Многофазный измерительный орган для дистанционной защиты линий электропередач от несимметричных коротких замыканий на землю

Многофазный измерительный орган для дистанционной защиты линий электропередач от несимметричных коротких замыканий на землю

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроэнергетике , а именно к релейной защите и автоматике энергосистем. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей , повышении чувствительности и быстродействия. Цель достигается путем введения в измерительный орган шести сумматоров (3, 4), которые формируют электрические величины, пропорциональные активным и реактивным составляющим электрических величин, равных произведению компенсированных фазных напряжений на ток нулевой последовательности, и множительных блоков 2, 6, 7. 3 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5И 4 Н 02 Н 3/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ ,I

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ;;"

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ, )j j

1! (2!) 4064445/24-07 (22) 26.02.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Уфимский нефтяной институт и Рижский к>литсхническии институт

aM. A. Я. !1слгипе (72) В. А. Шабанов и А.-С. С. Саухатас (53) 621.316.925 (088.8) (56) Шнеерсон Э. М. Измерительные органы релейной защиты на основе микропроцессорных структур. Обзорная информация, сер. 07. Аппараты низкого напряжения, вып. 1.— М.: Информэлектро, 1984, с. 30.

Аржанников E. A. Дистанционный принцип в релейной защите и автоматике линий при замыканиях на землю.— М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 176.

Авторское свидетельство СССР № 1056345, кл. Н 02 Н 3/40, 1983.

„„Я0„„1405098 А 1 (54) МНОГОФАЗНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ

ЗАЩИТЫ ЛИНИ Й ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

ОТ НЕСИММЕТРИЧНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ (57) Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к релейной защите и автоматике энергосистем. Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей, повышении чувствительности и быстродействия. Цель достигается путем введения в измерительный орган шести сумматоров (3, 4), которые формируют электрические величины, пропорциональные активным и реактивным составляющим электрических величин, равных произведению компенсированных фазных напряжений на ток нулевой последовательности, и множительных блоков 2, 6, 7. 3 ил.

j 4(k5()98

Изобрстснис относится к электроэнсргсгике, а именно к релейной защите и а!3 0матикс энергосистемы, и пре;ц!азначено для ,I ècòiihlx возможностси, новы!пенис чув-!

<и витсльности и селективности.

На фиг. 1 изображен функциональная

«хсча устройства; на фиг. 2 - граничные линии, xHрактеризующие условия срабатываiikiH; iiH фиг. 3 — характеристика чногофаз-! юп> органа в комплексной Ilëîñêîcòè coll()о-! Ги Влсilи я II(т;! и корОткОГО за мы кап ия.

Изм pBI(ëüíûé орган содержит формир«ватель 1 сравниваемых величин, нчск)щий

I3O((. X1t> l3hIXO;1OВ, li(. P 13!>i(. ТРИ ИЗ К«ТОРЫ Х ii«.1к.tfo I«ffû к первым трем 13x() f;t)l пер!3«г« четв(рт«го ч!южит«льных с>.!«Ко!3 2. (1 l«pi>i( три Вх«.1а — к ltej)tkbtfг« I p(1 h<. 0 м п«ЖИТ(> Ii>il Ы X 6 I«i(OII 2. (.(;I, i ч«Й !

3ы х«,1 (()oj) xi kt j)013HT«1 Я 1 «Рiti>ix бл«ков 2, vi В горогo

II четв«() гol о множ!! гельiillx блоков 2. В fxo,II l lI pBoi 0 множительног0 блока 2 !и>;1клк> н lli>I (001 !3«Гст!3«!filo K ii(. pвым ikx«. 1ам счмчатор(н3 3, вторые входы K«T«ðûx подкл!очсны соответственно к выходач BTOporо множите ibiloi0 6 iol(H 2. B»ix! третьего чножитсльн«го (loKd 2 подклк>ч(!fbi к первым

i3 x o;l <1 x1 (. v xf h to p o f3 4, !3! 0 ?? ?? ?? b x ?? k t hl ????????????>чсны к выходам четвертогo м!ц»кигсльног«блока 2. Выходы сучматоров 3 подf(. iiO!1!>i k(il<.pE3t>I)1 BXO;EH V! Ком параторов 5, tlpIf

Ko)IfliIj)itTop0t3 5, выход второго сумматора 3 к первым вхо1Hxf второго и пятого компараторов 5, выход третьего сумматорН 3 к ii(ðâûì входам третьего и шестого

КОчп

Выходы сумматоров 4 подключены к вторыч !).ход! компараторов 5 через множительные блоки 6 и 7. Причем выход первого суммат«ра 4 подключен через множительный блок 6 к второму входу первого компара- тора 5 н через х!Иожительпый б>лок 7 к второму !3ходу чст!3сртого комнаратора 5. Выход второго сумматора 4 подклк>чен через множительный блок 6 к второму входу второго комнаратора 5 и через множительный блок 7 к второму входу пятого компаратора 5.

