METHOD AND DEVICE FOR LIMITATION OF SECONDARY-ARC CURRENT IN SUPERHIGH/ ULTRAHIGH VOLTAGE DOUBLE-CIRCUIT POWER LINE AT COMMON POLES
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКА ВТОРИЧНОЙ ДУГИ ДВУХЦЕПНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ СВЕРХВЫСОКОГО/УЛЬТРАВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОБЩИХ ОПОРАХ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области техники релейной защиты сверхвысокого/ультравысокого напряжения, а более конкретно к способу и устройству для ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Согласно практическому опыту работы энергосистем 220 кВ и 500 кВ в Китае, однофазное короткое замыкание на землю составляет 80-90% случаев, для которых уровень успешных однофазных повторных включений составляет около 80%. Таким образом, для энергетических систем с уровнем напряжения от 220 кВ и выше на практике было доказано, что широкое применение технологии однофазного повторного включения является важным средством обеспечения безопасной и стабильной работы энергосистемы. Соответственно, технология однофазного повторного включения также была применена в наших системах передачи переменного тока сверхвысокого и ультравысокого напряжения.
Однако когда одна фаза электрической линии сверхвысокого/ультравысокого напряжения выключена из-за однофазного короткого замыкания на землю, некоторая часть блуждающего тока, называемого вторичным током дуги, еще протекает в точках короткого замыкания в выключенной короткозамкнутой фазе, благодаря эффекту взаимодействия междуфазной взаимной индуктивности и междуфазной емкости. Ток вторичной дуги возникает в виде электрической дуги и, следовательно, также называется вторичной электрической дугой.
Фиг.1 изображает принципиальную диаграмму тока вторичной дуги линии электропередачи.
Когда на линии происходит однофазное короткое замыкание на землю (фаза А) и после того, как сработали выключатели на обоих концах неисправной фазы, две другие фазы (фазы B и С) работают бесперебойно и поддерживают свои рабочие напряжения. Благодаря эффекту междуфазной емкости С12 и взаимной междуфазной индуктивности M, ток I все еще протекает через точку короткого замыкания, что и является током вторичной дуги. Также, благодаря эффекту междуфазной емкости и взаимной междуфазной индуктивности, после того как прекратился ток вторичной дуги, между исходными путями дуги присутствует напряжение восстановления Ua.
Чем больше ток вторичной дуги и напряжение восстановления, тем труднее происходит автозатухание в точке короткого замыкания, приводя к отказу однофазного повторного включения и угрозе безопасности питания и стабильности работы системы передачи.
В наших современных сверхвысоковольтных системах передачи ток вторичной дуги гасится, в основном, с помощью высоковольтных шунтирующих реакторов (высоковольтных реакторов, для краткости) на линии и реактора в цепи заземления нейтрали. Фиг.2 изображает принципиальную схему высоковольтных шунтирующих реакторов и реактора в цепи заземления нейтрали. Как изображено на фигуре, высоковольтный шунтирующий реактор, представлен в виде XL, и реактор в цепи заземления нейтрали, представлен в виде XN. Междуфазная емкость и емкость относительно земли линии электропередачи может быть компенсирована путем подходящего выбора реактора в цепи заземления нейтрали, делая возможной практически полную междуфазную компенсацию. Даже для междуфазного реактивного сопротивления, приближающегося к бесконечности, емкостная составляющая тока вторичной дуги может быть снижена с помощью реактора в цепи заземления нейтрали; дополнительно, индуктивная составляющая тока вторичной дуги может быть уменьшена с помощью увеличения реактивного сопротивления на землю.
В настоящее время в наших системах электропередачи сверхвысокого напряжения, как правило, применяют реакторы малой мощности с постоянными значениями реактивного сопротивления.
Однако, согласно нашему плану энергосистемы ультравысокого напряжения, линии электропередачи ультравысокого напряжения, как правило, реализованы, в виде двухцепной линии на общих опорах. Сложность подавления тока вторичной дуги увеличивается в ней из-за связи между двумя цепями.
Двухцепные линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах используют реакторы в цепи заземления нейтрали с постоянными значениями реактивного сопротивления для подавления тока вторичной дуги, имея основной целью ограничение тока вторичной дуги во время высоковероятного однофазного повторного включения, делая возможным односекундное повторное включение, все же с много большим током вторичной дуги и напряжением восстановления по сравнению с одноцепными линиями. С другой стороны, с реактором в цепи заземления нейтрали, обладающим постоянным значением реактивного сопротивления, может возникнуть больший ток вторичной дуги во время замыкания одноименных фаз или междуфазного замыкания двух цепей, и в этих случаях возможность односекундного повторного включения все еще нуждается в проверке.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
В этом раскрытии представляются способ и устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, которые могут ограничить ток вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах.
