Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты

(51)5 Н 02 Н 3/28 ИОАН БРЕ 4М АВТОРСКОМ ВУ ДЕТЕЛ 11 ное этичес ная защит истем. - М.с. 479. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Карельское районкое управление(57) Иэобретение относится к электротехнике и предназначено для испольэования в качестве быстродействующей защиты воздушных линий электропереданапряжением 110-500 кВ от всех видовкоротких замыканий. Цель изобретенияповышение селективности и надежностифункционирования дифференциально-Фазной защиты. Цель достигается путемосуществления непрерывного контролявысокочастотного тракта защиты. Дляэтого в устройстве осуществляетсянепрерывный обмен высокочастотнымисигналами обоих полукомплектов защиты. Исправное состояние полукомплектов защиты контролируют пороговыэлементы 9 и 10.При съеме состоянияэтих пороговых элементов с выдержкой времени производится блокировкадействия защиты элементом 13. 1 ил.50 Изобретение относится к релейнойзащите электрических систем и можетиспользоваться в качестве быстродействующей защиты воздушных линийэлектропередачи напряжением 110-500 кВот всех видов коротких замыканий (к.з,елью изобретения является повышение селективности дифференциальнофазной высокочастотной защиты (ДФВЗ) 10и повышение надежности функционирования путем непрерывного контролявысокочастотного тракта защиты.На чертеже представлена блок-схема устройства ДФВЗ. 15Устройство ДФВЗ содержит фильтр1 тока манипуляции, который связанс датчиками тока, орган 2 манипуляции, пусковой блок 3, который связанс датчиками тока и .напряжения 1, высокочастотный передатчик 4, высокочастотный приемник 5, орган 6 сравнения фаз, исполнительный блок 7,элемент И 8, первый пороговый элемент 9, второй пороговый элемент 10, 25третий пороговый элемент 11, элементПАМЯТЬ 12, ключевой элемент 13. Крометого, на чертеже изображены не относя"щиеся непосредственно к ДФВЗ, но имеющие с ней связь, выключатель 14 идругие устройства 15 блокировки,Устройство ДФВЗ работает следующим образом.По концам линии электропередачирасполагаются два одинаковых полукомплекта защиты. В нормальном режимепередачи мощности по линии между полукомплектами, точнее между паройпередатчик - ВЧ приемник (4-5) идет непрерывный обмен сигналами, фильтр 1 40тока манипуляции выделяет необходимыесимметричные составляющие тока , получаемого от датчиков тока. Фильтр,как правило, комбинированный, например, он может быть фильтром токов 45прямой и обратной последовательности.В тех случаях, когда защищаемая линия электропередачи достаточно длинная, фильтр может содержать устройство компенсации, которое преобразует токи датчиков или токи вьщеленныхпоследовательностей в некоторые условные токи, соответствующие какой-либоточке, линии, например, середине. Такое преобразование необходимо поскольку емкостная проводимость длинной55линии делает токи по концам линиинеодинаковыми, условный ток, приведенный, например, к середине линии,будет одинаковый. Ток из фильтра 1 попадает в орган 2 манипуляции, который преобразует ток в напряжение такой величины, которой удобно управлять ВЧ передатчиком 4, который в результате посылает ВЧ манйпулированный сигнал на противоположный конец линии. На обоих концах линии передатчики постоянно за. - пущены, но не на полную мощность (максимальную), обеспечивая этим запас по отношению к затуханию, при котором защита становится неработоспособной. В манипулированном сигнале содержится информация о фазе тока, получаемого от датчиков тока. Описанный процесс происходит на обоих концах линии электропередачи.На вход приемника 5 поступают два сигнала, один от собственного передатчика 4, другой от передатчика 4, расположенного на противоположном конце линии. Поскольку каждый из этих сигналов манипулированный, он состоит из чередующихся ВЧ-импульсов и пауз, При этом возможны два варианта настройки приемопередатчиков 4 и 5, Первый вариант, выделенным полупериодам тока линии, например положительным, соответствует отсутствие ВЧ-сигнала на выходе ВЧ передатчика 4 и отсутствие тока выхода (тока приема) ВЧ приемника 5, и наоборот отрицательным полупериодам тока линии или отсутствию его соответствует наличие ВЧ-сигнала на выходе передатчика 4 и наличие тока выхода приемника 5. Такая система общепринята, в принципе она применима и для предлагаемого устройства ДФВЗ, Однако для предлагаемого устройства ДФВЗ предпочтительным является другое соответствие и натсройка ВЧ приемника,5 и ВЧ передатчика 4, Вьщеленным полупериодам тока линии, например положительным, соответствует наличие ВЧ сигнала на выходе передатчика 4 и наличие тока выхода приемника 5, и наоборот, отрицательным попупериодам тока линии или отсутствию его соответствует отсутствие ВЧ-сигнала на выходе передатчика 4 и отсутствие тока выхода приемника 5. Преимущество такого соответствия заключается в том, что наличию тока линии электропередачи соответствует наличие тока приема и любая неисправность в любом элементе будет приводить к уменьшению или ис 516369 чезновению тока приема, а это будет . служить информацией о возникшей неисправности.