Выхо,1 третьего сумматора 4 подключен через множительный блок 6 к второму входу третьего компаратора 5 и через множительный блок 6 к второму входу шестого комItHpHTop;t 5. Выходы первого, второго и третьеп> iu>31!IitpHTOðoâ 5 подключены к первь!м вхо EH>i соответственно первого, второго и третьего логических элементов ИЛИ 8, к вторым в хо.(а м которы х соответственно подкл ючены выходы четвертого, пятого и шестого компараторов 5. Выхо Ehi логических элсмснгoB ИЛИ 8 подключены к входам логическоп) элемента И 9.

Измерительный «р! dil работаеT следующим обра Зоч.

HH Bxo. Ibi формирователя 1 сравниваечых в«личин подак>тся ортогональные (активная и реакти!3)ная! с(>сгавляк>!цие фазных

ТоК0В и напряж(ний (j)H:3 Л, В, С и тока нулевой после..(овательности l

1Q с iloxloII1E Io анагн>пп3ой илн цифровой фильтрации фазныx токов и напряжений защищаем«и,!Инни. Из активных f> и и< и реакTkfBlli>lх <»и и» cостав tkIK)ftEHx входных гоков

l1 ttHItpkfik((fill!I it

Ва< чых в(лп !!i!! форчируют«я «оответственI I () «Г I (Ц К) 111 !! (< К т И i 3 I I Ы (С 0 С t3;!If!It>tx ф<1:3нь!х напряжений фаз Л, >3

И (. И 1 Oh >. 1(В«И ПО<» !(ДОВаТЕ.<ЫIО< ТИ.

>ле (As < у I I »е + /< I p»

1 оз 3 <е т вя+ ее!

I дс R) и .(у -- ак! иf3!IHkf и РсактивнаЯ с0

25 cocTHBëÿf«ttfè« сопротивления уста вки, а на четвертом, пятом, шестом и седьмом выход lx формирователя 1 сравниваемых величин форчирук>тся реактивные составляющие соответ«твенно компенсированны:

ЗО фазных напряжений фаз А, В, С и тока нулевой последовательности

U><» — <><» Ry (i„» +ki p» ) xy(ii«+-iEip< ); (>ею = U«

К первому, второчу и третьему входам первого множите>!ьного блока 2 подводятся активные составляющие U„,, U <,, Ь" ком4О пенсированных фазных напряжений, а к четвертому входу — реактивная составляющая

i„» тока нулевой последовательности. Множительные блоки 2 производят умножение величин, подводимых к первым трем входам, на величину, подводимую к четвертому входу

45 При этом на первом, втором и третьем выходах первого множительного блока 2 формируют соответственно сигналы, равные произведению активной составляющей компенсированных фазных напряжений и реактивной составляющей тока нулевой последователь5О ности.

Каждый из сумматоров 3 из величины, подводимой к первому входу, вычитает величину, подводимую к второму входу. При этом

5 на выходах первого, второго и третьего сумматоров 3 формируются сигналы, описываемые соответственно следующими выражениями:! 405098

ЕЗ1= И О 1оО.— UW оо, Ез2 — — Uss (о>>.— Vðð.. о (1)

ЕЗЗ= (/сз. > оо.— Uca 1оа .

Каждый из сумматоров 4 формирует на выходе сигнал, пропорциональный сумме величин, подводимых к его входам. При этом на выходах первого, второго и третьего сумматоров 4 формируются соответственно следующие сигналы:

1 I

E41=(/лз оо+ U/>a 1оо., E4q= U los + Us/L 1оа, (2) ! 1

Е4:1 — — Uoo 1р + Uo/>. /о .

Множительные блоки 6 выполняют умножение входного сигнала Е4 по (2) на некоторую константу k1. Такие блоки могут быть выполнены как на аналоговой, так и на цифровой элементной базе. При этом на первые входы множительных блоков 6 подаются входные сигналы Е4, а на вторые входы— опорное напряжение U пропорциональное требуемой величине коэффициента k1. При этом на выходе первого, второго и третьего множительных блоков 6 формируют соответственно следукхщnp сигналы Е>.

Е;1=k>E.1, E6) = — k1Е4з>. (3)

Е11з= k1Е4з.

Множительные блоки 7 выполняют умножение входного сигнала Е4 на некоторую константу k>. При этом на выходе первого, второго и третьего множительных блоков 7 формируются соответственно следующие сигналы Е7.

El1=k >E41, Е7 =БЕ.1 >, (4)

El:.1= КЕ4;1.

