Устройство для направленной высокочастотной защиты линий электропередачи

Устройство для направленной высокочастотной защиты линий электропередачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 2! с, 68зо

М 122196

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕПаНЗИН

М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Я. М. Смородинский, О. Д. Величкин, Е. В. Лысенко и В. П. Клецкий

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Заявлено 11 декабря 1958 r. за ¹ 613775/24 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 17 за 1959 г.

Предметом изобретения .является устройство для быстродействующей направленной высокочастотной защиты линий электропередачи, содержащее органы направления мощности отрицательной последовательности, дистанционные органы, элементы логических схем и приемопередатчики для высокочастотной блокировки.

Известные устройства защиты этого типа не удовлетворяют ряду требований, выдвинутых в связи с увеличением мощности энергосистем и протяженности линий, а также в связи с несинхронным АПВ линий. К числу этих требований относятся: повышение чувствительности и обеспечение быстродействия защиты, уменьшение габаритов защитного устройства, возможность каскадного действия защиты при малых токах короткого замыкания с одной из сторон линии и правильность действия при несинхронном АПВ линии, в особенности на смежных с АПВ участках, а также при коротких замыканиях в процессе качаний.

Основная особенность предлагаемого устройства, обеспечивающая повышение чувствительности и надежности действия защиты при трехфазных коротких замыканиях, заключается в наличии триггера, включенного между органом направления мощности и элементом логической схемы И, служащего для удлинения импульса органа направления мощности на время порядка 0,15 — 0,2 сек. и для образования на это время цепи для срабатывания дистанционного органа на отключение.

Для предотвращения неправильного действия защиты на неповрежденном участке линии при работе несинхронного АПВ в системе органы направления мощности в предлагаемом устройстве включаются через схему НЕ, блокирующуюся сигналом по высокочастотному каналу.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемой защиты; на фиг. 2 — ее развернутая схема.

¹ 122196

На фиг. 1 приняты обозначения: 1 †орг направления мощности отрицательной последовательности; 2 †пусков орган тока отрицательной последовательности; 8 †направленн дистанционный орган со смещением; 4 †логическ схема И; 5 — лопиче ская схема НЕ; б †усилите пуска высокой частоты; 7 — усилитель отключения; 8 — схема задержки на 5 л«/сек; 9 — триггер, удлиняющий короткий импульс на 0,15—

0,20 сек; 10 — логическая схема НЕ; 11 — усилитель дистанционного органа; 12 — логическая схема И; 18 — логическая cxm«a ИЛИ; 14 выходной усилитель; 15 — поляризованное,реле. Орган направления мощности 1 выполнен (фиг. 2) на трехобмоточном с м««пру«ощем трансформаторе с отпайкамн на одной из вторичных обмоток для компенсации емкостных токов длиннои линии.

Г1ри всех вида.. несимметричных повреждений, а также в первый момент симметричного короткого замыкания в зоне и вне зоны деиствие на отключение или пуск высокой частоты производится органом направления мощности 1, жестко включенным на фильтры тока и пап ряжения отрицательной последовательности.

Защита имеет пусковой орган 2 тока отрицательной последовательно ти с малых«временем возврата, что позволяет отстроить защиту от действия разрядников. Для действия защиты при трехфазных коротких замыканиях использустся триггер 9, продлевающий короткий импульс органа направления мощности 1 и позволяющий работать дистанционному органу 8. Для отстройки от разрядников дистанционный орган 8 также имеет малое время возврата.

При коротко «замыкании в зоне запуск высокочастотного аппарата

ВЧА .не производится; при внешнем коротком замыкании запуск ВЧА производится безынерционно. Вследствие этого защ ита может действовать каскадно и может работать, если линия переходит на режим одностороннего питания.

Дистанционный орган 8 при коротком замыкании в зоне может работать на отключение только совместно с триггером 9. При внешних трехфазных коротких замыканиях на время несимметричного режима производится пуск аппарата ВЧА и схема триггера блокируется. В связи с этим защита принципиально не действует при качаниях и в цикле несинхронного АПВ «ra смежных участках. Селективность действия защиты при:внешних коротких замыканиях обеспечивается большей чувствительностью органа направления мощ ности 1 в сторону пуска, безынерционным пуском приемопередатчика ВЧА и запаздыванием сигнала на отключение на 5 л/сек.

После отключения короткого замыкания время возврата органа направления, осуществляющего пуск приемопередатчика ВЧА, составляет 30 40 л«/сек, а сигнал на отключение прекращается через 5—

6 л«/сек после отключения короткого замыкания. Поэтому при внешних повреждениях сигнал от аппарата ВЧА всегда перекрывает сигнал отключения как при возникновении, так и после отключения короткого замыкания.

