Устройство для выбора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях в линиях электропередачи переменного тока

(72) Авторы изобретения Ф.гОрдена Октябрьской Революции Всесоюзный -.гОсударственный проектно-изыскательский инсттмутэнергетических систем и электрических сетей(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫБОРА ПОВРЕЖДЕННОЙ ФАЗЫ ПРИ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ 5 ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАИзобретение относится к электро" технике и может использоваться в уст ройствах релейной защиты линий электропередачи переменного тока, и в частности в устройствах однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), в дистанционных защитах от однофаэных коротких замыканий.и др.Известно устройство выбора поврежденной фазы, выполненное на базе реле сопротивления Ч характеристикой в виде двух пересекающихся окружностей 1.Недостатком указанного устройства является его ограниченная чувствительнось к переходным сопротивлениямеИзвестны также устройства, в которых для выбора поврежденной фазы используются фазовые соотношения между симметричными составляющими тока или напряжения, а также между симметричными составляющими тока или напряжения и полными величинами фазного или линейног напряжения 2.Как правило, указанные устройства 25 выполняются двухступенчатыми, где на первой ступени обычно производится выбор особой Фазы, а на второй - с учетом выбранной особой фазы фиксируется поврежденная фаза. 30 Общим недостатком таких устройстй является зависимость их работы от нагрузочных режимов, места короткого замыкания и наличия переходного сопротивления в месте короткого замыка. ния.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство выбора поврежденной фазы при несимметричных коротких замыканиях на землю, содержащее датчики фазных токов, выходы которых подключены к трехфаэному фильтру токов обратной последовател ности, выходы которого подключены к одним входам блоков сравнения электрических величин по фазе, другие входы которых подключены к датчику тока нулевой последовательности, а также блоки сравнения электрических величин по фазе, одни входы которых подключены к выходам трехфазного фильтра напряжения прямой последовательности, а другиек Фильтру напряжения обратной последовательности,Выбор поврежденной фазы произво" дится в том случае, если одновременно угол сдвига фаз между симметричными составляющими тока обратной и нуле 1001276ному значению, выходы которых через элементы памяти подключены к другим входам упомянутых логических элементов И, к третьим входам которых под 65 вой последовательности меньше 90 ф,а угол сдвига Фаз между симметричиымн составляющими напряжения прямойн обратной последовательности боль,ше 90 д 3.Недостатком известного устройства 5является его низкая селектинностьпри удаленных коротких замыканиях иугла первдачй, близких к 90 ф, чтохарактерно для длинных сильно нагруженных линий электропередач. 10В этом случае угол между напряжением прямой и обратной последователь.ности н месте включения устройстваможет приближаться к 90 как при однофазных, так и .при двухфазных 15коротких замыканий на землю, т.е.устройство н указанных условиях может не различать однофазные и двухФазные короткие замыкания на землюи функционировать неправильно.Причинойнеправильной работы является искажающее влияние токон нагрузки, которые представляют собойсистему прямой последовательности.Цель изобретения - повышение селективности работы устройства выбораповрежденной фазы при однофазныхкоротких замыканиях,Поставленная цель достигается тем,что н устройство для выбора поврежденной Фазы при однофазных коротких З 0замыканиях в линиях электропередачпеременного тока, содержащее измерительные преобразователи, тока, под"ключенные выходами к входам трехфазного Фильтра токов обратной последовательности, ныходы которого подключены к одним входам трех элементовсравнения электрических величин поФазе, к другим входам которых подключены выходы Фильтра тока нулевой 40последовательности, три логическихэлемента И, один вход каждого из которых подключен к одному из выходовсоответствующего элементасравненияэлектрических величин по Фазе и три 45исполнительных органа, каждый иэ ко-. торых подключен к выходу соответству-ющего элемента И,. дополнительно вне"дены блок запрета, три элемента памяти, три элемента сравненияэлектрических : величин по абсолютному начению и блок формирования аварийных составлянлщих Фазных и линейных токов, при этом блокформирования аварийных составляющихфазных и линейных токов подключен .