Каждый из компараторов 5 сравнивает значения величин (сигналов), подводHMblx к его двум входам. На выходе каждого из компараторов 5 формируется сигнал Е-,„

«Лог. !», если сигнал, подводимый к первому входу, больше сигнала, подводимого к второму входу. При этом на выходах первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого компараторов 5 формируются соответственно сигналы высокого уровня, если соответственно выполняются следующие неравенства:

U:>si»>/ — U:»/. i>is — (U:>sl/is+ U»>i/i//)k1)О; (5)

I /.,/ / (/». ° ii/» — (//»/ 1 />х — ((/ «1 . + (3вяЬ>о)11)0 (6

/ / I

U/ssi/>ê — U/>/с . — (И:.м s — U/>ñ/»/)k1)0 (7)

U >s«» — U:»/i/>s(U >si<>s+ U4»l<»/)kZ)0; (8)

/ / / /

Ц»о(/»/ — U»>/i/>s — (Ц/>о>/>о+ U»//ü/>//)ky)0i (9)

/ /, / / (/:я о — Ь:ol/is — (!/ Ь/>з+ !/>:>/Ь/>/) г)0. (10)

На выходе первого логического элемента

ИЛИ 8 появляется сигнал высокого уровня

Е>11, если выполняется одно из неравенств (6) или (8), на выходе второго логического элемента ИЛИ 8 появляется сигнал E„, если выполняется одно из неравенств (6) или (9) и на выходе третьего логического элемента

ИЛИ 8 появляется сигнал Езз, если выполняется одно из неравенств (7) или (10).

Устройство срабатывает, если на входах

10 !

45 логического элементы И 9 одноврсмеHH() присутствует сигнал Е 1, Е> и Е>з.

Известно, что измерительный орган р условием срабатывания

0(à rg- (180 (11) (/,, в комплексной плоскости сопротивления имеет характеристику в виде прямой линии, проходящей через особую точку, в которой обращается в нуль компенсированное фазное напряжение (/ . Для поврежденной фазы

1 характеристика йроходит через точку Z,„ параллельно действительной оси (прямая а, фиг. 2) . Область выполнения неравенства расположена под прямой (показано штриховкой). Для поворота характеристики на угол з> (прямая б, фиг. 2) достаточно сдвинуть в (11) ток /„по фазе на заданный угол з.

При этом условие (11) срабатывания органы принимает вид

/ /

0(ыrg ".е -. 180 . (12)

К»

Очевидно, что условие (12) выполняется, если ! П1(/1>в / U )) 0, (13) где 1гп — мнимая часть комплексного числа.

Выражая в (13) комплексы /11 и U через ортогональные составляющие и преобразовывая, получают

/ / (, .— ц„.1о.— (U. .+-и .)(gу

)О (14)

Неравенство (14) получено путем преобразования неравенства (12). Следовательно, в комплексной плоскости сопротивления гранитной линией неравенства (14), так же как и неравенства (12) является прямая б (фиг. 2), образующая угол з> с положительным направлением действительной ос«.

Очевидно, что неравенство (5) получается из (14) при Uq U и kl=tgy. Аналогично неравенства (6) и (7) получаются из (14) соответственно, при U =Ub и (/р=(/о и А1=

= tgy. Обозначим у>= ы гс!дй1. Тогда граничной линией неравенства (6) при коротком замыкании на землю фазы А является прямая А1 (фиг. 3), образующая угол "1>1, с положительным направлением действительной оси, а граничными линиями неравенств (6) и (7) являются прямые В1 и С1, проходящие через особые точки Р, Р и образующие с прямой А1 углы в 60

Неравенства (8) — (!О) получают из (!4) заменой (/ на конкретное компенсированное фазное напряжение соответствующей фазы при k>=tg /. Обозначим з>з=агс1д/гз. Тогда граничными линиями неравенств (8) — (10)

ЯвлЯютсЯ пРЯмые А>ь Вз и Сз, котоРые пеРесекаются под углами в 60, причем прямая

Ао образует с положительным направлением действительной оси угол у2.

Сигнал E„1 на выходе первого логического элемента ИЛИ 8 (фиг. 1) появляется при выполнении одного из двух неравенств

1405098

Фс>р ttgna сс:pe> enure

ЧЬг. 2

15) или (8). 1(ри BT<>v область комплексной

ll.lO<. КОСТИ, СООТВ< 1С ВУIOII(35I с>ОЯВЛЕс<И К) СИ < нала Е,<, равна суммс областей, соответстВук>щих Вы<со I«CIIHto иеравенств (5) и (8) и ограничена двумя лучами, один из которых является частьк) ссрямой А!, а другой ! частью прямой А (на фиг. 3 выделено жир(сыми линиями). Аналогично области появ< ле((ия си! >(алов E u E ограничены двумя (,<лч;(ми И! и l3>, С! и С соответственно.

