Способ защиты от повышения напряжения трехфазной линии электропередачи

(505 Н 02 Н ИЗОБ ЕЛЬСТВУ ОП проект- овательистем и роект" О.Ю,Деередач ьпроект х решеЭнергия, ЩЕНИЯ ЛИНИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ. СВИДЕТ 1(71) Всесоюзный государственныйно-изыскательский и научно-исследский институт энергетических сэлектрических сетей "Энергосетьп(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ПОВЬНАПРЯЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОЙЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к защите электрических сетей сверхвысокого напряжения.Известен способ защиты от повышения напряжения, заключающийся в том, что в установившихся нормальных режимах перед коммутацией линии с помощью средств регулирования напряжения на линии осуществляется снижение напряжения ниже нормального эксйлуатационного предела на 3-5.Например, регулирующие "рансформаторы понизительных, трансформаторных групп перед включением ВЛ устанавливаются в крайнее положение для снижения напряжения на шинах 400 кВ.Недостатком такого способа является невозможность во многих случаях достаточно быстро принять меры по снижению на 2(57) Использование: в электротехнике, в защите от повышения напряжений линий электропередач сверхвысокого напряжения, Сущность: дискретно измеряются модули мгновенных значений напряжения на каждой фазе, выбирают большее из них за полупериод, усредняют их за шаг расчета, сравнивают последовательно с тремя уставками, каждой из которых соответствует допустимая длительность, определяют допустимую длительность повышения напряжения на каждой фазе, выбирают меньшее из них, изменяют выдержку времени, с которой отключают линию, при повышении напряжением одной из уставок, которую вычисляют по формуле. 3 ил. пряжения, например, при отключениях несимметричных коротких замыканий, асинхронного хода, бросках нагрузки.Известен способ защиты от повышения напряжения, в трехфазной линии электропередачи, заключающийся в том, что вкаче- стае компенсирующих устройств используют комбинации из шунтирующих реакторов и батареи конденсаторов с регулированием суммарной мощности устройства,Недостатком такого способа является низкая скорость реакции: время, необходимое для изменения положения ответвления составляет 4 с. Поэтому при наличии в энер.госистеме мощных потребителей с резко изменяющейся нагрузкой в качестве устройств для плавного регулирования реактивной мощности в некоторых странах10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 получили распространение управляемые насыщенные реакторы, Обычно управляемые реакторы устанавливаются совместно с батареей конденсаторов. Статическое компенсирующее устройство с управляемым реактором обладает достаточным быстродействием.Недостатком насыщающегося управляемого реактора является, несинусоидальность потребляемого тока, которая в большей степени зависит от скорости. регулирования. Так, например, йри уменьшении постоянной времени цепи с 3 до 0,3 с с содержанием гармоник в кривой тока возрастает с незначительной величины до 12 амплитуды основной гармоники.Для снижения перегрузки ЛЗП и повышения пропускной способности в ЭЭС используются также фазосдвигающие трансформаторы, Задача поиска минимального количества фазосдвигающих трансформаторов, регулированием которых обеспечивается разгрузка ЛЗП в сложно замкнутой сети ОЭС, решается методом динамического программирования с ограничением по: допустимому току ЛЭП, разности фазовых, углов начала и. конца ЛЭП, величине генерации активной и реактивной мощности СГ, величине напряжений, балансу мощностей в узлах сети. Пошаговая процедура состоит из этапов: расчет исходного потокораспределения, определение наиболее перегружаемой ветви (ЛЭП), определение наиболее восприимчивого фазоповоротного трансформатора и осуществлении регулирующего воздействия в виде минимального приращения в нужном направлении, повторный