Устройство для защиты линии электро-передачи c использованием радиоканала

О П И С А Н И Е815834ИЗОБРЕТЕН Ия Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.Н 02 Н 3/30 Н 02 Н 7/26 Гооударстаоииый комитат СССР ио делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОКАНАЛА.1Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для релейной зашиты линии электропередачи сверхвысокого напряжения.Известны устройства для дифференциально-фазной защиты, содержащие пусковой орган, пускающий высокочастотный передатчик, подключенный через элемент обработки к линии электропередачи (ЛЭП), пусковой орган, подготавл/вающий.цепи отключения, орган манипуляции, соединенный с передатчиком и орган сравнения фаз, вклю о ченный на выход приемника 1.Недостатками устройств являются трудности с организацией высокочастотного канала связи из-за большого затухания напротяженных линиях сверхвысокого напряжения и перегруженности частотного диапа б зона, предназначенного для каналов связи по проводам ЛЭП. Также имеют место трудности с обеспечением помехоустойчивости устройств из-за использования фильтра приемника с полосой пропускания около 1400 Гц вследствие необходимости уменьшения искажений фильтром формы принимаемых импульсов, что существенно для устройств на дифференциально-фазном принципе. 2Известно также устройство для дифференциальной направленной зашиты с ультрокоротковолновым (УКВ) каналом связи, содержащее измерительный орган из блоков тока обратной и прямой последовательностей и общего трансформатора - формирователя разрешающих импульсов, первичная обмотка которого через выходы пускового органа подключена к токовым блокам, а вторичные обмотки подключены соответственно к УКВ передатчику и к органу сравнения, выполненному по схеме И 2.Недостатками устройства являются возможность отказа защиты с обеих сторон ЛЭП в случае одностороннего питания или недостаточной чувствительности с одной стороны из-за использования разрешающих сигналов. Кроме того, передача миллисекундного разрешающего импульса требует достаточно широкой полосы пропускания фильтра приемника.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для защиты высоковольтной линии с УКВ каналом 13 .недостатком известного устройства является недостаточно высокая надежность4045 50 55 функционирования вследствие воздействия помех. Требуемая полоса фильтра блока блокирующих сигналов составляет примерно 1 кГц, т. е. довольно широка.Цель изобретения - повышение надежности функционирования путем уменьшения вероятности неправильных действий защиты вследствие воздействия помех.Указанная цель достигается тем, что в устройство, для защиты линии электропередачи с использованием радиоканала, содержащем пусковой орган отключения, выход которого через последовательно соединенные первый ключ, первый элемент выдержки времени на срабатывание и элемент выдержки времени на возврат присоединены к цепям отключения выключателя защи ь щаемой линии, пусковой орган блокировки, выход которого соединен с основным входом второго ключа, выход последнего соединен с входом формирователя тонального блокирующего сигнала непосредственно и через элемент НЕ с входом формирователя то 20 нального контрольного сигнала, орган манипуляции, выход которого подключен к запрещающему входу второго ключа и функционально связан через первый вход первого элемента И с разрешающим входом первого ключа, первый блок выделения контрольного сигнала и блок выделения блокирующего сигнала, выходы которых через сумматор присоединены к второму входу первого элемента И, выход сумматора через второй элемент выдержки времени на срабатывание соеди- ЗО нен с блоком сигнализации неисправности канала, выходы формирователей тональных блокирующего и контрольного сигналов и входы блоков выделения блокирующего и контрольного сигналов присоединены к при 35 емопередатчику радиосигналов, а выходы обоих пусковых органов и органа манипуляции присоединены к измерительным трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, введены элемент задержки, второй элемент И, ключ тонального сигнала и второй блок выделения контрольно сигнала, причем орган манипуляции связан с первым входом первого элемента И посредством цепи, в которой элемент задержки подключен к первому входу второго элемента И, выход которого присоединен к разрешающему входу ключа тонального сигнала, выход последнего соединен с входом второго блока выделения контрольного сигнала, при этом второй вход второго элемента И соединен с выходом пускового органа отключения, а вход второго блока выделения контрольного сигнала связан с приемопередатчиком.