(54) УСТЙОЙСТВО ДЛЯ ОДНОФАЗНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ линий ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите и автоматике линий электропередач высокого и .сверхвысокого на пряжения.
Известны устройства для однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) линий электропередач Г1J.
Применение устройств ОАПВ и основные Выполняемые им совместно с релейной защитой линии функции сводятся к следз ющему: при однофазном коротком замыкан1|и ( к.з.) на защищаемой линии - выбор, отключение и повторное включение с заданной выдержкой времени поврежденной фазы; при возникновении повреждения на неотключенны фазах линий/во время .неполнофазного режима- отключение оставшихся в работе фаз и запрет ОАПВ; после неуспешного ОАПВ - отключение всех фаз линии; при междуфазных к.3. - отг ключение трех фаз линии и запрет ОАПВ после неуспешного - обеспечение через заданное время готовности устройства ОАПб к следующему действию г при отказе выключателя поврежденной фазы - подача команды на устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ).
Известные устройства ОАПВ характеризуются тем, что в них предусматривается возможность каскадного отключения однофазного короткого замыкания на землю, что обусловлено ограничением по чувствительности применяемых избирателей ( в основном дис:танционных). Это приводит к увеличению выдержек времени второй и треть10ей ступеней резервных защит и к снижению уровня динамической устойчивости энергосистемы, куда входит защищаемая линия особенно при отказе в действии избирателя поврежденной фа15зы.
Пуск органа,Обеспечивающего выдержку времени при автоматическом включении
Р„ ранее отключенной поврежденной фазы, осуществляется с момента подачи команды на отключение выключателя поврежденной фазы. Позтому при выборе выдержки времени автоматического повторного включения с учетом возможности отказа в действий основной
защиты и отключения поврежденной фазы при срабатывании второй ступени резервной защиты бестоковая пауза оказывается достаточно большой, что неблагоприятно сказывается на сохранеНИИ линамической устойчивости энергосистемы.
Вследетвие использования избирателей в цикле ОАПВ в качестве неселективной защиты выдержка времени цикла ОАПВ выбирается сравнительно небольшой до Ч с.В основном она выбирается в пределах 2-3 с. Поэтому при возникновении устойчивого однофазного коротког замыкания на землю в течение 20-30 с после успешного ОАПВ выключатель дол жен в течение ограниченного промежутка времени отключать ток короткого замыкания три раза/ что для воздушны выключателей может привести к их откзу из-за снижения давления воздуха и к последующему действию УРОВ с погшением большого числа потребителей, для масляных - к их повреждению вслествие понижения изоляционных свойств масла. Увеличение выдержки времени цикла ОАПВ до- 20-30 с повышает вероятность неселективного отключения защищаемой линии электропередачи, например,, по цепи использования избирателей в качестве защи.ты, при внешних коротких замыканиях.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи, содержащее блок фиксации пуска устройства, пусковой вход которого связан с выходом релейной защиты, выход - с входом первого Элемента выдержки времени и с разрешающим входом первого логическо го элемента ЗАПРЕТ, а вход сброса с выходом первого элемента выдержки времени и с входами сброса первого, второго и третьего элементов фиксаци команды на отключение выключателей .соответствующих фаз, причем выходы указанных элементов фиксации соедине -ны с входами первого логического элемента ИЛИ и с входами первого логического порогового элемента, срабаты Бающего при наличии на его входах не менее двух входных сигналов из трех. Этот пороговый элемент фиксирует подачу команды на отключение трех фаз и зап1зещает автоматическое повторное включение. Выходы избирателей поврежденных фаз связаны с первыми входами соответственно первого, второго и третьего логических элементов И, а вторые входы этих логических Элементов подключены к выходу первого логического элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ. Выходы первого, второго и третьего логических элементов И связаны соответственно с входами второго третьего и четвертого логических -элементов ИЛИ, выходы которых подключены к пусковым входам соответственно первого, второго и третьего
:элементов фиксации команды на отключение выключателей соответствующих фаз и предназначены для подключения к цепям отключения выключателей каждой фазы, а также к входам пятого логичекого элемента ИЛИ, выход которого предназначен для соединения со схемой запуска устройства резервирования отказа выключателей. Цепи отключения выключателей имеют самоудерживание до окончания операции отключения. Подача команды на отключение трех фаз при.срабатывании избирателей и релейной защиты запрещае-ся с момента фиксации этой команды за сче срабатывания первого логического элемента ИЛИ,, воздействующего при этом на запрещающий вход первого логического элемента ЗАПРЕТ.