расчет потокораспределения, проверка соответствия ограничениям, Если перегрузка сохранилась- повторение предыдущих шагов до тех пор, пока небудет достигнуто отсутствие перегрузки и ее снижение до допустимой величины,Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ защиты от повышения напряжения линии электропередачи, при котором задают интервалы повышения фазного напряжения линии электропередачи выше заданной величины и при повышении измеренного напряжения на линии электропередачи выше этой величины, отключают ее с выдержкой времени, заданной для соответствующего интервала повышения напряжения. Например, при повышении любого иэ фаэных напряжений (10-15% Оф с выдержкой времени 10-15 с отключают защищаемую линию, а при повышении на (30-50) Оф - ли ию отключают со временем 0,1-0,15 с,что необходимо для отстройки от переходных процессов,Однако, недостатком такого способа является то, что обе выдержки на отключение линии фиксированы и не меняются в зависимости от величины текущего единичного воздействия повышения напряжения на оборудование, а также способ не учитывает отработанных ранее долей единичных воздействий. Зто приводит к необходимости выбирать малые выдержки времени на отключение линии,хотя при определенных единичных воздействиях оборудование могло бы работать значительно большее время,эа которое единичное воздействие могло бы устраниться и линию вообще не нужно было бы отключать.Таким образом, указанный способ приводит к увеличению числа отключений линии, а следовательно, к снижению надежности электроснабжения Целью изобретения является повышение пропускной способности и снижение потерь мощности в линии. Эта цель достигается ээ счет повышения эффективности способа защиты от повышения напряжения путем варьирования выдержки времени на отключение линии в зависимости от величины текущего единичного повышения напряжения и учета отработанных единичных воздействий.Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты от повышения напряжения трехфазной линии электропередачи,при котором задают интервалы повышения фазного напряжения выше заданной величины и при повышении измеренного напряжения на линии электропередачи выше этой величины, отключают ее с выдержкой времени, с заданным шагом измеряют модули мгновенных значений каждого фазного напряжения и определяют из них максимальное за полупериод промышленной частоты, усредняют максимальные значения модулей напряжения за выбранный шаг расчета, усредненное значение напряжения за шаг расчета сравнивают с интервалами повышения напряжения и оперируют в дальнейшем значением напряжения, соответствующим верхней границе интервалаповышений напряженийй, где находится полученное усредненное значение напряжения, по напряжению верхней границы интервала при использовании зависимости допустимой длительности единичных повышений напряжения от их величины для подключенного к линии электрообрудования определяют допустимую длительность такого повышения напряжения на каждой фазе Ти, Та Тз, выбирают меньшее из них Ть определя ют долю отработанного единичного повышения напряжения Ял за текущий "и" шаг расчета, равную отношению шага расчета й к полученной допустимой длительности единичного повышения напряжения Т 1, где - количество шагов расчета, и изменяют выдержку времени, с которой необходимо отключить линию электропередачи при повышении напряжения выше заданного, в соответствии со значением, вычисленным по формулел =Т=(1-; Яп) Тп,=3На фиг.1 представлена блок-схема устройства определения времени отключения выключателей линии электропередачи с учетом текущего единичного воздействия повышения напряжения на оборудование, реализующего изобретение.На фиг.2 представлена функциональная схема блока определения допустимой длительности повышения напряжения на линии электропередачи.На фиг.З представлена функциональная схема блока определения допустимой длительности повышения напряжения на одной из фаз линии электропередачи.