Кроме того, с целью обеспечения независимости параметров устройства от уровня сигнала на выходе приемника радиосигналов, устройство дополнительно снабжено усилителем-ограничителем, подключенным между выходом приемника радиосигналов и точкой соединения входов первого блока выделения контрольного сигнала, блока выделения блокирующего сигнала и ключа тонального сигнала.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на элементах блоков 17, 18 и 24 при различных режимах работы устройства; на фиг, 3 - диаграммы, поясняющие работу одного из полукомплектов устройства.Устройство для защиты линии электропередачи с использованием радиоканала, содержит защищаемую линию 1 электропередачи, выключатели 2 линии, измерительные трансформаторы 3 тока, измерительные трансформаторы 4 напряжения, уст ройство 5 для защиты линии электропере. дачи от анормальных режимов с использованием радиоканала, пусковой орган 6 блокировки, второй ключ 7, формирователь 8, элемент НЕ 9, формирователь 10 тонального контрольного сигнала, пусковой орган 11 отключения, первый ключ 12, первый элемент 13 выдержки времени на срабатывание, элемент 14 выдержки времени на возврат, орган 15 манипуляции, первый элемент И 16, первый блок 17 выделения контрольного сигнала, блок 18 выделения блокирующего сигнала, сумматор 19, второй элемент 20 выдержки времени на срабатывание, блок 21 сигнализации неисправности канала, усилитель-ограничитель 22, ключ 23 тонального сигнала, второй блок 24 выделения контрольного сигнала, элемент 25 задержки, второй элемент И 26, приемопередатчик 27 радиосигналов, полосовй тональный фильтр 28, детектор 29 и пороговый элемент 30,Пусковые органы блокировки и отключения (6 и 11 соответственно) и орган 15 манипуляции устройства 5 подключаются к измерительным трансформаторам 3 тока и напряжения 4 защищаемой линии 1.(фиг. 1), Выход пускового органа 11 отключения через первый ключ 12, элементы 13 и 14 выдержки времени на срабатывание и возврат соединяются с цепями отключения выключателя 2 защищаемой линии 1, Выход пускового органа 6 блокировки соединяется через второй ключ 7 с формирователем 8 тонального блокирующегосигнала непосредственно и через элемент НЕ 9 с формирователем 10, тонального контрольного сигнала. Орган 15 манипуляции соединен с запрещающим входом второго ключа 7 и через элемент 25 задержки соединяется с первым входом второго элемента И 26, к второму входу которого подключается выход пускового органа 11 отключения. Усилитель-ограничитель 22 соединяется с входами первого блока 17 выделения контрольного сигнала, блока 18 выделения блокирующего сигнала и ключа 23 тонального сигнала. Выходы блоков 17 и 18 через сумматор 19 присоединяются к второму входу первого элемента И 16 непосредственно и через второй элемент 20 выдержки времени на срабатывание к блоку 21 сигнализации неисправности канала. Второй элемент И 26 соединяется с разрешающим входом ключа 23 тонального 5 сигнала, выход которого через второй блок 24 выделения контрольного сигнала присоединяется к первому входу первого элемента И 6. Выходы обоих формирователей 8 и 10, сход усилителя-ограничителя 22 соединены с примопередатчиком радиосигналоь.Срабатывание устройства 5 происходит, если срабатывает пусковой орган 11, а длительность импульсов контрольного сигнала на входе второго блока 24 выделения контрольного сигнала была достаточная для его прохождения через фильтр блока 24. При ширине полосы пропускания фильтра 28 блока 24 и уставка порогового элемента 30 блока 24 определяют угол блокировки устройства (см. диаграммы фиг. 2). Для точ О ной родрегулировки угла блокировки предназначен первый элемент 13 выдержки времени на срабатывание. Для угла блокировки - 60, что соответствует необходимой для срабатывания длительности импульсов на входе блока выделения контрольного сигнала порядка 3,4 мс, ширина полосы пропускания фильтра 28 блока 24 составляет 200 в 3 Гц.