Устройство для дифференциальной защиты длинных и настроенных линий электропередачи с использованием параметров линии

1 558344 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное авт. свид 51) Ч К 162398,0 Заявлено 29.07,75 исоедииением заявки М Государственный комитет Совета Министров СССР 23) Приорите 53) УДК 621 Л 16.92083.8) Опубликовано 15.05.7 Бюллетень ло делам нзабретении и открытий(72) Авторы изобретения Фабрик С.Г о ур в, Т. Б. Заславская, Л, И. Пуши В. Н. Чувычин ский ордена Трудового Красного Зн т, Сибирский научно-исследовательи Новосибирский электротехнич ева 1) Заявител амени политехнический кий институт энергетикиеский институт инст(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛИННЫХ И НАСТРОЕННЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ30 Изобретение относится к области релейной защит и предназначено для защиты длинных и настроенных линий электропередачи.Известны устройства защиты линии электропередачи, основанные на сравнении электрических величин по концам линии в дифференциальные защиты. В силу особенностей режимов короткого замыкания на длинных и настроенных линиях известные устройства не пригодны для их защиты. Так, например, установившееся значение тока короткого замыкания в длинных линиях мало отличается от тока нормального рекима, и существующие защиты плохо различают нормальный режим и реким короткого замыкания на линии. Кроме того, при коротком замыкании в напряжении и токе содержатся свободные гармонические колебания разной частоты, в том числе и близкой к промышленной, приводящие к неправильному действию защиты.Известна дифференциальная защита с использованием параметров электропередачи, приемлемая для защиты длинных и настроенных линий электропередачи (1).Эта параметрическая защита содержит датчики тока и напряжения, установленные в конце защищаемой линии, подключенные на блок формирования сравниваемой величины конца линии, выход которого через блок преобразования и передачи информации, канал связи (телеканал) и блок приема и передачи информации связан с одним входом сумматора, на второй вход которого через блок задержки подсоединен выход блока формпрова ния сравниваемой величины начала линии, квходу котОрОгО ПОдкл 1 Очен датчик тока, установленный в начале защищаемой линии. Блок формирования сравниваемой величины конца линии содержит фильтры симметричных со ставляющих, элементы, моделирующие параметры А, В, С, В линии етырехполОсинка,Защита реализует одно из уравнений четырехполюспика15 У.=АЙ" +В 1 ц или =- СУ.+Иц,где индексы 1 и 11 означают соответственно начало и конец защищаемой линии.По техническому выполнению и решаемым задачам это устройство является ближайшим к предлокепноз 1Однако действие защиты в указанном исполнении будет зависеть от наличия свободных гармонических колебаний в токе короткого замыкания. Прп выполнении блоков формирования сравниваемых величин по указанной схеме, защита обладает большими габаритами и большим потреблением, что не позволяет включать защиту на маломощные новые датчики тока и напряжения, малой надежностъ 10.1 - СУ - Р 1",40 Для повышения чувствительности и надежности путем исключения влияния свободных гармонических колебаний в токе короткого замыкания в предлагаемом устройстве блоки формирования сравниваемых величин выполнены на операционном усилителе с пассивным трехполюсником в цепи обратной связи, имеющим амплитудно-частотную передаточную функцию с явно выраженным резонансом, например двоЙным Т-образным мостом, и с пассивными параллельно соединенными трехполюсниками на входе усилителя, число которых определено количеством фаз защищаемой линии электропередачи и количеством замеряемых электрических величин,На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства,Устройство содержит операционный усилитель 1, на вход которого включены шесть пассивных трехполюсников 2 - 7, пассивный трехполюсник 8 в цепи обратной связи операционного усилителя 1, элемент преобразования и передачи информации 9, элемент приема и преобразования информации 10, сумматор 11 на операционном усилителе, операционный усилитель 12, на вход которого включено параллельно три пассивных трехполюсника 13 - 15, пассивный трехполюсник 16 в цепи обратной связи операционного усилителя 12, блок задержки 17, усилительный элемент 18, схема сравнения абсолютных значений 19 и реагирующий орган 20, включенный на выход схемы сравнения 19,Устройство работает следующим образом, Ток одного конца линии выражается через напряжение и ток другого конца линии и коэффициенты С и Р линии четырехполюсника известным в электротехнике уравнением1=СУ +Р 1 где индексы 1 и П означают определенный конец линии.Уравнение справедливо для фазных, линейных токов и напряжений, а также для симметричных составляющих этих же величин.