Подача команды на одновременное отключение трех фаз осуществляется. за счет шестого логического элемента ИЛИ, выход которого связан с входами второго, третьего и четвертого логических элементов ИЛИ, а входы подключены к выходам различных, узлов, фиксир|ующих необходимость отключения трех .фаз. Отключение трех фаз при от казё в действии избирателя в случае однофазного короткого замыкания на землю бсуществля ся второй логический элемент ЗАПРЕТ, разрещающий вход которого предназначен для подключения к выходу релейнсгй защиты, запрещающий - к выходу первого логического элемента ИЛИ, а выход связан с входом второго элемента выдержки време;ни, выход которого подключен к одному из входов шестого логического элемента ИЛИ. Время срабатывания второго элемента выдержки времени выбирается с учетом возможности каскадного отключения поврежденной фазы больше суммы времен срабатывания избирателя и отключения выключателя. Отключение трех фаз при двухфазных и трехфазных к.з. осуществляется через третий логический элемент ЗАПРЕТ,два запрещающих входа которого связаны соответственно с выходами первого логического элемента ИЛИ и первого реле тока нулевой последовательности, разрешающий вход - с выходом релейной защиты, а выход - с одним из входов шестого логического элемента ИЛИ
Отключение трех фаз при срабатывании двух или трех избирателей, например, при двухфазных к.з. на землю осуществляется через четвертый логический элемент И, выход которого связан с одним из входов шестого логического элемента ИЛИ, а входы предназначены для соединения соответст-. венно с выходами релейной защиты и второго порогового логического элемента, срабатывающего при наличии на его входах не менее двух входных сигналов из трех. Входы этого порогового логического элемента подключе ны к выходам избирателей. Отключение трех фаз при срабатывании избирателе в цикле ОАПВ в случаях возникновения к.з. или автоматического повторного включения на устойчивое к.з, осуществляется через пятый логический элемент И,один из входов которого связан с выходом седьмого логического элемента ИЛИ, а другой - с выходом третьего элемента выдержки времени а выход - с одним из входов шестого логического элемента ИЛИ. Входы седьмого логического элемента, ИЛИ подключены к избирателям, а вход третьего элемента выдержки .времени к выходу первого логического элемен.та ИЛИ. Время срабатывания третьего элемента выдержки времени выбирается с запасом больше: суммы времен отключения выключателя и возврата изби рателя. Однофазное автоматическое повторное включение выключателя поврежденной фазы осуществляется посредством узла, куда входят четвертый логический элемент ЗАПРЕТ, четвертый элемент выдержки времени и элемент ограничения длительности сигнала-команды на включение выключателей. Запрещающий вход четвертого логического элемента ЗАПРЕТ связан с выходом первого порогового логического элемента, разрешающий - с выходом первого логического элемента ИЛИ,выход - с входом четвертого элемента выдержки времени, выход которого под ключен к входу ограничения длительности сигнала. Выход элемента ограни чителя длительности сигнала связан с цепью включения выключателей всех трех фаз. Такое подключение четвертого элемента выдержки времени обеспечивает подачу ограниченной по времени команды на автоматическое повторное включение при предварительном отклю ении только одной фазы и запрет этой команды при отключении двух или трех фаз 2. Недостатками данного устройства являются большая продолжительность времени отключения однофазного к.