Работа устройства рассматривается по структурной схеме фиг. 1 и поясняющим диа-зо граммам фиг. 3, относящимся к одному из полукомплектов устройства, например А,При коротком замыкании на защищаемой линии срабатывает пусковой орган 11 отключения. Если пренебречь влиянием токовсл свнагрузки, напряжения (3 щ и (3, на выходах органов 15 манипуляции по кон ам защищаемой линии совпадают по фазе (фиг. За), На входе ключа 23 полукомплекта А тональные сигналы 22 состоят из чередующихся пакетов напряжений когтрольной (вертикаль О ная штриховка) и блокирующей (горизонтальная штриховка) частот. пуск формирователей 8 и 10 тональных сигналов обуславливается срабатыванием пускового органа 6 блокировки в полукомплекте В, а чередование тональных сигналов - воздействием 45 органа 15 манипуляции на запрещающий вход ключа 7. Положительной полуволне напряжения манипуляции соответствует передача сигнала контрольной частоты, причем его длительность менее 180 промышленнбй частоты. От органа 15 манипуляции через элементы 25 и 26 сигнал поступает на разрешающий вход ключа 23. Этот сигнал показан на фиг. За (напряжение 1.36) в предположении равенства нулю временных задержек на элементе 25. При срабатыва нии пускового органа 11 в полукомплекте А сигнал на разрешающий вход ключа 23 подается, Сигнал контрольной частоты 23 поступает на вход второго блока 24 выделения контрольного сигнала практически втечение времени совпадения положительныхполхволн напряжении манипуляции (3, инс)сй3 щ Сигнал 13 гл на выходе блока 24 появляется с запаздыванием, определяемым полосой пропускания его фильтра 28 и уставкой порогового элемента 30 (фиг. 2). Есльдлительность импульса 23 меньше угла блокировки, то сигнал на выходе блока 24 имеет нулевой уровень. При наличии сигналана выхоле блока 24 подается сигнал на разрешающий вход ключа 12 и сигнал с выхода пускового органа 1 поступает на входэлемента 13 выдержки времени на срабатывание, с помощью которого корректируется угол блокировки устройства. Импульсы,появляющиеся раз в период на выходеэлемента 13, расширяются в постоянный сигнал на выходе элемента 14 выдержки времени на возврат, воздействуют на цепи отключения выключателя 2 защищаемой линии 1, отключая последнюю,На фиг. Зб приведены диаграммы напряжений при коротком замыкании на защищаемой линии с учетом токов нагрузки,когда напряжения манипуляции .3,5 и 13,сл сипо концам линии сдвинуты по фазе на 90,На фиг. 3 б видно, что на выходе ключа 23появляются сигналы Ыгз как блокирующей, так и контрольной частоты. Длительность пакета сигналов контрольной частоты(вертикальная штриховка) на входе блока24 выделения контрольного сигнала соответствует времени совпадения .положительных полуволн напряжения манипуляции Ц 5с 4)и 1.3, . Длительность импульсов сигналовконтрольной частоты на выходе блока 24больше заданного угла блокировки и устройство действует на отключение защищаемой линии.При коротком замыкании вне защищаемой линии (фиг. 3 а) на вход блока 24выделения контрольного сигнала после ключа 23 сигналы контрольной частоты не поступают, так как напряжения манипуляциина концах линии сдвинуты на угол, близкийк 180 Устройство в этом случае на отключение не действует. При коротком замыкании на защищаемой линии и отказе полукомплекта защиты с одной стороны, например из-за недостаточной чувствительности, на другом конце линии принимается контрольный сигнал, при наличии которого и срабатывании пусковых органов обеспечивается действие устройства на отключение с одной стороны. Аналогично действует устройство и при коротком замыкании в режиме одностороннего питания защищаемой линии.При протяженном канале связи, когда запаздывание в распространении радиосигналов существенно влияет на угол блокировки, производится сдвиг по времени сигнала на выходе органа 15 манипуляции при помощи элемента 25 задержки.ка 24 выделения контрольного сигнала, обусловленная шириной полосы пропускания, создает выдержку времени, повышающую селективность устройства при внешних короткихзамыканиях,Введение дополнительной цепочки из усилителя-ограничителя, ключа тонального сигнала, блока выделения контрольного сигнала и дополнительных связей от органа манипуляции и пускового органа отключения на управляющий вход упомянутого ключа позволяет сузить полосу пропускания тонального фильтра блока выделения. Указанное существенно снижает вероятность неправильных действий устройства для защиты вследствие воздействия помех и повышает надежность его функционирования,что обеспечивает положительный эффект отприменения предлагаемого устройства, т. е.