В одном варианте осуществления этого изобретения представляется способ ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, содержащий этапы, на которых:
определяют тип однофазного короткого замыкания на землю в случае возникновения однофазного короткого замыкания на землю на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах;
выбирают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю;
переключают двухцепную линию электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах на выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Предпочтительно, этап определения может содержать этапы, на которых:
определяют короткозамкнутую фазу двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, на которой происходит однофазное короткое замыкание на землю;
определяют тип однофазного короткого замыкания на землю в соответствии с короткозамкнутой фазой однофазного короткого замыкания на землю и рабочим режимом двухцепной линии электропередачи на общих опорах.
Предпочтительно, этап выбора может содержать этап, на котором:
выбирают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, соответствующее типу однофазного короткого замыкания на землю после определения типа однофазного короткого замыкания на землю, согласно предварительно заложенной в память информации о соответствии между типами однофазных коротких замыканий на землю и значениями реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Предпочтительно, способ дополнительно содержит этап, на котором:
одновременно контролируют рабочий режим линии электропередачи на передающем конце и приемном конце двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, и при первом детектировании однофазного короткого замыкания на землю на одном из концов - передающем конце или приемном конце, передают информацию об однофазном коротком замыкании на землю на другой конец - передающий конец или приемный конец.
Предпочтительно, информация об однофазном коротком замыкании на землю содержит по меньшей мере одно из - информацию о короткозамкнутой фазе, на которой произошло однофазное короткое замыкание на землю, тип однофазного короткого замыкания на землю и выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Предпочтительно, после этапа переключения способ дополнительно содержит этап, на котором:
восстанавливают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в его исходное значение для нормальной работы линии электропередачи, после устранения однофазного короткого замыкания на землю двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах.
Устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах дополнительно представлено в одном варианте изобретения, содержащем:
блок определения типа короткого замыкания, для определения типа однофазного короткого замыкания на землю в случае однофазного короткого замыкания на землю на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах;
блок выбора реактора в цепи заземления нейтрали для выбора значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю;
блок переключения реактора в цепи заземления нейтрали для переключения двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах на выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Предпочтительно, устройство дополнительно содержит блок контроля линии для контроля рабочего режима двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах и передачи сигнала короткого замыкания в блок определения типа замыкания, который определяет тип однофазного короткого замыкания на землю согласно сигналу о коротком замыкании, при детектировании однофазного короткого замыкания на землю, произошедшего на линии электропередачи.
Предпочтительно, если устройство дополнительно содержит блок восстановления реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали;
блок восстановления реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали восстанавливает значение реактивного сопротивления реактора в его исходное значение в нормальном режиме линии электропередачи, после того как блок контроля линии детектировал устранение однофазного короткого замыкания на землю линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах.
Предпочтительно, блок определения типа короткого замыкания определяет короткозамкнутую фазу двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, на которой происходит однофазное короткое замыкание на землю, и определяет тип однофазного короткого замыкания на землю согласно короткозамкнутой фазе однофазного короткого замыкания на землю и рабочему режиму двухцепной линии электропередачи на общих опорах.
Предпочтительно, блок выбора значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали выбирает значение реактивного сопротивления в цепи заземления нейтрали, в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, согласно предварительно сохраненной в памяти информации о соответствии между типами однофазных коротких замыканий на землю и значениями реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Предпочтительно, устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах дополнительно содержит координирующий блок однофазного короткого замыкания на землю.
Это устройство расположено соответственно на передающем конце и приемном конце линии электропередачи, и устройства, расположенные на передающем конце и приемном конце одновременно контролируют рабочий режим линии электропередачи.
Когда одно из устройств, находящееся на передающем конце или устройство, находящееся на приемном конце, первым детектирует однофазное короткое замыкание на землю, произошедшее на линии электропередачи, координирующий блок однофазного короткого замыкания на землю в устройстве, которое первым детектировало однофазное короткое замыкание на землю на линии электропередачи, передает информацию об однофазном коротком замыкании на землю в координирующий блок однофазного короткого замыкания на землю другого устройства, находящегося на передающем конце или устройства, находящегося на приемном конце.
