередачи от внутренних коротких замыканий, основанном на измерении на каждом конце линии ее фазных токов и напряжений, вычислении мощности на основании измеренных значений и формировании сигнала на отключение линии в том случае, если мощности по концам линии имеют направление от шин в линию, дополнительно выделяют аварийные составляющие токов и напряжений и на основании их вычисляют аварийную мощность по формуле

о ()(), (1)

где Us , гь - аварийная составляющая напряжения и сопряженное значение аварийной составляющей тока фазы i(i А, В, С) на данном конце линии, и используют ее в качестве сравниваемой величины.

Сопоставительный анализ предложения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием новых операций.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию новизна.

Поскольку заявителю и авторам не известны технические решения с заявленной совокупностью отличительных признаков для достижения поставленной цели, то правомочно считать, что предложенный способ соответствует критерию существенные отличия.

На фиг. 1 приведена функциональная схема защиты, реализующей предлагаемый спрсоб; на фиг. 2 - исходная схема (а) схема замещения для аварийных составляющих Jи последовательности (J 0,1,2) (б) и трехфазная схема замещения для аварийных составляющих (в).

Изобретение выполняется следующим образом.

Направленная продольная защита ли- нии электропередачи 1 подключенной к шинам выключателями 2 и 3, содержит на

каждом конце линии полукомплект, включающий в себя трансформатор тока 4 (ТТ) и

трансформатор напряжения 5 (ТП), установленные непосредственно на линии. К ТТ4 и ТН5 подключены фильтры аварийных составляющих (ФАС) 6 и 7, сигнал на выходе которых определяется выражением:

R(ab) Fi-Fi(np) (,J) (2)

где FI - текущее значение величины F фазы 1(1 А, В, С),

Pjinp) значение величины F в предшествующем режиме.

К выходам ФАС 6 и 7 подключен орган направления мощности (OHM) 8, реагирующий на направление мощности, вычисляемой в соответствии с выражением

35

у ()() (3)

При этом сигнал на первом выходе 9 OHM 8 появляется при направлении мощности от шин в линию, на втором выходе 10 - при направлении мощности к шинам, Первый 9 и второй 10 выходы OHM 8 подключены соответственно к первому входу элемента запрет 11 своего полукомплекта

и второму входу аналогичного элемента другого полукомплекта. Сигнал с выхода элемента запрет 11 действует на отключение выключателя 2 и 3.

Защита работает следующим образом.

В нормальном режиме работы линии аварийные составляющие токов и напряжений близки к нулю, и OHM 8 не действует. При внешних коротких замыканиях (КЗ) и при коммутациях нагрузки по линии протекает

сквозная аварийная мощность. При этом появляется сигнал на первом выходе 9 OHM того полукомплекта, в котором аварийная мощность направлена от шин в линию, и на втором выходе 10 OHM 8 другого полукомплекта, т.к. на данном конце линии имеет

противоположное направление. На выходах элементов запрет 11 сигналы отсутствуют, и линия не отключается.

При возникновении внутреннего КЗ Qab на обоих концах линии направлена от шин в линию, что обусловливает появление сигналов на первых входах 9. OHM 8 обоих полукомплектов и на выходах элементов запрет 11, и, следовательно, отключение линии.

Можно показать, что при отключении поврежденной фазы в цикле ОАПВ либо появляются сигналы на вторых выходах 10 ОНМ8 обоих полукомплектов, либо OHM 8 будут вести себя как при внешнем КЗ, и при этом сигналы на отключение выключателей 2 и 3 поданы не будут.

Рассмотрим поведение защиты при возникновении КЗ на неотключенных фазах линии 1 в неполнофазном режиме ее рабо- ты. На фиг. 2 приведена исходная схема и схема замещения для аварийных составляющих j-й последовательности (j 0, 1, 2} в указанном режиме.

Значения суммарных фазных аварий- ных мощностей по концам линии равны:

g(ab) йд(аЬ) |д(аЬ) + (ab) (ab) +

+ Uc(ab)|c(ab) 3.(Ul(ab)ll(ab)+ (4)

+ U2(ab)2(ab}+l)0(ab),o(ab)

Рассмотрим трехфазную схему замещения для аварийных составляющих при КЗ одной из неотключенных фаз (например, фазы В) на землю в неполнофазном режиме

(фиг. 2, б). Поскольку iAy(ab) 0, то аь) по (4) слева и справа от места разрыва (например у) равны, тогда (фиг. 2, б)

Ј(ab) 3 Ј Л|(аЬ) h|(ab)

(5)

3 Uji(abVab)

J o Из фиг. 2 следует, что

Oji(3b) Zjci-ijy(ab)

(6)

5 0

5

0

5

Л

0

5

Q

5

Если принять сопротивление системы последовательности чисто индуктивным:

агдил(аь)) Uj,(ab) x

J о

x ljy(ab) - агд | Uj, (7)

argS(ab) -90°

То есть при любых повреждениях неотключенных фаз линии в бестоковую паузу цикла ОАПВ (Кв(1), Кс(1), Квс(2), Kect1 1) OHM 8, реагирующие на обоих полукомплёк- тов направленной защиты (расположенные по концам линии), будут правильно работать, фиксируя внутреннее повреждение, причем равенство (7) - справедливо при любом значении Rn в месте повреждения и любой конфигурации сети.

Таким образом, использование направления аварийных мощностей, вычисляемых на основании измеренных значений фазных токов и напряжении на каждом конце линии, для формирования сигнала на отключение линии, если мощности по концам линии имеют направление от шин в линию, расширяет функциональные возможности путем обеспечения работоспособности защиты при симметричных КЗ и осуществления защиты линии в неполнофазном режиме.

Формула изобретения

Способ направленной продольной защиты линии электропередачи, от внутренних коротких замыканий, основанный на измерении на каждом конце линии ее фазных токов и напряжений, вычислении мощности на основании измеренных значений и формировании сигнала на отключение линии в том случае, если мощности по концам линии имеют направление от шин в линию, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения работоспособности при симметричных коротких замыканиях и осуществлении защиты линии в неполно- фазном режиме ее работы, дополнительно выделяют аварийные составляющие токов и напряжений и на основании их вычисляют аварийную мощность.

itfft)

&

W

j.fffg) ja &- Off Zjcs

Использование: в области электротехники, в частности в устройствах релейной защиты, и может быть использовано для выполнения основной быстродействующей защиты линии без ответвлений. Позволяет расширить функциональные возможности путем обеспечения работоспособности при симметричных коротких замыканиях и осуществления защиты линии в неполнофаз- ном режиме ее работы. Сущность изобретения: это обеспечивается за счет того, что в способе направленной продольной защиты линии электропередачи от внутренних коротких замыканий, основанном на измерении на каждом конце линии ее фазных токов и напряжений, вычислении мощности на основании измеренных значений и формировании сигнала на отключение линии в том случае, если мощности по концам линии имеют направление от шин в линию, дополнительно выделяют аварийные составляющие токов и напряжений и на основании их вычисляют аварийную мощность. 2 ил. Ј