з. на землю, связанная с необходимостью учета возможности каскадного действия избирателей, большое время бестоковой паузы ОАПВ, обусловленное запуском четвертого элемента выдержки при подаче команды на отключение выключателя, и снижение надежности энергоснабжения, обусловленное возможностью отказа выключателя при возникновении устойчивого однофазного к.з. на землю в течение времени 20-30 с после окончания цикла ОАПВ. Цель изобретения - уменьшение времени отключения однофазного к.з. на землю, снижение времени бестоког вой паузы ОАПВ и повышение надежности энергоснабжения потребителей. Цель достигается тем, что в устройство для однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи исключаются связи между избирателями и входами седьмого логического, элемента, а также между выходом первого логического элемента ИЛИ и разрешающим входом четвертого логического элемента ЗАПРЕТ, и дополнительно вводятся шестой, седьмой и восьмой логические элементы И, входы которых подключены к избирателей трех фаз соответственно, к выходам элементов фиксации команды на отключение .выключателей трех .фаз, к выходу второго ;реле тока нулевой последовательнос1ТИ, а выходы - к входам второго третьего,, четвертого и седьмого логических элементов ИЛИ; восьмой логический элемент ИЛИ, входы которого связаны с выходами реле тока чувствительной ступени токовой защиты нулевой последовательности и первого логического элемента ИЛИ, а выход с разрешающим входом четвертого логического элемента ЗАПРЕТ, девятый логический элемент ИЛИ, один из вхо|Дов которого подключен к выходу первого элемента выдержки времени, другой - к контакту ключа управления выключателями, а выход - к пусковому входу элемента фиксации окончания цикла ОАПВ, выход которого связан с входом пятого элемента вьдцержки времени и с одним из входов девятого логического элемента И, другой вход которого подключен к выходу релейной защиты, а выход - к одному из входов шестого логического элемента ИЛИ, причем выход пятого элемента выдержки времени соединен с входом сброса элемента фиксации окончания цикла ОАПВ. .На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи содержит выходной орган релейной защиты 1, блок 2 фиксации пуска устройства, первый элемент выдержки времени 3, избиратель поврежденной фазы А 4, избиратель поврежденной фазы В 5, избиратель поврежденной фазы С 6, первый логический элемент ЗАПРЕТ 7, первый логический элемент ИЛИ 8, первый логический элемент И 9, второй логический элемент И10, третий логический элемент И 11, второй логический элемент ИЛИ 12, третий логический элемент ИЛИ 13, четвертый логический элемент ИЛИ 14, пятый ло.гический элемент ИЛИ 15, элементы фиксации команды на от.ключение выключателей фаз А,В,С соответственно 16, 17. и 18, первый пороговый логический элемент 19, шестой логический элемент .ИЛИ 20, второй логический элемент ЗАПРЕТ 21, второй элемент выдержки времени 22, первое реле тока нулевой последовательное- 5 ти 23, .третий логический, элемент ЗАПРЕТ 24, второй пороговый логический элемент 25 четвертый логический элемент И 26, ;едьмой логический элемент ИЛИ 27, аяткй логический элемент 10 И 28, третий элемент выдержки в.реме.ни, 29, шестой логический элемент- И 30, седьмой логический, элемент И 31, восьмой логический элемент И 32, второе реле тока нулевой последователь- 15 ности 33, реле тока чувствительной ; ступени токовой защиты нулевой последовательности 34, восьмой логический элемент ИЛИ 35, четвертый логический элемент ЗАПРЕТ 36, четвертой элемент 20 выдержки времени 37, элемент ограничения длительности .сигнала 38, контакт ключа управления выключателями
39,девятый логическийэлемент ИЛИ
40, элемент фиксации о.кончания цикла 25 ОАПВ 41, пятый элемент выдержк и времени 42, девятый логический элемент
И 43.