Если принять второй вариант соответствия, то в рассматриваемом нор-5 . мальном режиме передачи мощности ток выхода приемника 5 будет максимален, постоянен по величине, т.е. он не будет содержать переменной составляющей. Пороговый элемент 9, реагирующий на величину тока приема, будет в сработавшем состоянии, а пороговый элемент 10, реагирующий на наличие переменной составляющей тока приема, будет в несработанном состоянии. Такое состояние элементов 9 и 10 будет говорить об несправности устройства ДФВЗ в целом и о его готовности к действию. Выход пороговых элементов 20 9 и 10 действует на элемент ПАМЯТЬ 12, который помнит нормальное состояние пороговых элементов 9 и 10 в течение заданного времени, достаточного для действия ДФВЗ, В свою очередь эле мент ПАМЯТЬ 12 подает разрешаюшую команду в ключевой элемент 13 на все время запоминания. Таким образом осуществляется непрерывный контроль исправности всего тракта ДФВЗ от источников тока 1 одного полукомплекта защиты, расположенного на одном конце линии электропередачи,до источников тока 1.другого полукомплекта, расположенного на другом конце линии, Такая система непрерывного контроля 35 позволяет отказаться от чувствительных пусковых органов известной защиты, осуществляющих пуск высокочастотных передатчиков 4, и перевести передат-, чики 4 в непрерывный режим работы 40 При возникновении неисправности в любом месте тракта на нее немедленно реагируют элементы 9 и 10, снимают сигнал с элемента ПАМЯТЬ 12, который снимает разрешающий сигнал с ключевого элемента 13, который после этого блокирует прохождение команд через него, одновременно он может давать предупреждающий звуковой или световой сигнал.1Для исключения необоснованного вывода из работы ДФВЗ при режимах работы линии электропередачи с малыми и нулевыми нагрузками, при которых55 токи 1 становятся по величине недостаточными для надежной манипуляции, используется третий пороговый элемент 11, который в случае снижения 176или исчезновения тока линии, а следовательно и напряжения манипуляцииь воздействует на элемент ПАМЯТЬ 12 так, что он предотвращает блокировку защиты через ключевой элемент 13,При возникновении внешнего к,з. в токе линии появляются симметричные составляющие, характерные для данного вида к.з, Они выделяются фильтром 1 тока манипуляции, при необходимости там же преобразуются в условные токи линци, в органе 2 манипуляции токи преобразуются в напряжение," которым удобно управлять (манипулировать) ВЧ-сигналом передатчика 4, Аналоговый процесс происходит и на другом . конце . линии. Поскольку токи противоположных концов короткой линии электропередачи или условные токи длинной линии электропередачи равны по величине и противоположны по фазе (по крайней мере в пределах допустимой погрешности), то суммарный ВЧ-сигнал на входе приемника 5 не имеет пауз и ток его выхода без скважностей и максимальный. Это означает, что первый и второй пороговые элементы 9 и 10 не изменяют своего состояния. Отключения линии однако не происходит, потому что не срабатывает орган 6 сравнения фаэ, поскольку токи 1 по концам линии находятся в зоне блокировки. И хотя пусковой блок 3 может сработать с одной из сторон линии электропередачи или даже с двух сторон, элемент И не передает сигнал, так как для его срабатывания необходим подвод сигналов с двух сторон одновременно. Для повышения надежности несрабатывания ДФВЗ при внешний к.з. предусмотрено воздействие пуско" вого блока 3 на увеличение мощности высокочастотного передатчика 4.Если к.з. возникает на самой защищаемой линии, то симметричные составсляющие тока 1, выделяемые фильтром 1. тока манипуляции, также преобразуются в напряжение в органе 2 манипуляции, которое управляет ВЧ - сигналом передатчика 4.Аналогичные процессы происходят и на другом конце линии. Однако теперь токи 1 разных концов линии отличаются по величине, а по фазе отличие близко к 180 , т.е. они близки к противофазе. В частном случае ток одного из концов линии может быть равен нулю, если линия тупиковая, а нагрузка не создает токов к.зВажно то,1636917 Формула изобретения что в любом случаесуммарный ВЧ-сигнал на входе высокочастотного прием-ника 5 теиерьииеет скааииости,сиедоаательно, имеет скважности и ток. выходаприемника 5, При таком токе приемникасрабатывают орган 6 сравнения фаз йвторой пороговый элемент 10, посколь-ку наличие скважностей говорит о появлении переменной составляющей токаприема, Первый пороговый элемент 9может перейти в несработавшее состояние, поскольку при этом средняя величина тока приема снижается. Этимснимается сигнал с элемента ПАМЯТЬ 12,15но последний в течение заданного времени не снимает разрешающего сигналас ключевого элемента 13. В течениеэтого времени успевают сработать пусковой блок 3 и орган 6 сравнения фаз., 20 Получив одновременно два сигнала,элемент И 8 посылает сигнал к ключевому элементу 13 и, поскольку с него еще не снят разрешающий сигнал от элемента ПАМЯТЬ 12, через него идет25 сигнал на исполнительный блок 7, который производит отключение линии или запуск других устройств защиты и автоматики, например; устройства однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), Если перед возникновением к.