Фильтровое реле направления мощности

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ741415до делам изобретений н открытий(54) ФИЛЬТРОВОЕ РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ Изобретение относится к электротехнике, в частности к релейной защите линий электропередачи (ВЛ) и предназначено для применения в направленных высокочастотных зашитах и в направленных токовых защитах нулевой последователь 5 ности,Известны фильтровые реле направления мощности, состоящие из трансреакторов,1 О фильтров симметричных составляющих, частотных фильтров, органа сравнения электрических величин и устройства компенсации емкостного тока (ВЛ). Компенсация в реле осуществляется моделирова 15 нием емкостных токов линии и суммированием этих токов с линейными токами,подаваемыми на вход реле ЦДля обеспечения правильного действия зашиты при переходных электромагнитных процессах, сопровождающих повреждения на протяженных ВЛ, зависимость моделируемого тока от частоты должна соотла тствогзпть завися:алости от частоты 2реального емкостного тока (ВЛ), По П-образной схеме замещения участка протяженной ВЛ емкостной ток пропорционален напряжению на конце ВЛ и проводимости Уи . Моделировать Ут, в широком диапазоне частот практически невозможно, так как она выражается через гиперболические функции от частоты, однако удовлетворительные результаты могут быть получены при моделировании участка линии проводимостью конденсатора. При этом обязательно должны иметься частотные фильтры, с частотой среза ниже первого полюса функции емкостной проводимости ВЛ. В этом случае моделируемый емкостной ток равен 1- ,.оКмагде К - коэффициент, определяющий степень компенсации, О - напряжение в месте установки реле. Примененная в реле компенсация емкостного тока наглядна, легко рассчитываются уставки по компенсации, однако для осуществления ее требуется три конденсатора с малыми отклонениями емкости. Регулировка уста10 20 25 30 15 40 45 50 55 новки производится одновременным изменением числа витков специальных обмоток трех трансреакторов. Наличие, большого числа отводов компенсационных обмоток, определяемого заданной дискретностью регулировки уставки, затрудняетизготовление трансреакторов. Регулировок требуется три, причем неточностивыполнения отводов компенсационныхобмоток на разных трансреакторах приводят к появлению дополнительной несимметрии в токе,Наиболее близким по технической сушности к изобретению является реле направления мощности, состоящее из преобразователей тока в напряжение, фильтровнапряжения симметричных составляюших,фазоповоротных элементов, частотныхфильтров, дифференцируюшего звена, сумматора 2 ) .В этом реле направления мощностикомпенсация емкостного тока осуши:твляется получением величины, пропорциональной симметричной составляющей емкостного тока ВЛ, и суммированием ее свеличиной пропорциональной симметричнойсоставляюшей полного тока линии. Прииспользовании фильтров симметричныхсоставляющих с однофазным выходом требуется всего одна регулировка по установке компенсации, не вносяшая дополнительного небаланса в цепи тока, Проблема повышения точности настройки установки по компенсации и упрощения ее регулировки решена применением и целяхкомпенсации активных элементов, в частности, дифференцирующих звеньев.Однако применение дифференцируюшихактивных звеньев, склонных к самовозбуждению, связано с ухудшением помехоустойчивости всего устройства. Крометого, для правильного действия релепри переходных процессах необходимоиметь согласованные по переходным характеристикам цепи формирования электрических величин, пропорциональных токуи напряжению, подаваемых на орган сравнения. Это достигается испол ьзованиемв этих цепях идентичных фильтров напряжения симметричных составляющихи частотных фильтров, а преобразованиетока в напряжение производится с помошью трансреакторов, осуществляющихдифференцирование входного тока, Прииспользовании метода компенсации симметричных составляющих емкостного тока ВЛ требуется операция двойногодифференцирования, т.е, применение двух последовательно включенных аифференцируюших звеньев. Применение дифференцируюших звеньев второго порядка еше более ухудшает помехоустойчивость и усложняет реле.Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и упрощение реле,Поставленная цель достигается тем,что в реле направления мощности содержашее трансреакторы подключенные входами к измерительным трансформаторамтока, а выходами - к фильтру симметричной составляющей тока, фильтр симметричной составляюшей напряжения, подключенный входами к измерительным транс-форматорам напряжения, а выходом черезфильтр нижних частот и цепи напряженияк одному входу органа сравнения фаз,сумматор и фильтр нижних частот в цепи тока, дополнительно введен фильтр высших частот, подключенный входом к выходу фильтра симметричной составляющейнапряжения, а выходом к одному входусумматора, к другому входу которого подключен выход фильтра нижних частот вцепи тока, вход которого подключен квыходу фильтра симметричной составляюшей напряжение а выход сумматора подключен к другому входу органа сравнения фаз, выход которого является выходом устройства.