У(г(7<7<<с! (3(7 срабатывает при одиовремен7<<>М ll(>H(<"7 l!Hlt »ц X трС Х СИП<аЛОВ Ек(, Еt

/. ., !Ill Вх(7,(;>х логического элемента И 9 ((17H . 1 ) . 11ри э <Ол! Область срабатывания усl (7<7<(с(BI! в ком((лек Hoé плоскости являет«5l <7(7lik(. и част»к> <н>ластей, соответствующих (>ояв.!«(<ик> сигналов E< t, Et z, Е«! и ограни(сиа шестьк> лучами А<, А и В<, В2, Ct и С ((1)иг. 3)

Изм II5IB коэффициент»! Ус! и /г > в блоках 6 и 7 умцоже(<ия, можно раздельно регулиро()ат» ((Оложение граничных линий А <, В<, С! H Аr, В>, <.r.

Р 3:3, <. . I h t I <)(.> Ре! У.1 и Р О В и и и (I P 3 и и I l I hl x ,IHIIHH ра IIIHpHcт фу>(кциональиые и>зл>ож(<(7(! И М TP()H< l33, VIIP()II!3ß Р3ЗДЕ,1bHO(: Р\.Гv,(иро(3<>(<ие чус)ст(3итес>ьиос! и к ()ереходсс! сл!, :<(>цр()гHI3,<еииям (прямая С ) и селективнос ти llри В(<с(пних коротких замыканиях, особенно при иаправлении тока нагрузки от шин

l3 линик) (прямая А !) . сЧ>(огофаз(сьсй измерительный орган для дисгас<цио>!ной защиты линии электропередач от несимметричных коротких замыканий

, II3 землю, содержащий блок формирования сравниваемых величин с выводами для IID;I,— ( клк>чения к защи(цаемой линии, множитель-! ные блоки, шесть KoMII3pBTopoB, логический эл«м IIT И первый и логический элемент ИЛИ оглсс<сасои1(сссс)с тем, что, с целью pactttHpettHst функциональных возможностей и повышения чувствительности, в него донолнительно введены шесть сумматоров и второй и третий логические элементы ИЛИ, а блок формирования сравниваемых Величин выполнен в виде формирователя ортогональных составляющHx комцес(сированных фазных напряжений и тока нулевой последовательности, причем первый, второй и третий выходы блока формирования сравниваемых величин подключены соответственно к первому, второму и третьему входам первого и четвертого множительных блоков, четвертый, пятый и шестой выхоjhl блока формирования срав10 ниваемых величин подключены соответственно к псрвому, второму и третьему входам второго и третье! о множительных блоков, седьмой выход блока формирования сравниваемых величин подключен к четвертым

Bxo,k» р и ре е.о о ите. х блоков, восьмой выход блока формирования

cp3BtIHB3c3tI>tx величин подключен к четверTk>IM входам вгорого и четвертого множительных б;н>ков, каждый из трех выходов

<(ервого множительного блока подключен

20 соотс)стственно к первым входам первого, второго и третьего сумматоров, вторые Bxoill>l которых подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам второго множительного блока, каждый из трех выходов третьего мс<ожител»ного блока подключен соответственно к первым входам четвертого, пятого и шестого сумматоров, Вторые Входы ко Ophlx (<Одкл!Очены сооТветсгвеино к первому, второму и -ретьему выходам четвертого. миожительног(; блока, 30 Bhlxo;Ihl Itчецы соответственно к первым входам первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого компарагоров, вторые входы которых через соотве1ствующие множительные блоки подклк)чены к выходам . соответственно четвертого, пятого и шестого сумматоров, выходы первого, второго и третьего компараторов подключены к первым t)ходам соответственно первого, второго и третьего логических элементов ИЛИ, выходы четвертого, пятого и шестого компараторов

40 подклк>чены соответственно к вторым вхо1ам элементов ИЛИ, выходы которых подключены к входам элемента И.

Составитель В. Белов

Редактор Н. Бобкова Тварей И. Верее Коррелт<>р Л.()бру«ар

Заказ 3 f 08/55 Тираж 650 11онннсн<>е

ВНИИ11И Государственного к<»интста (.(.(.Р Il<> лел;l>r II <обре>< ннй >«>г> f>IIII<>l

113035, Моски<>, Ж 35, Р<>ун>скан н;>б., а. 1 >

I1ронзно:гственно-<>011>< f>>>llчс <><<><. >>f>< <нри><т н< . I . У»f>r>r>, i гк 1! f>r>< I r II;r>r, .1