з. линия была с нулевой нагрузкой, то третий пороговый элемент 11, контролирующий в конечном итоге переток по линии, обеспечивает срабатывание элемента ПАМЯТЬ 12 и дальнейшее функционирование ДФВЗ.Если линия оборудована ОАПВ, тодействие ДФВЗ при междуфазных к.з,происходит на отключение трех фаз ли 40 нии, При однофазном к.з. на землю ДФВЗ действует на ОАПВ, через которое отключается поврежденная фаза и линия переходит в неполиофазный режим.В этом режиме, несмотря на наличие всех симметричных составляющих и запуск пускового блока З,отклю. чения не происходит, поскольку токи манипуляции находятся близко к противофазе и орган б сравнения фаз надежно не работает. При возникновении50 к.з. в неполнофазном режиме немедленно срабатывает орган 6 сравнения фаз и происходит отключение поврежденнойлинии.с 5При трехфазном двухстороннем отключении линии электропередачи токи линии в принципе равны нулю. Если измерительные трансформаторы напряжения (датчики напряжения) подключены к линии, то напряжение манипуляции будет равно нулю даже на длинной линии, где испольуются условные токи, компенсированные напряжением. В этом случае поведение ДФВЗ будет полностью," соответствовать состоянию линии. Если же трансформаторы напряжения подключены к шинам, от которых отходит линия электропередачи, то поведение ДФЗ не будет соответствовать состоянию линии, если используются услов.": ные токи манипуляции, Действительно при отсутствии тока 1 в фильтр 1 тока манипуляции будет подаваться напряжение Б, необходимое для получения условных токов, в результате будет формироваться какое-то напряжение манипуляции в органе 2 и осуществляться управление высокочастотным передатчиком 4, Для устранения такого несоответствия предусмотрено воздействие отключенного выключателя линии 14 на орган 2 манипуляции, снима": ющее с него напряжение полностью.Если происходит подача напряжения на холостую линию и если она оказа".-.с. лась поврежденной, то срабатывают пусковой блок 3 и орган 6 сравнения фаз, При таком сочетании сигналов элемент И 8 формирует сигнал на выходе и через ключевой элемент 13 дается команда на срабатывание исполнительного блока 7. Ключевой элемент 13 разрешает прохождение сигнала, поскольку элемент ПАМЯТЬ 12, имея сигнал об отсутствии напряжения манипуляции от третьего порогового элемента 11, дает разрешающую команду в ключевой элемент 13.Ключевой элемент 13 может воспринимать сигналы от других органов и устройств 15, не входящих в состав основных элементов ДФВЗ. В зависимости от конкретного исполнения они могут быть разными, например, если предложенное устройство ДФВЗ выполнено на базе известного устройства ДФЗ, то другим устройством блокировки будет устройство, контролирующее исправность цепей напряжения. УстРойство дифференциально-фазнойвысокочастотной защиты, содержащеедатчики токов и напряжений защищаемой линии, выходы которых подключены.9 Составитель С.БоковТехред Л.Олийнык Корректор М.Самборская Редактор А.Мотыль Заказ 820 Тираж 380ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"г.ужгород, ул. Гагарина,101 к входам пускового блока, выход которого подключен к первому входу элемента И, к выходу датчиков тока защищаемой линии подключены последова",5 тельно соединенные комбинированный фильтр тока прямой и обратной последовательности и орган манипуляции, выход которого подключен к входу высокочастотного передатчика, выход ко торого и вход высокочастотного прием . ника предназначены для подключения к высокочастотному каналу, выход высокочастотного приемника соединен с входом органа сравнения фаз, выход которого соединен с вторым входом элемента И, исполнительный блок, выход которого является выходом устройст ва, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения селективности и на дежности функционирования путем непрерывного контроля высокочастотноготракта защиты, дополнительно введенйпервый, второй и третий пороговые элементы, выпрямитель, ключевой элементи элемент ПАМЯТЬ, причем к выходу высокочастотного приемника подключенывход первого порогового элемента ичерез выпрямитель вход второго порогового элемента, выходы первого, второго и третьего пороговых элементовобъединены и подключены к входу зле:"мента ПАМЯТЬ, выход которого соединен с управляющим входом ключевогоэлемента, который; включен между выходом элемента И и входом исполнительного блока, вход третьего пороговогоэлемента соединен с входом высокочас тотного передатчика, управляющийвход которого соединен с выходом пускового блока.