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Устройство содержит преобразователи 1 тока в напряжение (трансреакторы); фильтры 2 и 3 симметричных составляющих в цепи тока и напряжения соответственно; фильтры 4 и 5 нижних частот; сумматор 8; орган 7 сравнения электрических величин; фильтр Я высших частот,Последовательно включенные трансреакторы 1, фильтр 2 напряжения симметричных составляющих, фильтр 4 нижних частот, сумматор 6, образуют канал тока, выходное напряжение которого пропорционально симметричной составляющей тока ВЛ, фильтр 3 напряжения симметричных составляюших и фильтр 5 нижних частот образуют канал напряжения, выходное напряжение которого пропорционально симметричной составляющей напряжения в месте установки реле на ВЛ. Выходные напряжения каналов тока и напряжения подаются на вход органа 7 сравнения электрических величин. фильтр 8 высших частот включен на выходе фильтра 3 напряжения симметричных составляющих в канале напряжь5 7414 ния. Выход фильтра хвключен на один из входов сумматора, а второй вход сумматора включен на выход фильтра 4 нижних частот в канале тока.При указанном включении элементов реле выходное напряжение сумматора, являющееся выходной величиной канала тока, пропорционально сумме симметричной составляющей полного тока ВЛ и симметричной составляющей части ем О костного тока ВЛ. Последняя составляющая имеет такую же зависимость от частоты, как и емкостной ток ВЛ, соответствующий последовательности при замещении ликии по П-образной схеме замещения . 15 с сосредоточенными параметрами.Фильтр нижних частот имеет передаточную функцию .следующего видаС 1 Кфн 4 аИ фН 4фсШ щ а фильтр высших частот -+ йчва жб зфсрвн(Р) гг 25Р +юсрь 4 фсрвлжв 4 30 Э 5 фильтровое реле направления мощности, содержащее трансреакторы подключенные входами к измерительным трансформато рам тока, а выходами к фильтру симметричной составляющей тока, фильтр симметричной составляющей напряжение подключенный входами к измерительным трансформаторам напряжения, а выходом через фильтр нижних частот в цепи напряжения, к одному из входов органа сравнения фаз, сумматор и фильтр нижних частот в цепи тока, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и упрощения реле, дополнительно введен фильтр высших частот, подключенный входом к выходу фильтра симметричной составляющей напряжении и выходом к одному входу сумматора, к другому входу которого подключен выход фильтра нижних частот в цепи тока,где Арн 4 и Арв 4- модули коэффициента передачи фильтров при Со =о,И Ю=Чв 4: УРН И О-,В 4частоты среза ФН 4.и ФВ 4,При условии Ю Йрв, и ЗРн 4 пв 4передаточные функции обоих фильтров от-.о . гличаются на величину Арв 4 Р Апн 4 рн 4следовательно, в этом случае напряжение на выходе ФВЧ 8 щопорциональнодважды продифференцированному выходному напряжению ФНЧ 5. Таким образом,ФВЧ выполняет функцию ФНЗ и двойногодвференцирования, но выполняетсяна одном ОУ и является устойчивым 40звеном.Так как ФВЧ обладает одновременнои дифференцируюшими, и интегрирующимисвойствами, то он имеет гораздо более45высокую помехозащищенность и меньшуюсклонность к самовозбуждению, чем двапоследовательно включенных дифференцируюших звена. Амплитудно-частотнаяхарактеристика ФВЧ не имеет подъема50в области высоких частот, следовательно,независимо от скорости изменения сигнала на выходе фильтра 2 симметричныхсоставляющих, выходное напряжение фильтра 8 не превышает мгновенного зна 55чения входного напряжения (при коэффициенте передачи ФВЧ . при промышленной частоте меньше единицы). Благодаря атому отсутствует опасность выхода 15 6ОУ фильтра 8 в режим ограничения выходного напряжения и искажения информации при этом, что нельзя гарантировать для диференцируюших звеньев.При реализации ФВЧ на ОУ с много- контурной обратной связью его цепи содер жат три конденсатора, два резистора и один ОУ.Упрощение предлагаемого устройстваобуславливается меньшим количеством применяемых ОУ за счет исключения дифференцируюших звеньев. Указанное включение ФВЧ позволяет улучшить динамические характеристики фильтрового реле направления мощности, так как отсутствует искажение информации в цепях компесации емкостного тока ЛЭП за счет ограниченного динамического диапазона ОУ. Это увеличивает надежность несрабатывания защит, в которых применяется предлагаемое реле при внешних повреждениях и коммутациях на протяженных Ил сверхвысокого напряжения. Повышение помехоустойчивости реле повышает надежность несрабатывания зашит и в неаварийных режимах работы ВЛ. Ложные отключения ВЛ сверхвысокого напряжения, связывающих энергосистемы, могут проводить к значительным убыткам народному хозяйству страны.Уменьшение количества применяемых ОУ повышает .общую надежность реле и удешевляет его. Формула изобретения7 741вход которого подключен к выходу фильтра симметричной составляющей тока, авыход сумматора подключен к другомувходу органа сравнения фаз, выход которого является выходом устройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 41 5 81. Левиуш Л, И. и лр. Быстюдеиствукицее реле напропонии могииости обратной последовтел ьности Электричествоо, 1972, М 6,2. Авторское свидетельство СССРпо. заявке И 2485558/25-07,кл. Н 02 Н 3/32, 1977.Составитель Т. Шегольковаактор 10. Петругико 1 ехред Л(. Кастелевич Корректор М.,гемчик3 кз 3333/9 Тираж 783 Годпис ное ЦНИ 1 Государственного комитета СССР по цепам изобретений и открытий,113035, Москв, Х(-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал 1 "1 тегг, г, Ужгород, ул, Проектная, 4