Предпочтительно, информация об однофазном коротком замыкании на землю содержит, по меньшей мере, одно из - информацию о короткозамкнутой фазе, на которой произошло однофазное короткое замыкание на землю, тип однофазного короткого замыкания на землю и выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
По сравнению с предшествующим уровнем техники варианты осуществления изобретения имеют следующие преимущества:
способ и устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, представленные согласно вариантам осуществления изобретения, могут определять тип однофазного короткого замыкания на землю, произошедшего на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, выбирать значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, переключать значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, в соответствии с типом текущего короткого замыкания. При этом соответствующее значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали может быть выбрано в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, конкретно произошедшего на линии электропередачи. Следовательно, значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали не является постоянным, а может меняться согласно рабочему режиму линии электропередачи, т.е. значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали является управляемым. Таким образом, когда двухцепная линия электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения работает в различных режимах, могут быть выбраны оптимальные значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали для получения доступа к линии электропередачи, ограничивающие ток вторичной дуги, вызванный однофазным коротким замыканием на землю.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает принципиальную диаграмму тока вторичной дуги линии электропередачи;
Фиг. 2 изображает принципиальную схему высоковольтных шунтирующих реакторов и реактора цепи заземления нейтрали;
Фиг. 3 изображает диаграмму тока вторичной дуги во время однофазного повторного включения двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах;
Фиг. 4 изображает диаграмму напряжения восстановления во время однофазного повторного включения двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах;
Фиг. 5 изображает блок-схему алгоритма способа согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 6 изображает блок-схему алгоритма способа согласно второму варианту осуществления изобретения;
Фиг. 7 изображает принципиальную схему ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах;
Фиг. 8 изображает структурную схему устройства согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 9 изображает структурную схему устройства согласно второму варианту осуществления изобретения и
Фиг. 10 изображает структурную схему устройства согласно третьему варианту осуществления этого изобретения.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для лучшей реализации изобретения специалистами в этой области далее сначала будут рассмотрены ток вторичной дуги и напряжение восстановления при однофазном коротком замыкании на землю в различных рабочих режимах двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах.
Фиг.3 изображает диаграмму тока вторичной дуги во время однофазного повторного включения двухцепной линии электропередачи ультравысокого напряжения на общих опорах.
Линия электропередачи протяженностью 300 километров выбрана в качестве такой двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, на каждом из концов линии установлены высоковольтные шунтирующие реакторы на 720 Мбар.
По горизонтальной оси диаграммы представлены значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали двухцепной линии электропередачи ультравысокого напряжения на общих опорах в омах (Ом), по вертикальной оси представлен ток вторичной дуги в амперах (А), возникший при однофазном коротком замыкании на землю двухцепной линии электропередачи ультравысокого напряжения на общих опорах.
На Фиг.3 изображены 5 кривых, представляющих соответственно: однофазное (двухцепное) короткое замыкание, однофазное (одноцепное с замыканием на землю) короткое замыкание, однофазное (одноцепное без замыкания на землю) короткое замыкание, короткое замыкание одноименных фаз и междуфазное короткое замыкание.
Однофазное (двухцепное) короткое замыкание: короткое замыкание, которое происходит, когда функционируют обе цепи.
Однофазное (одноцепное с замыканием на землю) короткое замыкание: однофазное короткое замыкание на землю, которое происходит, когда одна цепь функционирует, а другая заземлена.
Однофазное (одноцепное без замыкания на землю) короткое замыкание: однофазное короткое замыкание на землю, которое происходит, когда одна цепь функционирует, а другая не заземлена.
Короткое замыкание одноименных фаз: короткое замыкание одноименных фаз на землю, которое происходит в обеих цепях, когда обе они функционируют, например короткое замыкание на землю происходит в обеих цепях - фазе А цепи 1 и фазе А цепи 2.
Междуфазное короткое замыкание: короткое замыкание одной фазы на землю, которое происходит в обеих цепях, когда обе они функционируют, например короткое замыкание на землю происходит в обеих цепях - фазе А цепи 1 и фазе В цепи 2.