Схема устройства работает следуюftjHM образом.30
При однофазных коротких замыканиях на землю импульс, подаваемый релейной защитой 1, действует на запуск блока 2 фиксации пуска устройства, запускающего первый элемент выдержки 35 времени 3. Одновременно срабатывает один из избирателей Поврежденных фаз 4, 5 и 6. Характеристика срабатывания избирателей выбирается так, чтобы обеспечить их достаточную чувстви- 40 тельность при однофазных коротких замыканиях на землю на всей протяженности линии электропередачи с учетом переднего сопротивления в месте пов-. реждений. Действие релейной защиты-1 5 через блок 2 фиксации пуска устройства фиксируется -первым логическим элементом ЗАПРЕТ 7 до момента подачи крманды на отключение выключателя,при котором срабатывает первый логический е элемент ИЛИ 8, который через запре- щающий вход элемента 7 снимает сигнал с выхода элемента 7. При срабатывании релейной защиты и одного из избирателей появляются два входных сигнала на первом 9 или втором 10 или третьем 11 -логических элёг ентах И. Выходной сигнал сработавшего логического элемента И воздействует на один из вхог дов соответственно второго 12,третьего 13 или четвертого 14. логического (элемента ИЛИ, который подает команду на отключение выключателя поврежден-т ной фазы, воздействует на вход пятого, логического элемента ИЛИ 15 ,.запускающего УРОВ, а также на пусковой вход/ 65
одного из элементов 16, 17 и 18 фиксации команды на отключение выключателя соответствующей фазы. v
С выходов элементов 16, 17 и 18 подаются сигналы на первый .логический элемент ИЛИ 8 и на первый пороговый логический элемент 19, выходной сигнал которого появляется при наличии сигналов не менее чем на двух входах. При однофаз.ном коротком замыкании на землю сигнал на выходе элемента 19 отсутствует. При отказе в действии избирателя поврежденной фазы подается команда ни отключение трех фаз выключателя через шестой логический элемент ИЛИ 20, выхрд которого связан с входами второго 12, третьего 13 и четвертого 14 логических -элементов ИЛИ. В формировании сигнала на отключение трех фа:з участвует второй логический з лемент ЗАПРЕТ 21, на разрешающий вход кот.орого поступает сигнал с выхода релейной.Защиты 1,а на запрещающий с выхода первого логического элемента ИЛИ 8. Если на запрещающий вход элемента 8 сигнал не лоступил, ТО; На выходе злемента 21 появляется сигнал/ запускающий второй элемент вь1держки времени 22, при появлении выходного сигнала которого срабатывает элемент 20. Выдержка времени элемента 22 выбирается больше суммы времен срабатывания/избирате-., лей 4, 5 и 6 логических элементов 9(10,11) , 12(13,24) ,16(17Д8) и 8 и 5 целом значительно меньше времени отключения выключателя, что положительно отличает данное решение от ранее известного.
Отключение трех фаз при коротком замьткании, не связанном с землей, и с отсутствием по линии электропередачи тока нулевой последова ельности, в результате чего не срабатывает первое реле тока нулевой последовательности 23, происходит через третий логический элемент ЗАПРЕТ 24. На запрещающие входы элемента 24 поступают сигналыОТ реле тока нулевой последовательности 23 и О.Т первого логического элемента ИЛИ 8, а на разрешающий - от релейной защиты. Если
. на разрешающем входё элемента 24 есть сигнал, а на запрещающих - сигналы отсутствуют, то на выходе этого элемента появляется сигнал, воздействующий на один из входов шестого логического элемента ИЛИ 20, в результате
(Чего подается команда на отключение трех фаз выключателя.