Представляется возможным выполнить на одном операционном усилителе схему, форми. рующую величину Сбц+Р 1 ц, Искомая величина представляется в виде СУ + Р 1: Я 0 А + К 2 УВ + 1 з 11 С +Умножение Уц и 1 ц соответственно на С и Р учитывается в комплексных коэффициентах К. В комплексных коэффициентах учитывается и возможность построения фильтра симметричных составляющих,Три фазных тока и три фазных напряжения преобразуются шестьо трехполюсниками и подаются на вход операционного усилителя для формирования электрической величины СЮ+РР 1,5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 60 65 Фязные няпр 515 ксния и токи конца зяцищяемого участка подают на соответствующие входы 2 - 7 операционного усилителя 1, Соответствующий выбор пассивного элемента 8 в цепи обратной связи, имеющий резонансную амплитудно-частотную характеристику, позволяет обеспечить свойства частотной избирательности блока, получить на этом же усилителе и полосовой фильтр, выделяющий первую гармонику напряжения,Таким образом, на выходе операционного усилителя имеется напряжение, пропорциональное первой гармонике величины С 111 г+ +Р 1 ц, причем, в зависимости от выбора проводимости элементов 2 - 7 усилитель представляет собой одновременно и требуемый фильтр (прямой или обратной последовательностей, комбинированный),Сформированное напряжение, пропорциональное величине С 11 ц+Р 1" подается на вход элемента преобразования и передачи информации 9 и затем по каналу связи, например УКВ-каналу, значение С(1 ц+Р 1 ц достигает начала линии и подается на вход сумматора 11.Фазные токи начала линии подаются на соответствующие входы 13 - 15 операционного усилителя 12. Аналогично усилителю 1 на выходе операционного усилителя 12 имеется напряжение, пропорциональное первой гармонике тока Р требуемой последовательности. Это напряжение через устройство задержки 17, задерживающее сигнал на время передачи информации по каналу связи, подается на второй вход сумматора 11. На выходе сумматора имеется напряжение, пропорциональное вели- чине В нормальном рабочем режиме и при внешних коротких замыканиях значения коэффициентов С и Р реальной линии идентичны значению моделирующих коэффициентов С и Р. Выполняется равенство 11=СЕ/ц - .01 ц и на выходе сумматора отсутствует сигнал.При коротком замыл(анни в зоне защиты изменяется значение коэффициентов С и Р реальной линии четырехполюсника и на выходе сумматора 11 появляется напряжение, пропорциональное Р - СВ - Р 1 ц, которое через усилитель 18 подается на вход схемы сравнения абсолютных значений 19, в которой сравнивается с напряжением, пропорциональным 1. При выполнении неравенства (Р -- Сбц - РР) К)Р, где К - коэффициент усиления усилителя 18, схема сравнения 19 выдает сигнал на реагирующий элемент 20, после чего происходит отключение защищаемой ликии.Аналогично можно реализовать уравнение четырехполюсника 0=А И+В 1 ц. В этом случае на вход операционного усилителя 12 подается напряжение (Р, а в комплексных ко 558344эффициентах К, - К, пассивных трехполюснпков 2 - -7 учитывается 1.осие ня Л и В.Выполнение блоков формирования сравниваемых величин на операционном усилителе с указанным включением пассивных трехполоспиков для параметрической защиты делает возможным пспользованис защиты для длинных и настроенных линий электропередачи, при этом исключается влияние свободных гармонических колебаний в токе короткого замыкания. В значительной степени снижается потребление мощности и уменьшаются габариты устройства,бор мула изобретенияУстроиство для дифференциальнои защиты длинных и настроенных линий электропередачи с использованием параметров линии, содержащее датчики тока и напряжения, установленные в конце защищаемой линии, подключенные на блок формирования сравниваемой величины конца линии, выход которого через блок преобразования и передачи информации, канал связи и блок приема и передачи информации связан с одним входом сумматора, на второй вход которого через блок задержки подсоединен выход блока формировянпя сравниваемой величины на длд лпппп., к вхо,и, оторого подключен датчик тока, установленный в начале загцищаемой линии, отлич а ющсеся тем, что, с целио повыше нпя чувствительности и надежности путем исключения влияния свободных гармонических колебаний в тосе короткого замыкани 5, казанные блоки формирования сравниваемых величин выполнены на операционном усилите ле с пассивным трехполюсником в цепи обратной связи, имеющим амплитудно. частотную передаточную функцию с явно выраженным резонансом, например двойным Т-образным мостом, и с пассивными параллельно соедп пенными трехполосинками на входе сплитсля, число которы определено количеством фаз защищаемой линии электропередачи и количеством замсрясмы электрических величин.9Источник информации, принятый во нпмдппс прп экспертизе.1. Т. Б., Заславская, Л. И. Пушкарев,Ю. Ф. Королок. ; Релейная здптптя с испол.- 25 зовднием параметров электропередачи, Труды Сиб, НИИЭ, вып. 11, Новоспопрск, 1968 (прототип).