Устройство, представленное на фиг,1, содержит линию электропередачи с фазами 1, 2, 3, подключенными с помощью выключателей 4 к шинам 5 и 6 соответственно подстанций 7 и 8. К фазам 1, 2, 3 подключен трансформатор напряжения 9. Напряжения, измеренные на каждой фазе, поступают на три блока определения допустимой длительности повышения напряжения за шаг расчета на каждой фазе линии электропередачи соответственно 10, 11, 12. шаг расчета задается таймером 13, соединенным с входами блоков 10, 11 и 12. Выходы блоков 10, 11 и 12 соединены со входом блока 14 определения допустимой длительности повышения напряжения на линии электропередачи, выход которого соединен с первым входом блока 15: определения отработанной доли единичного повышения напряжения, другой вход которого соединен с таймером 13, определяющим шаг расчета. Выход блока 15 соединен с первым накапливающим сумматором 16, выход которого в свою очередь через сумматор 17 соединенный с первым входом умножителя 18, второй вход которого соединен с блоком 14 определения допустимой длительности повышения напряжения на линии электропередачи, Выход блока 18 соединен с исполнительным органом, воздействующим на отключение выключателей 4 на шинах 5, 6, соответственно подстанций 7 и 8,На фиг.2 представлена функциональнаясхема блока 14 определения допустимойдлительности повышения напряжения налинии электропередачи, который содержит5 коммутатор 19 выход которого соединен спервым входом первого блока сравнения20, выход которого соединен со входом первого регистра 21, один иэ выходов которогосоединен со вторым входом первого блока10 сравнения 20, Выход первого регистра 21,который является выходом блока 14, соединен со входом блока 15 определения отработанной доли единичного повышениянапряжения за текущий шаг расчета,15 На фиг.З представлена функциональнаясхема блока определения допустимой длительности повышения напряжения на однойиз фаз линии электропередачи, например10. Блоки 11 и 12 имеют идентичную функ 20 циональную схему,Каждый из блоков определения повышения напряжения на фазе линии содержитформирователь синхронизирующего сигнала 22, вход которого соединен с трансфор 25 матором напряжения 9 для того, чтобыпривязать начало расчета к моменту перехода напряжения каждой фазы через нуль, Выход блока 22 соединен со входамианалого-цифрового: преобразователя 23, ге 30 нератора импульсов шага измерения 24 игенератора 25 импульсов промышленнойчастоты, Выходы аналого-цифрового преобразователя 23 и генератора импульсов шагаизмерения 24 через первую схему "И" 2635 соединены со вторым регистром 27, выходкоторого соединен со входом запоминающего устройства 28, выход последнего соединен с первым входом второй схемы "И"29; второй вход которой через первый триг 40 гер 30 соединен с первым входом генератора импульсов промышленной частоты 25,второй выход которого соединен с первымвходом счетчика импульсов 31. 45 Второй вход счетчика импульсов 31 через второй триггер 32 соединен с таймером 13. выход второй схемы "И" соединен со входом считывающего устройства 33, выход которого соединен с цифроаналоговым пре образователем 32. Выход цифроаналогового преобразователя 34 через третий регистр 35, соединен со второй схемой сравнения 36, выход которой через четвертый регистр 37 соединен с первым входом второго на капливающего сумматора 38, второй входкоторого соединен со вторым триггером 32.выход второго накапливающего сумматора 38 соединен с первым входом делителя 39, второй вход которого подключен к выходу счетчика импульсов 31.1781762 7 8Устройство содержит также три блока. га измерения 24 выбирают кратной полови,41,42 уставки границ повышения напря- не периода промышленной частоты 50 Гц. В жения (в данном примере реализации спо- АЦП 23 аналоговый сигнал, пропорциональсоба приведено три блока уставки, но их ный напряжению наоднойфазелинииэлекможет быть и большев зависимости от эа- . 