Из Фиг.3 видно, что междуфазное замыкание, произошедшее на двухпроводной линии электропередачи на общих опорах, может соответствовать различным кривым на Фиг.3. Дополнительно, когда реактор в цепи заземления нейтрали имеет различные значения реактивного сопротивления, соответствующие токи вторичной дуги также являются различными.
Например, для кривой в случае однофазного (одноцепного с замыканием на землю) короткого замыкания, когда реактор в цепи заземления нейтрали имеет значение реактивного сопротивления 600 Ом, соответствующий ток вторичной дуги минимизирован, в этом случае, на уровне около 11 A. И для графика однофазного (двухцепного) короткого замыкания, когда реактор в цепи заземления нейтрали имеет значение реактивного сопротивления, равное 900 Ом, в этом случае соответствующий ток вторичной дуги минимизирован на уровне около 12 A.
Из Фиг.3 видно, что когда на линии электропередачи происходит короткое замыкание на землю различного типа, то имеются различные значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, соответствующие минимальному току вторичной дуги.
Фиг.4 изображает диаграмму напряжения восстановления во время однофазного повторного включения двухцепной линии электропередачи сверхвысокого напряжения на общих опорах.
Заметим, что кривая на Фиг.4 та же, что и на Фиг.3, за исключением графика значения реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали по отношению к напряжению восстановления.
Кроме того, из Фиг.4 можно видеть для кривой в случае однофазного (одноцепного с замыканием на землю) короткого замыкания, что, когда реактор в цепи заземления нейтрали имеет значение реактивного сопротивления 600 Ом, соответствующее напряжение восстановления минимизировано. Для кривой в случае однофазного (двухцепного) замыкания, когда реактор в цепи заземления нейтрали имеет значение реактивного сопротивления 900 Ом, соответствующее напряжение восстановления минимизировано.
Из приведенного выше анализа может быть понятно, что оптимальные значения реактивного сопротивления, требуемые реакторам в цепи заземления нейтрали, различны при различных условиях короткого замыкания, на основании чего утверждается способ применения управляемого реактора в цепи заземления нейтрали в вариантах осуществления изобретения.
Для лучшего понимания указанных выше задач, свойств и преимуществ вариантов осуществления изобретения некоторые конкретные варианты осуществления изобретения будут подробно описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи ниже.
Фиг.5 изображает блок-схему алгоритма способа согласно первому варианту осуществления изобретения.
Способ ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах согласно этому варианту осуществления содержит следующие этапы:
S501: определяют тип однофазного короткого замыкания на землю в случае возникновения однофазного короткого замыкания на землю на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах.
В реализации, определяется короткозамкнутая фаза на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, на которой происходит однофазное короткое замыкание на землю, а затем определяется тип однофазного короткого замыкания на землю согласно короткозамкнутой фазе, на которой происходит однофазное короткое замыкание на землю, и рабочему режиму двухцепной линии электропередачи на общих опорах.
К примеру, существует пять типов короткозамкнутых фаз, на которых могут произойти замыкания: однофазное (двухцепное) короткое замыкание, однофазное (одноцепное с замыканием на землю) короткое замыкание, однофазное (одноцепное без замыкания на землю) короткое замыкание, короткое замыкание одноименных фаз и междуфазное короткое замыкание.
S502: выбирают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю.
Различным типам короткого замыкания могут соответствовать различные оптимальные значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления. Таким образом, оптимальное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали будет выбрано в соответствии с типом короткого замыкания.
В реализации, значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, соответствующие различным типам однофазного короткого замыкания на землю, вычисляют заранее, чтобы минимизировать ток вторичной дуги, и сохраняют информацию о соответствии между различными типами однофазных коротких замыканий на землю и значениями реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали; после определения типа однофазного короткого замыкания на землю, выбирают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, согласно информации о соответствии между типами однофазных коротких замыканий на землю и значениями реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
S503: переключают двухцепную линию электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах на выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Например, в случае однофазного (одноцепного с замыканием на землю) короткого замыкания на линии электропередачи соответствующий ток вторичной дуги минимизируют при значении реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, равном 600 Ом, и составляет в этом случае около 11 A. Реактор в цепи заземления нейтрали линии электропередачи переключают в значение 600 Ом.