входами к выходам измерительных првобразователей тока, а выходами аварийных составляющих Фазных и линейныхтокон каждой из фаэ подключен к входам соответствующих элементов сравне"60ния электрических величин по.абсолютключены выходы блока запрета, под"ключенного входами к другим выходамэлементов сравнения электрическихвеличин по Фазе.На Фиг. 1 изображена функциональная схема устройства выбора повреждвнной фазы при однофазных короткихзамыканиях на землю в линиях электропередач переменного тока, на фиг. 2 принципиальная схема блока запрета.Устройство содержит измерительныепреобразователи 1-3 фазных токов, имеющие два выхода,.один иэ которых подключен к входам трехфазного фильтра 4 токов обратной последовательности, три выхода которого подключены к одним входам элементов 5-7 сравнения электрических величин по фазе, другие входы которых подключены к выходам Фильтра 8 тока нулевой последовательности, блок 9 запрета и логические элементы И 10-12.Другие выходы измерительных преобразователей фазных токов 1-3, подключены к входам блока 13 формиронания, аварийных составляющих Фазных и линейных токов, шесть выходов которого попарно подключены к элементам 14"15 сравнения электрических величин по абсолютному значению,выходы которых через элементы 17-19 па; мяти подключены к другим входам логических элементов И 10-12, третьи входы которых подключены к выходам блока 9 запрета, а выходы - к исполнительным органам 20-22.Устройство работает следующим образом.Преобразователи 1-3 фазных токов подключены к трехфаэному фильтру 4 симметричных составляющих обратной последовательности, который выделяет симметричные составляющие токов об" ратной последовательности Фаз А, В, С, т. е, 1- щ и 1, которые подводятся к элементам 5-7 сравнения электри. ческих величин по Фазе, иа вторые входы которых подводится величина, пропорциональная току нулевой последовательности 1 О от Фильтра 8 тока нулевой последовательности.сигнал на выходе элементов 5-7 сравнения электрических величин, по Фазе появится только в том случае, если угол между векторами токов обратной и нулевой последовательности близок к нулю. Такое фаэовое соотношение между симметричными составляющими токов обратной и нулевой последовательности имеет место для особой фазы, т.е. для поврежденной фазы при однофазном коротком замыкании и неповрежденной - при двухфазном коротком заьыкании на землю.Таким образом, при симметричных коротких,замыканиях сигнал срабатывания появится на выходе того элемента 5-7 сравнения электрических величин пофазе, который соответствует особой фазе.Для того, чтобы отличить однофазные короткие замыкания от двухфазных коротких замыканий на земпю, используются количественные соотношения между аварийной составляющей в токе особой фазы и аварийной составляющей разности токов двух других фаз (линейного тока): прн однофазном коротком замыкании аварийная состав ляющая тока особой фазы ( в данном случае поврежденной )пропорциональна току короткого замыкания, в то время как аварийная составляющая разности токов двух других Фаз близка к нулю, 15 а при двухфазных коротких замыканиях на землю аварийная, составляющая в токе особой Фазы ( неповрежденной ) значительно меньше аварийной составляющей разности токов двух других 20 Фаэ.С.целью выявления поврежденной фазы вторые выходы датчиков фазных токов подводятся к блоку Формирова.ния аварийных составляющих Фазных и 25 линейных токов.Выделение аварийных. составляющих может быть произведено известным спо собом в схеме с использованием инерционных элементов: линии задержки, частотного фильтра, фазоповоротных звеньев и др.Выделенная аварийная составляющая каждого иэ Фазных токов и аварийная составляющая разности токов двух других фаз попарно подводятся к элементам 14-16, сравнения электричес" ких величин по абсолютному значению, сигнал на выходе которых появляется только в том случае, если аварийная составляющая фазного тока преобладавт над аварийной составляющей линейного тока (разности токов двух других Фаэ).