Взаимодействие отдельных органов между собой и с высокочастотным приемопередатчиком выполнено беско««тактно при помощи логических схем и усилителей на полупроводпиковых диодах и триодах. Логические схемы на полупроводниковых диодах и триодах действуют безынерционно, вследствие чего время действия защиты сводится ко времени срабатывания основных органов защиты. На выход логической схемы

ИЛИ включено поляризованное реле 15, которое действует.на выходное реле защиты или непосредственно на отключающую катушку и на схему АПВ. Высокочастотная блокировка защиты производится в двух точках: в начале логической части схемы для предотвращения неправильного действия защиты при несинхронном АПВ и в конце схемы, то есть на поляризованном реле.

При нормальном режиме работы линии тока и напряжения симметричны и на выходе органа направления мощности 1 и пускового органа

2 тока отрицательной последовательности напряжения нет. На выходе дистанционного органа 3 имеется напряжение блокирующей полярности. Все органы защиты подготовлены к действию, передатчики не запущены. В логической части защиты в этом режиме два триода Т-3 и

Т-б (фи". 2) закрыты и четыре триода Т-l, Т-2, Т-4 и T-5 открыты.

При возникновении несимметричного короткого замыкания в зоне защиты органы 1 и 2 направления мощности и тока отрицательной последовательности срабатыва|ст на отключение. Это означает, что на выходе этих органов появляется выпрямленное напряжение с плюсом соответственно в точках а и б.

Отключающий сигнал проходит через схемы 4 И и 5 НЕ, усилитель отключения 7, схему задержки 8, схему 13 ИЛИ, усиливается в выходном усилителе 14 и приводит в действие поляризованное реле 15, которое через выходное реле производит отключение выключателей.

При появлении напряжения на входе схемы 4 И (точки а и б) отк рывающие токи I и lg переключаются. Поскольку приемопередатчики

ВЧА остаются незапущенными (ток 1 равен нулю), триод T-2 закрывается. Сопротивление перехода коллектор-эмпттер этого триода, резко возрастает, ток 14 практически прекращается, а ток I; переключается на заряд конденсатора С,; ток lg при этом равен нулю.

Через несколько л/сек конденсатор С1 заряжается до 3в, т. е до уровня срабатывания выходного усилителя 14.

Ток Iq начинает переключаться по направлению тока 1„., который, проходя,по сопротивлению R и диоду 13„поступает в базу триода Т-б выходного усилителя 14, открывая его. Ток в коллекторе триода Т-б резко возрастает, срабатывает поляризованное реле 15 и через выходное реле отключает выключатели.

Работа триггера 9 и дистанционного органа 3 в этом режиме не ра;сматривается, так как отключение происходит без Нх участия.

Если несимметричное короткое замыкание произошло в момент проверки исправности высокочастотного канала, то логическая часть защиты работает следующим образом.

В нормальном режиме от руки нажимается кнопка К„Прн этом разрывается путь открывающего тока I7 и триод Т-1 закрывается, запуская тем самым приемопередатчик.

При возникновении несимметричного короткого замыкания в зоне орган направления мощности 1 срабатывает на отключение и открывающий ток 1ь который раньше поступал через диод О, на базу триода Т-2, теперь переключается по направлению тока I,,проходит через схему сравнения органа направления мощности 1 и идет по направлению тока

19 на оазу триода T-1, открывая его. Триод T -1 пре (ращает запуск приемопередатчика, позволяя защите действовать на отключение.

При несимметричном повреждении вне зоны на конце линии, ближайшем к месту короткого замыкания, орган направления мощности действует на запуск высокочастотного приемопередатчика. На выходе органа направления мощности 1 появляется напряжение с плюсом в точке в. Открывающий ток 17 переключается на схему органа 1, триод

Т-1 закрывается, производя пуск приемопередатчика.

На втором конце линии органы мощности и тока срабатывают в сторону отключения, и открывающие токи I> и 1 переключаются на схемы органов. Однако высокочастотные приемннки принимают сигналы передатчиков .и посылают в схему открывающий ток Iq, вследствие чего триод № 122196

T-2 о стается открытым. Остальная часть логической схемы при этом тоже бездействует. Поскольку вследствие наличия высокочастотной блокировки триод Т-2 остается открытым и триггер 9 не запускается, действие дистанционного органа 8 не влияет на поведение защиты.

При возникновении симметричного короткого замыкания в зоне защиты в первый момент кратковременно протекают составляющие тока отрицательной последовательности. Пусковые органы тока и органы мощности срабатывают в сторону отключения.