5 тропередачи преобразуется в цифровой код данной точн. измерения), а также три схе- и со скважностью, определяемой частотой мы сравнения: соответственно третья - 43 генератора 24; через первую схему "И" 26 четвертая -44 и пятая -45. Выход делителя поступает во второй регистр 27, а с выхода 39 соединен с первым входом третьей схе-. регистра 27 - в запоминающее устройство мы сравнения 43. Выходы блоков уставки 10 28,40,41,42 значейий повышения напряжения При окончании первого импульса гене- подключены ко вторйм входам соответст-, ратора 25 срабатывает первыйтриггерЗО.ивенно схем сравнения 43, 44, 45. Выход дискретныесигналы иззапоминающегоустретьей схемы сравнения 43 через, первый тройства 28 через вторую схему "И" 29 проключ 46 соединен с первым входом четвер ходят в считывающее устройство 33, затем той схемы сравнения 44, выход ключа 46 в цифроаналоговый преобразователь 34, соединен также со входом первой схемы где преобразуются в дискретные аналого- "И - НЕ" 47, второй вход которой соединен с . вые сигналы, которые через третий регистр выходом блока уставки 40 первого значения 35 поступают во вторую схему сравнения 36, повышения напряжения, Выход первой схе где первые два дискретных значения напрямы "И-НЕ" 47 через второй ключ 48 соеди- жения за половину периода промышленной нен с первым входом блока памяти 49. частоты сравниваются между собой, затем Выход четвертой схемы сравнения 44 через большее из двух сравниваемых значений третий ключ 50 соединен с первым входом напряжений через четвертый регистр 37 пятой схемы сравнения 45, Выход третьего 25.проходит на другой вход схемы сравнения ключа 50 соединен с первым входом второй 36 и сравнивается со следующим дискретсхемы "И - НЕ" 51, второй вход которой сое- ным значением напряжения и эта процедудинен с выходом блока уставки 41 аторого расравнения продолжаатсядотех пор, пока значения повышения напряжения. ВыхОд на выходе четвертого регистра 37 не появитвторой схемы "И-НЕ" 51 через четвертый 30 ся наибольшее по модулю напряжение за ключ 52 соединен со вторым входом блока интервал, равный половине периода пропамяти 49. Аналогично выход пятой схемы мышленной частоты. Эти максимальные сравнения 45 через пятый ключ 53 соединен значения напряженйя после каждого пересо входом третьей схемы "И-НЕ" 54; второй, броса первого триггера 30 накапливаются входкоторой соединен с выходом блока ус во втором накапливающем сумматоре 38,От тавки 42 третьего значенияповышения на-генератора импульсов 25 промышленной пряжения. Вйходтретьей схемы."И-НЕ" 54 частоты сигнала поступают в счетчик имчерез шестой ключ 55 соединен с третьим . пульсов 31, где производится их счет за вревходом блока памяти 49мя шага расчета, задаваемое таймером 13.устройство фиг.1, реализующее предло При срабатывании таймера 13, срабатывает женный способ, работает следующим абра- второй триггер 32 на вход делителя поступа- зом, Сигналы, пропорциональные ет сумма максимальных напряжений эа не- напряжению на фазах линии электропере- сколько,полупериодов промышленной дачи 1, 2, 3, через трансформатор напряже- частоты, а со счетчика 31 - число этих полния 9 пофазно поступают на блоки 45 упериодов, поэтому на выходе делителя 39 определениядопустимой длительности по-.,появляется сигнал, пропорциональный вышения напряжения на фазах линии соот-,среднему фазному значению напряжения ветственно 10, 11, 12 Далее рассмотримза шаг расчета Ж Среднее фазное значеработу устройства относительно одной фа- ние напряжения за шаг расчета с выхода зы (фиг.З). На входах каждого из блоков 10, 50 делителя 39 поступает в третью схему срав, 12 имеется формирователь синхронизи-, нения 43; второй вход которой соединен с рующего сигнала 22, который привязывает выходом блока уставки 40 первого значения начало отсчета во всех трех фазах к моментуповышения напряжения, например 1,05 Оф. перехода фазного напряжения через нуль., Если среднее фазное значение напряжения Выход формирователя синхронизирующего 55 за шаг расчета больше первого значения сигнала 22 соединен со входом аналого-,повышения напряжения,то на выходе перцифрового преобразователя (АЦП) 23; гене- .