Согласно одному из вариантов осуществления способа изобретения, рабочий режим двухцепной линии электропередачи на общих опорах предустановлен в: двухцепной с включенным питанием, одноцепной без короткого замыкания на землю или одноцепной с коротким замыканием на землю. Системы защиты на обоих концах линии детектируют ток трехфазной линии с помощью СТ сканирования, соответственно, и в случае, если только одна фаза имеет различную силу тока на противоположных концах, определяют, что на этой фазе данной линии происходит однофазное короткое замыкание на землю. Когда рабочий режим двухцепной линии электропередачи на общих опорах является одноцепным с коротким замыканием на землю или одноцепным без короткого замыкания на землю, тогда определяют, что тип однофазного короткого замыкания на землю является однофазным (однофазным с замыканием на землю) коротким замыканием или однофазным (однофазным без замыкания на землю) коротким замыканием; когда рабочий режим двухцепной линии электропередачи на общих опорах является двухцепным с включенным питанием, если однофазное короткое замыкание на землю происходит только в одной цепи, тогда определяют, что тип однофазного короткого замыкания на землю является однофазным (двухцепным) коротким замыканием, если однофазное короткое замыкание на землю происходит в обеих цепях, тогда тип однофазного короткого замыкания на землю может быть определен как короткое замыкание одноименных фаз или междуфазное короткое замыкание, согласно тому, являются ли короткозамкнутые фазы двух цепей, на которых происходит однофазное короткое замыкание на землю одними и теми же. Значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали определяют в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю.
Способ ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может определить тип однофазного короткого замыкания на землю, произошедшего на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, выбрать соответствующее значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю и переключить значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, в соответствии с типом текущего короткого замыкания на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах. При этом соответствующее значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали может быть выбрано в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, конкретно произошедшего на линии электропередачи. Следовательно, значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали не является постоянным, а меняется в зависимости от рабочего режима линии электропередачи, то есть значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали является управляемым. Таким образом, когда двухцепная линия электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения работает в различных режимах, оптимальные значения реактивного сопротивления могут быть выбраны для реактора в цепи заземления нейтрали, для того чтобы получить доступ к линии электропередачи, ограничивая ток вторичной дуги, вызванный однофазным коротким замыканием на землю.
Таблица 1 изображает ток вторичной дуги двухцепной линии электропередачи ультравысокого напряжения на общих опорах с использованием управляемых реакторов.
<b>Таблица 1</b>
Рабочий режим и тип короткого замыкания
Ток вторичной дуги при использовании реактора в цепи заземления нейтрали с постоянным значением реактивного сопротивления 700 Ом
Ток вторичной дуги при использовании управляемого реактора в цепи заземления нейтрали
Снижение тока вторичной дуги (%)
Однофазное короткое замыкание при двухцепном режиме с включенным питанием
15,7
11,3 (900 Ом)
28%
Однофазное короткое замыкание, одноцепной режим с выключенным питанием (с замыканием на землю), одноцепной режим с включенным питанием
16,5
10,3 (600 Ом)
38%
Однофазное короткое замыкание, одноцепной режим с выключенным питанием (без замыкания на землю), одноцепной режим с включенным питанием
26,7
14,0 (900 Ом)
48%
Короткое замыкание одноименных фаз, двухцепной режим с включенным питанием
52,8
29,4 (1200 Ом)
44%
Междуфазное короткое замыкание, двухцепной режим с включенным питанием
59,9
57,7 (500 Ом)
4%
Как видно из таблицы 1, различные значения реактивного сопротивления необходимы для реактора в цепи заземления нейтрали в случае различных рабочих режимов линии электропередачи и типов короткого замыкания, то есть значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали является переменным. По сравнению с реактором в цепи заземления нейтрали с постоянным значением реактивного сопротивления (700 Ом) в предшествующем уровне техники управляемый реактор в цепи заземления нейтрали, предусмотренный в варианте осуществления настоящего изобретения, может эффективно ограничивать ток вторичной дуги. Последний столбец в таблице 1 показывает снижение в процентах тока вторичной дуги управляемых реакторов в цепи заземления нейтрали по сравнению с реактором в цепи заземления нейтрали с постоянным значением реактивного сопротивления (700 Ом). Видно, что за исключением случая междуфазного короткого замыкания при двухцепном режиме с включенным питанием, вторичный ток дуги существенно снижается в других четырех типах короткого замыкания. Время повторного включения может быть сокращено за счет уменьшения тока вторичной дуги. Таким образом может быть достигнуто быстрое повторное включение в случае однофазного короткого замыкания на землю.