Отключение трех фаз при срабатывании двух (например при двухфазном коротком замыкании наземлю) или трех избирателей 4, 5 и б осуществляется за счет срабатывания второго порогового логического элемента 25, сигнал на выходе которого появляется при наличии не менее двух сигналов на его входах. Четвертый логический элемент И 26 воспринимает в данном случае сигналы от релейной защиты 1 и второго порогового элемента 25 и подает выходной сигнал на один из входов шестого логического элемента ИЛИ 20, Действующего на отключение трех фаз. В цикле ОАПВ в качестве самостоятельной защиты дополнительно к релейной защите 1 используется избиратель ранее поврежденной фазы. Это действи избирателей осуществляется через седьмой логический элемент ИЛИ 27, выход которого связан с одним из . входов пятого логического э лемента И 28. Другой вход элемента 28 связан с выходом третьего элемента выдержки времени 29, вход которого подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ 8. Один из входов элемента 27 связан с выходом релейной защиты 1, а другие входы - с выходами соответственно шестого 30, седьмого 31 и восьмого 32 логических элементов И, Входы логических элементов 30, 31 и 32 связаны соответствен но с выходами избирателей 4, 5 и 6, с выходами элементов 12, 13 и 14 фиксации подачи команды на отключение выключателей отдельных фаз и с выхо. дом второго реле тока нулевой последрвательности 33. Реле тока 33 имеет время возврата, меньше времени возврата избирателей, а выдержка времени третьего элемента выдержки времени 29 выбирается несколько большей времени отключения выключателя. Такое использование избирателей повышает селективность защиты, так как используется только один .избиратель, а также позволяет осуществлять отключение поврежденной фазы при одностороннем ОАПВ линии электропередачи на устойчивое повреждение, когда релейная дащита, например дифференциально-фазная, может оказаться по принципу действия нечувствительной при каскадном отключении поврежде- . ния. Отсчет выдержки времени для осуществления ОАПВ начинается с момента возникновения повреждения, что фиксируется реле тока чувствительной ступени токовой защиты нулевой после-, довательности 34, воздействующими на один из входов восьмого логического элемента ИЛИ 35. Другой вход логического элемента 35 связан с выходом пер вого логического элемента ИЛИ 8, за счет чего отсчет выдержки времени продолжается после отключения поврежденной фазы. Четвертый логический эле мент ЗАПРЕТ 36 фиксирует, что отключена только одна фаза, т.е. ОАПВ может быть разрешено за счет связи его запрещающего входа с первым пороговым логическим элементом 19. Если отключены две илитри фазы,то выходной сигнал элемента 19 запрещает,появление сигнала на выходе элемента 36. В случае отключения одной фазы выходной сигнал элемента 36 запускает четвертый логический элемент выдержки времени 37, выходной сигнал которого, в свою очередь, запускает элемент ограничения длительности сигнала 38, который подает кратковЕ еменную команду на включение выключате-. лей всех трех фаз. Время существования сигнала на выходе элемента 38 выбирается с запасом больше времени срабатывания выходного промежуточного реле цепи включения, в которой . должно быть самоудерживание до окончания операции включения, и с запасом меньше времени включения выклю-. чат§д1я.
При включении выключателя ключом 1Управления 39 или после окончания |цикла ОАПВ нужно запретить на время 20-30 с возможностью ОАПВ в случае, однофазного короткого замыкания на землю. С этой целью при включении выключателя или после окончания цикла ОАПВ через девятый логический элемент ИЛИ, 40 запускает элемент фиксации окончания цикла ОАПВ 41,выход которого связан с входами пятого логического элемента выдержки времени 42 и девятого логического элемента И 43. Другой вход логического элемента 43 связан с выходом релейной защиты, а выход - с одним из входов i-iecToro логического эле,Мента ИЛИ 20, воздействующего на отключение трех фаз и в соответствии сэтим запрет ОАПВ через элемент 19 Возврат всехэлементов фиксации 2, 16, 17, 18 и 41 осуществляется при подаче сигнала на их входы сброса. . Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого устройства ОАПВ обусловлена повышением уровня динамической устойчивости энергосистемы и надежности энергоснажения потребителей.