вого ключа 46 и на входе четвертой схемы ратора импульсов шага измерения 24 и сравнения 44 появляется сигнал, который генератора импульсов промышленной,час-. появляется и на входе первой схемы "И-НЕ" тоты 25, Частота генератора импульсов ша, на второй вход которой подается сигнал1781762 10 9блока уставки 40 первого значения повыше- таймером 13, время которого может менятьния напряжения, следовательно на выходе ся.первой схемы "И-НЕсигнал отсутствует и Сигналы, пропорциональные допустине срабатывает второй ключ 48 и отсутству- мому времени воздействия повышения нает сигнал на первом входе блока памяти 49. 5 пряжения на изоляцию оборудования сЕсли же среднее фаэное значение напряже- аналогичных блоков памяти 49 других фазния за шаг расчета меньше или равно зна- поступает на соответствующие входы блокачению 1,05 Оф, то на выходе первого ключа 14, реализованчого функциональной схе 46 сигнал отсутствует, зато появляется сиг- мой представленной на фиг,2. Три фазныхнал на выходе первой схемы "И-НЕ" 47, 10 значения Т 1, Тг, Т 1 здопустимой длительносрабатывает второй ключ 48 появляется сиг- сти воздействия повышения напряжения нанал на первом входе блока 49 и на выходе . изоляцию электрооборудОвания через комблока памяти 49 появляется значение сигна- мутатор 19 поступают в первый блок сравласоответствующеедопустимомувремени . нения 20, где первые два значениявоздействия повышенного напряжения 1,05 15 сравниваются между собой и меньшее иэОф на изоляцию оборудования. Этот сигнал них поступает в регистр 21, с выхода котоипоступаетнавходблока 14(фиг,1)опреде- рого поступает в схему сравнения 20, гделения допустимой длительности повыше- сравнивается с третьим:значением и меньния напряжения на линии шее из трех фаэных значений допустймойэлектропередачи. 20 длительности воздействия повышения наЕсли же среднее фазное значение на-, пряжения на изоляцию оборудования появпряжения за шаг расчета больше 1,05 Оф, то ляется на выходе регистра 21 и на входеэто значение через первый ключ 46 прохо- блока 15 определения отработанной долидит на вход. четвертой схемы сравнения 44 единичного повышения напряжения(фиг.1).и если оно меньше или равно второму эна-. 25 В блоке 15. который функционально предчению повышения напряжения, 1,1 цф, то ставляетсобойделительнапряжения, Явопотсутствует напряжение на выходе третьего ределяется как отношение времени шага:ключа 50, ана выходе второй схемы "И-НЕ"расчета й на значение Т наименьшее, В51 появляется сигнал, в результате чего сра- первом накапливающем сумматоре 16 набатывает четвертый ключ 52, появляется 30 капливаются значения Яп при каждом шагесигнал на втором входе блока памяти 49 и расчета и одновременно после каждого шасоответственнона выходе блока памятй 49 га расчета вычисленное значение Ял поступоявляется значение сигнала, соответству-., пает в сумматор 17, где производитсяющее допустимому времени воздействия вычитание изединицы суммы отработанныхповышенного напряжения 1,1 Оф на изоля; 35 долей единичного повышения напряжения,- цию оборудования. Этот сигнал в данном . Вумножителе 18 производится расчет вреслучае поступает на первый вход блока 14. мени, с которым необходимо отключить выВ том случае, если среднее фазное значениеключатели 4 линии электропередачи нанапряжения эа шаг расчета больше второго:данном шаге расчета, для чего значениезначения повышения напряжения 1,1 Оф, то 40и =сигнал:на выходе второй схемы И-НЕ" 51 (1 -Яп) умножается на вычисленное. отсутствует, не срабатывает и четвертыйключ 52 и не появляется сигнала на выходе значение допустимого времени отключенияблока памяти 49, В этом случае сигнал через линии Т на данном шаге расчета.