Следует отметить, что для различных конкретных линий электропередачи требуются различные оптимальные значения реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали, когда происходят однофазные короткие замыкания на землю одного и того же типа. В таблице 1 показаны значения реактивного сопротивления 900 Ом, 600 Ом, 900 Ом, 1200 Ом и 500 Ом для тех пяти типов короткого замыканий, которые были специально отобраны для двухцепной линии электропередачи ультравысокого напряжения на общих опорах протяженностью 300 км, с высоковольтными шунтирующими реакторами 720 Мбар, расположенными на обоих концах линии. При этом для других типов линии электропередачи значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали может быть выбрано согласно практическим условиям на линии.
Для конкретной линии электропередачи ток вторичной дуги и напряжение восстановления вычислены для различных значений реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали и различных условий короткого замыкания, основанных на фундаментальных данных, таких как рабочий режим, увеличение подачи энергии, проводники линии, столб/опора, расстановка, степень компенсации высоковольтного реактора. На основе результата вычислений выбирается оптимальное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Например, принимая во внимание соответствия токов вторичной дуги и напряжений восстановления во время повторного включения и значений реактивного сопротивления управляемого реактора в цепи заземления нейтрали, как показано на Фиг.3, 4, значения реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали имеют диапазон регулировки от 500 Ом до 1200 Ом, отклонение регулировки реактивного сопротивления не больше 100 Ом и время регулировки реактивного сопротивления не более 100 мс.
Согласно требованиям о переменном диапазоне значений реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, отклонении регулировки реактивного сопротивления, скорости регулировки, уровне изоляции и т.д., описанным выше, может быть выбран подходящий реактор с управляемым реактивным сопротивлением.
Каких-либо конкретных ограничений в принципах и структурах реактивных сопротивлений управляемых реакторов не существует, например: реакторы с вентилями, служащими для текущей регулировки вентилей или могут быть применены управляемые реакторы с функцией непрерывной или ступенчатой регулировки реактивного сопротивления, такие как типы управляемых реакторов с электромагнитным клапаном или высокоимпедансным трансформатором. Принимая в качестве примера реактор с вентилем, который может регулироваться в текущем времени, реактор имеет несколько вентилей на стороне низкого напряжения, любой из этих вентилей можно настроить для подключения к земле в текущем времени, и различным значениям реактивного сопротивления реактора соответствуют различные вентили, для того чтобы реализовать регулировку в текущем времени значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Рабочий режим линии электропередачи может контролироваться одновременно на передающем конце и приемном конце двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах. Когда на линии электропередачи происходит однофазное короткое замыкание на землю, трансформаторная подстанция на одном конце может очень быстро детектировать короткое замыкание, в то время как трансформаторная подстанция на другом конце может детектировать короткое замыкание медленнее. В одном варианте осуществления изобретения в реакторы в цепи заземления нейтрали на обоих концах - передающем и приемном - добавляется функция координирования значения реактивного сопротивления на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах; таким образом, что, когда на одном конце линии детектируется короткое замыкание ранее другого конца, трансформаторная подстанция на том конце, где детектировано короткое замыкание, первой, может уведомить об этом коротком замыкании трансформаторную подстанцию на другом конце линии электропередачи через канал связи (например, через коммуникационное волокно и т.д.) между трансформаторными подстанциями на передающем и приемном конце, так что надежность и скорость выбора реактивного сопротивления может быть улучшена для реакторов в цепи заземления нейтрали. Например, рабочий режим линии электропередачи контролируется одновременно на обоих концах - приемном и передающем - двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, когда любой из них - передающий конец или приемный конец - детектировал однофазное короткое замыкание на землю в линии электропередачи, он передает информацию об однофазном коротком замыкании на землю (например, по меньшей мере, одно из - короткозамкнутую фазу, на которой произошло короткое замыкание, тип однофазного короткого замыкания на землю и выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали) на другую сторону - передающий конец или приемный конец, так что процесс переключения реактивного сопротивления может осуществляться настолько быстро насколько это возможно для реактора в цепи заземления нейтрали на другом конце, повышая надежность и скорость выбора реактивного сопротивления данного реактора в цепи заземления нейтрали. Конкретная реализация варианта осуществления будет обсуждаться со ссылкой на Фиг.6 ниже.
Фиг.6 изображает блок-схему алгоритма способа согласно второму варианту осуществления изобретения.
S601: передающий и приемный конец двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах одновременно контролируют рабочий режим линии электропередачи.