снижения ущерба от неправильных действий устройства для защиты. 40 формула изобретения1. Устройство для защиты линии электропередачи с использованием радиоканала, содержащее пусковой орган отключения, выход которого через последовательно соединенные первый ключ, первый элемент выдержки времени на срабатывание и элемент вы 50 держки времени на возврат присоединены к цепям отключения выключателя защищаемой линии, пусковой орган блокировки, выход которого соединен с основным входом второго ключа, выход последнего соединен 55с входом формирователя тонального блокирующего сигнала непосредственно и черезэлемент НЕ с входом формирователя тональВ канале связи и внешнем коротком замыкании излишнего срабатывания устройства не будет, так как в этом случае по каналу связи не передается сигнал контрольной частоты, прием которого является одним из условий срабатывания устройства. При неисправности канала связи отсутствуют сигналы выходов блоков выделения контрольного 17 и блокирующего 18 сигналов и через элемент 16 И снимается сигнал с разрешающего входа ключа 12, а через выдержку времени, определяемую элементом 20, подается сигнал неисправности канала от блока 21.В соответствии со структурной схемой фиг. 2 может быть выполнена направленная заШита с непрерывной передачей контроль ного сигнала по радирканалу связи. При этом пусковой орган 6 выполняется в виде реле направления мощности, срабатывающее в сторону отключения. Орган 15 манипуляции и элементы 25 и 26 из схемы исключаются, выход пускового органа 11 соеди 20 няется непосредственно с разрешающим входом ключа 23. Задержка в фильтре 28 блоного контрольного сигнала, орган манипуляции, выход которого подключен к запрещающему входу второго ключа и функционально связан через первый вход первого элемента И с разрешающим входом первого ключа, первый блок выделения контрольного сигнала и блок выделения блокирующего сигнала, выходы которых через сумматор присоединены к второму входу первого элемента И, выход сумматора через второй элемент выдержки времени на срабатывание соединен с блоком сигнализации неисправности канала связи, выходы формирователей тональных блокирующего и контрольного сигналов и входы выделения контрольного и блокирующего сигналов присоединены к приемопередатчику радиосигналов, а входы обоих пусковых органов и органа манипуляции присоединены к измерительным трансформаторам тока и напряжения защищаемой линии, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности функционирования путем уменьшения вероятности неправильных действий устройства вследствие воздействия помех, дополнительно введены элемент задержки, второй элемент И, ключ тонального сигнала и второй блок выделения контрольного сигнала, причем орган манипуляции связан с первым входом первого элемента И посредством цепи, в которой элемент задержки подключен к первому входу второго элемента И, выход которого присоединен к,разрешающему входу ключа тонального сигнала, выход последнего соединен с входом второго блока выделения контрольного сигнала, при этом второй вход второго элемента И соединен с выходом пускового органа отключения, а вход второго блока выделения контрольного сигнала связан с приемопередатчиком,2. Устройство по п, 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения независимости параметров устройства от уровня сигнала на выходе приемника радиосигналов, оно дополнительно снабжено усилителем-ограничителем, подключенным между выходом приемника радиосигналов и точкой соединения входов первого блока выделения контрольного сигнала, блока выделения блокирующего сигнала и ключа тонального сигнала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Федосеев А. М. Релейная зашита электрических систем. М., Энергия, 1976, с. 292 - 297, 339 - 3447. 2. Авторское свидетельство СССР263721, кл: 21 с,68/50, МПК Н 02 Н 3/28.3. Гальперштейн Я. Л., Гельфенд Я. С. и Зисман Л. С. Релейная защитаВЛ-220 кВ с использованием УКВ радиоканалов связи. Электрические станции 1977,4, с. 50 - 54.Составитель Ф. Подольская Техред А. Бойкас Тираж 675 дарственно нзобретени Ж - 35, Р нт, г. Уж д. 4/5 ктная Редактор С. Патрушева Заказ 692/85 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва,Филиал ППП Паткомитета СССи открытийшская иаб.,од, ул. Прое орректор В. Бутягаоднисное