третий ключ 50 проходит на вход пятой схе . Шаг Расчета,.задаваемый таймером 13,мы сравнения 45, где сравнивается с треть- также может регулироваться в зависимостиим значением повышения напряжения, оттребуемой точности расчета времени отнапример, 1,15 Оф и в случае если среднееключения выключателей 4,. значение фазного напряжения за шаг рас- Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и ячета меньше или равно зйачению 1,15 цф,то 50. Способ защиты от повышения напряжена выходе пятого ключа 53 сигнал отсутст- ния трехфазной линии электропередачи;вует, на выходе третьей схемы И - НЕ 54 при котоРом задают интервалы повышенияпоявляется сигнал, срабатывает шестой фазного напряжения выше заданной вели. ключ 55 и на выходе блока памяти 49 появчины, и при повышении измеренного напряляется значение сигнала, соответствующее 55 жения на линии электропередачи выше этойдопустимому времени воздействия повы- . величины. отключают ее с выдержкой време., шения напряжения 1,15 Оф на изоляцию ни, заданной для соответствующего интероборудования. Аналогично работает схема вала повышения напряжения, о т л и ч а юрис,1 на других шагах расчета, задаваемыхщ " й с я тем, что," с целью повышенияпропускной способности и снижения посо лон олредыенир допусспимоФдписпелегосви подоссиегсср напрягсе. гир га У 1 оаое л 15 л. С-; ю Тс сх ног оп ед огиропуесп мод писпелоикпи псЬшегир гоп яжегир га лиг и опекспроссере 9 аци. г Боог оп едеегияо Пудосй гагааги 4 ищио сулсмаслор 15 п Брег определениядогу:слил сойдлилеллпоспи одосисегияссппрянсеагр гаяро уаое/,Юооспогноц дтУе игиуноеоооосшеггогспеонсегия сеБЯОк опродемгцрдопуслщда дни.нсеяогосспи олос.шенин напрянсе.гия га,уо,еаоеIЮ Леогсипсюо (I-Ыл)Tс Суммалор (У-ЕБл/ Ра опсгяюегие дос юиажуе фссг. У терь мощности в линии, с заданным шагом измеряют модули мгновенных значений каждого фазного напряжения и определяют из них максимальное за полупериод промышленной частоты, усредняют максимальные значения модулей напряжения за выбранный шаг расчета, усредненное значение напряжения на шаг расчета сравнивают с интервалами повышения напряжения и оперируют в дальнейшем значением напряжения, соответствующим верхней границе интервала повышений напряжений, где находится полученное усредненное значение напряжения, по напряжению верхней границы интервала при использовании зависимости допустимой длительности единичных повышений напряжения от их величины для подключенного к линии электрооборудования определяют допустимую длительность такого повышения напряжения на каждой фазе Тц, Та Тз, выбирают меньшее из них Т, определяют долю отра ботанного единичного повышения напряжения Я за текущий шаг и расчета, равную отношению шага расчета й к полученной допустимой длительности единичного повышения напряжения Ть где - количество 10 шагов расчета, и изменяют выдержку времени, с которой необходимо отключить линию электропередачи при повышении напряжения выше заданного в соответствии со значением, вычисленным по формуле 151781762 К г 5 фиг 2 2 В Заломи лающее усгпр ион т МЗ 4 35 Зб 57 СчитьдаюЦьеро.ано.ТретийВторая Четбсрт щее уст- Логоворееистр схема рееист роистбо " аоо срайненото нтрансрер леала ианапряжеьтця ггятьгйключ Лерботйключ ТретигУ ключ%ге атеримп льей л и ьииден 40лон уси . лорбо.Еьбпочеиоялоб ышенияд Мои ея опаймерай Второ триггерВтороьелто Блок палеят Составитель Р, Апокина тор С, Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С. Юскказ 4279 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,22армиобоОир юбо яналоеоОирробьй лбл еобрпя 24 йм 1 рльеЯ еиа а иеме ения 2 бербаясхемабе Лд 2 й ттербий Вюорои триееср схема4"г долбая скема ,и-не Четбертосхемаарабнония лон устони бтоооео ничел няпо бишен ал я,иаои Я Чотфртьти ключ от,Вторая емаскелесрабтеог он устоит еюеначренирпооогшеналрбт 59 щрой аналяиаюо агин Третдя схема и-ие