с
Формула изобретения
Устройство для однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи, снабженной блоком запуска резервирования отказа выключателей и блоком пуска многоступенчатой релейной защитой, содержащее (блок фиксации пуска устройства, пусковой вход которого предназначен для соединения с выходом релейной защиты,выход - с вводом первого элемента выдержки времени и с входами сброса элементов фиксации команды на отключение выключателей соответствующих фаз, причем выходы указанных элементов фиксации соединены с входами первого логичес,кого элемента ИЛИ и с входами первого порогового логического элемента,срабаты.вающсго при наличии на его входах не менее двух входных сигналов из трех, три избирателя поврежденных фаз, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого,второ го и третьего логических элементов И, причем вторые входы указанных логических элементов И подключены к выходу первого логическо-го элемента ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с-выходом первого логическо го элемента ИЛИ, выходы первого, второго и третьего логических элемен тбв И соединены соответственно с вхо дами второго, третьего и четрертого логических элементов ИЛИ,, выходы кот рых подключены к пусковым входам элементов фиксации команды на ртклю- чение выключателей соответствующих фаз и предназначены для подключения к цепям отключения выключателей каж дои фазы, а также к входам пятого ло гического элемента ИЛИ, выход которо го предназначен для соединения со схемой запуска блока резервирования отжаза выключателей, шестой логический элемент ИЛИ, выход которого подключен к входам второго, третьего и четвертого логических элементов ИЛ второй логический элемент ЗАПРЕТ,раз решающий вход которого предназначен для соединения с выходом релейной за щиты, запрещающий вход - с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход - с входом второго элемента вы держки времени, выход которого подключен к одному из входов шестог о логического элемента ИЛИ, третий логический элемент ЗАПРЕТ, два запрещающих входа которого соединены соответственно с выходами первого логического элемента ИЛИ и первого реле тока нулевой последовательности, разрешающий вход предназ:начен для подключения к выходу релейной защиты а выход - к одному из входов шестого логического элемента ИЛИ, четвертый логический элемент И, входы которого предназначены для соединения с выходом релейной защиты и выходом второго порогового логического элемента, а выход - « одним из входов шестого логического элемента ИЛИ, третий элемент выдержки времени, вход которс5го соединен с выходом первого логического элемента ИЛИ, а выход сродним из входов пятого логического элемента И, другой вход которого под ключен к выходу седьмого логического элемента ИЛИ, а выход - к одному из входов шестого логического элемен та ИЛИ, причем один из входов- седьмо го логического элемента ИЛИ предназначен для соединения с выходом релей ной защиты, четвертый логический элемент ЗАПРЕТ, запрещающий вход которого соединен с выходом первого порогового, логического элемента, а выход - .с входом четвертого элемента вьщержки времени, элемент ограничения длительности сигнала, вход -которого соединен с выходом четвертого элемента выдержки времени, а выход с цепью включения выключателей всех трех фаз, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени отключения однофазного короткого замыкания на землю, сокращения времени бестоковой паузы однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ и повышения надежности энергоснабжения потребителей, в него дополнительно введены шестой, седьмой, восьмой и дебятый элементы И, вось.мой и .девяты.й логические элементы ИЛИ, второе реле тока нулевой последовательности, конта,кт ключа управления выключателями, элемент фиксации окончания цикла ОАПВ, пятый элемент выдержки времени, причем входы шестого, седьмого и восьмого логических элементов И подключены соответственно к выходам избирателей трех фаз, к выходам элементов фиксации команды на отключение вьгключателей трех фаз, к выходу второго реле тока нулевой последовательности, а выходы соответственно - к входам второго, третьего, четвертого и седьмого логических элементов ИЛИ, восьмой логический элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами реле т.ока чувствительной ступени токовой защиты нулевой последовательности и первого логического элемента ИЛИ,, а выход с разрешающим входом четвертого логического .элемента ЗАПРЕТ, девятый логический элемент ИЛИ, один из вхо. дов которого подключен к выходу первого элемента вьщержки времени, другой - к контакту ключа управления выключателями, а выход - к пусковому входу элемента фиксации окончания цикла ОАПВ, выход которого соединен с входом пятого элемента выдержки времени и с одним из входов девятого логического элемента И,другой вход которого предназначен для подключения к выходу релейной защиты, а выход - к одному из входов шестого логического элемента ИЛИ, причем выход пятого элемента выдержки времени соединен с входом сброса элемента фиксации окончания цикла ОАПВ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 650147, кл. Н 02 Н 3/06 1973. 2.Богорад A.M. Назаров Ю.Г. Автоматическое повторное включение в энергосистемах. М., Энергия, 1969, с. 336.