Триод Т-2 в обоих полукомплектах на время несимметричного режима закрывается Ток Iq переключается на заряд конденсатора Сь

Через 5 м/сек напряжение на конденсаторе С, достигает Зв, т. е. уровня срабатывания выходного усилителя 14 и триггера 9. Ток 1г, начинает разветвляться по двум путям: в выходной усилитель 14 поступает ток I и на запуск триггера 9 — ток I><, заряжающий за 2 — 3 м/сек конденсатор С>. Ток lip идет в базу триода T-3 и открывает его. Потенциалы коллекто ра и эмиттера этого триода становятся равными, и конденсатор С, заряженный до 10в, оказывается включенным между базой и эмиттером триода Т-4. Открывающий ток li< переключается на перезаряд этого конденсатора, и триод Т-4 закрывается. Напряжение на коллекторе этого триода возрастает, и триод Т-З удерживается током I» в открытом состоянии вне зависимости от входного сигнала. Это положение триггера 9 сохраняется в течение 0,15 сек., то е ть до тех пор, пока конденсатор С, не перезарядится до минус Зв. По"ле перехода короткого замыкания в трехфазное сигнал с входа триггера 9 снимается, однако последний в течение 0,15 сеи. остается в опрокинутом состоянии.

В это время работает дистанционный орган 8, и на его выходе,появляется напряжен; е с плюсом в точке г, Открывающий ток 1» ответвляется в схему органа 3, и триод Т-5 закрывается. Поскольку теперь закрыты оба триода Т-4 и T-5, потенциалы точек д и е схемы 12 (И) повышаются до минус б — 7в.

Ток 1 переключается через дпод D> на базу. триода Т-б аыходного усилителя 14 и открывасг с, о. Поляризованное реле 15, срабатывая, производит отключение.

Работа схемы при других режимах поясняется схемой на фиг. 1.

При симметричном повреждении вне зоны действия защиты в первый момент короткого замыкания также возникают составляющие тока отрицательной последовательности и на конце линии, ближайшем к месту короткого замыкания, орган направления мощности на время несим-метричного режима производит запуск высокочастотного приемопередатчика. Вследствие наличия высокочастотной блоиировки в схеме 5 (НЕ) запуск триггера не производится, а следовательно, даже при появлении внешнего трехфазного короткого замыкания в зоне одного или обоих дистанционных органов защита не действует.

При внешнем повреждении в сложной сети или на параллельной линии при каскадчом отключении выключателей на неповрежденной линии может произойти перемена на правления мощности. Органы направления мощности при эгом переориентируются, и селективность действия обеспечивается тем, чго орган мощности быстрее переориентируется с отключе. ния на запуск, чем с запуска на отключение, так как чувствительность органа в сторону запуска больше, а время действия меньше. Дополнительный запас елсктиьиости создав вся задержкой Очключаюшего импульса на 5 л/сек, При неуспешном АПВ " одной стороны линии защита воспринимает этот режим как внешнее симметричное короткое замыкание. При успешном АПВ с од ой стороны режим линии пе меняется. При успешном АПВ o второй стороны линии за счет неодновременного включения фаз вы¹ 122196 ключателеи кратковременно появляются составляющие тока отрицательной последовательности, обусловленные ур а внительными токами.

Однако поскольку источник несимметрии расположен на соседнем участке, защита неповрежденного участка BQ"принимает этот режим как внешнее симметричное короткое замыкание. В результате асинхронного хода или развития качаний дистанционные органы могут сработать, однако защита не действует, так как не,запущен триггер 9, удлиняющий короткий импульс.

При перегорании предохранителя или обрыве в цепи переменного напряжения выходное напряжение фильтра напряжения отрицательной последовательности резко возрастает. Однако поскольку орган направления мощно:ти отстроен от небаланса по току отрицательной последовательности, он не действует. При наличии емкостной компенсации орган направления мощности может подействовать в сторону запуска высоко частотного приемопередатчика.

При перегорании предохранителей или обрыве в цепи постоянного напряжения защита также не действует, так EBK в этом случае снимается напряжение с логических схем, Предмет изобретения

1. Устройство для направленной высокочастотной защиты линий электропередачи, содержащее органы направления мощности отрицательной п >следовательности, дистанционные органы, элементы . логических схем и приемопередатчики для высокочастотной блокировки, о тл и ч а ю г е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности действия защиты при трехфазных коротких замыканиях, между орган м направления мощности и элементом логической схемы И включен триггер, служащий для удлинения импульса органа направления мощности на время порядка 0,15 — 0,2 сек. и для образования на это время ц "пи для срабатывания дистанционного органа на отключение.

2 5 стройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что для предотвращения неправильного дейс;пвия защиты на неповрежденном участке линии прп работе несинхронного АПВ в системе органы направления мощности включены через схему НЕ, блокирующуюся сигналом по высокочастотному каналу.

3. В устройстве по пп. 1 и 2 применение быстродействующих дистанционного и токового органов для возможности осуществления защиты на линиях, оборудованных разрядниками.

4. В устройстве по пп. 1 — 3 применение в органе направления мощности трехобмоточного суммирующего трансформатора с отпайками на одной из вторичных обмоток для компенсации емкостных токов длинной линии.