Сигналы с выходов блоков 14-16 сравнения электрических величин по 45 абсолютному значению через блоки 17 памяти поступают на одни входы логических элементов И 10-12, на другие входы которых поступают сигналы с выходов элементов 5-7 сравнения электрических величин по фазе.Сигнал на выходе логических зле ментов 10"12 может появиться только в том случае, если на один его вход поступит сигнал,.Фиксирующий особую 55 Фазу, а на другой " сигнал, фиксирующий преобладание аварийной составляющей Фазного тока особой Фазы над аварийной составляющей разности токов двух других фаз, что соответствует однофаэному короткому замыканию на данной фазе.При этом производится воздействие на соответствующий исполнительный орган 20-22. При двухфазных коротких замяканиях на землю сигнала ва выходе логи" чвских элементов И 10-12 не появляются.Блок 9 запрета служит для повьадения селективности работы устройства при двухфазных коротких замыканиях на земпю через большое переходное сопротивление, когда возможно срабатывание элементов 5"7 сравнения электрических величин по Фазе по двум каналам: по каналу особой фазы, и каналу отстающей (по сравнениюс особой) Фазы.Схема блока 9 представлена на фиг. 2., где 23-25 логические элементы И, на которых осуществляется циклическая блокировка каналовНа входах и выходах логических элементов И 23-25 показаны логические сигналы "0" и "1 ф в нормальном режиме.Разрешающий сигнал "0" на выходе элементов 23-25 появляется только в том случае, если на его обоих входах одновременно существуют логические сигналы "1" . Блоки 26-28 представляют собой логические элементы НЕ и служат для согласования входны сигналов логических элементов И 10- 12.Таким образом, устройство убора поврежденной фазы при однофазных коротких замыканиях в линиях электропередач переменного тока обладает. высокой селективностью. На работу устройства не влияет нагрузочный режим,так как оно реагирует только на аварийные составляющие Фазных и линейных токов,формула изобретенияУстройство для выбора поврежденной фазы при однофазных коротких эажканиях в линиях электропередачи переменного тока, содержащее измерительные преобразователи тока, подключенные одними выходами к входам трехфазного фильтра токов обратной последовательности, выходы которого подключены к одним входам трех элементов сравнения электрических величин по фазе, к другим входам которых подключены выходы Фильтра тока нулевой последовательности, три логических элемента И,один вход каждого из ко.торых подключен к одному из выходов со .ответствующего элемента сравнения электрических величин по фазе,и три исполнительных органа, каждый из которых подключен к выходу соответствующего элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения селективности работы устройства, дополнительно введены блок запрета, три элемента памяти, три элемента сравненияэлектрических величин по абсолютномузначению и блок формирования ";варийных составляющих фаэных н линейныхтоков, прн этом блок Формированияаварийных составляющих фаэных и линейных токов подключен входами кдругим выходам измерительных преобраэователей тока, а выходами аварийныхсоставляющих фаэных и линейных токовкаадой из фаэ подключен к входам соответствующих элементов сравнения 10электрических величин по абсолютномузначению, выходы которых через элементы памяти подключены к другим входам упомянутых логических элементов К, к третьим входам которых подключе 1 ны выходы блока запрета, подключенного входами к другим выходам элемен.тов сравнения электрических величинпо фазе.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Техническое описание и инструк.ция по эксплуатации Панель типаАПВУЧ", ОБК 469.517-02.2. Атабеков Г.И. Теоретическиеосновы релейной защиты высоковольтных сетей, М., Госэнергоиздат,1957,3. Авторское свидетельство СССР9 610224, кЛ. Н 02 Н 3/26, 1976.1001276 г Составитель Т.ЩегольковаРедактор Ь. Власенко Техред И.Тепер Корректор Л. Бокща Филиал ППП фПатент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 Закаэ 1430/65 ВНИИПИ по д 113035, Тираз 615осударственноам иэобретениосква, %-35,комит откр ушская