S602: когда трансформаторная подстанция на одном конце двухцепной линии электропередачи на общих опорах впервые детектирует однофазное короткое замыкание на землю, произошедшее на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, тогда определяют тип однофазного короткого замыкания на землю;
S603: трансформаторная подстанция на одном конце, которая первой детектировала однофазное короткое замыкание на землю, передает тип однофазного короткого замыкания на землю на другой конец двухцепной линии электропередачи на общих опорах через канал связи.
.
S604: оба конца двухцепной линии электропередачи на общих опорах выбирают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, соответствующие типу однофазного короткого замыкания на землю путем просмотра таблицы, в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, соответственно
Например, конкретная реализация способа поиска содержит: предварительное вычисление оптимальных значений реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали, соответствующих различным типам однофазного короткого замыкания на землю, оптимальные значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали минимизируют ток вторичной дуг, вызванный этими типами однофазных коротких замыканий на землю; затем, сохранение в таблице информации о различных типах однофазных коротких замыканий на землю и соответствующих значений реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали; когда определен тип однофазного короткого замыкания на землю, в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю выбирают значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали путем поиска по таблице.
S605: оба конца двухцепной линии на общих опорах переключают двухцепную линию электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах на значения реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю.
S606: когда устранено однофазное короткое замыкание на землю двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, восстанавливают исходные значения реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали, соответствующие нормальному рабочему режиму линии электропередачи.
Следует отметить, что в приведенном выше варианте осуществления трансформаторная подстанция на одном конце, которая первой детектировала однофазное короткое замыкание на землю, передает тип однофазного короткого замыкания на землю, который был определен, на другой конец, для координации управления на обоих концах, так что надежность и скорость выбора значения реактивного сопротивления могут быть улучшены для реакторов в цепи заземления нейтрали. Специалисты в данной области должны понимать, что трансформаторная подстанция на одном конце, которая первой детектировала однофазное короткое замыкание на землю также может отправить информацию о короткозамкнутой фазе, на которой происходит однофазное короткое замыкание на землю или выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали на другой конец, для последующей обработки на том конце, которая также может достичь той же цели, что и вариант осуществления выше.
Реактор в цепи заземления нейтрали не работает при стабильном рабочем режиме линии электропередачи, в это время реактивное сопротивление реактора в цепи заземления нейтрали может быть задано в исходное значение. Значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали может быть отрегулировано в исходное значение после успешного однофазного повторного включения.
Способ, предусмотренный вариантом осуществления изобретения, может динамически регулировать значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом короткого замыкания линии электропередачи и значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали всегда может быть отрегулировано до оптимального значения для ограничения тока вторичной дуги этого типа короткого замыкания, независимо от типа однофазного короткого замыкания на землю, в основном оказывающего свое влияние на ускорение прекращения тока вторичной дуги.
Фиг.7 изображает принципиальную схему ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах согласно одному варианту осуществления этого изобретения.
Двухцепная линия электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах содержит проводники A и проводники B на общих опорах.
Проводники А или проводники B на общих опорах имеют высоковольтные шунтирующие реакторы и реакторы в цепи заземления нейтрали, расположенные на обоих их концах.
Высоковольтные шунтирующие реакторы XLS1 и управляемый реактор XNS1 в цепи заземления нейтрали установлены на передающем конце проводников A на общих опорах, высоковольтные шунтирующие реакторы XLR1 и управляемые реакторы XNR1 в цепи заземления нейтрали установлены на приемном конце проводников A на общих опорах.
Высоковольтные шунтирующие реакторы XLS2 и управляемые реакторы XNs2 в цепи заземления нейтрали установлены на передающем конце проводников B на общих опорах; высоковольтные шунтирующие реакторы XLR2 и управляемый реактор XNR2 в цепи заземления нейтрали установлены на приемном конце проводников B на общих опорах.
Каждая группа высоковольтных шунтирующих реакторов связана с тремя фазами линии электропередачи параллельно; один конец каждого управляемого реактора в цепи заземления нейтрали подключен к высоковольтным шунтирующим реакторам последовательно, а другой конец заземлен.
Когда происходит однофазное короткое замыкание на землю на линии электропередачи, может быть выбрано соответствующее оптимальное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом короткого замыкания, и управляемый реактор в цепи заземления нейтрали может быть отрегулирован на значение реактивного сопротивления, которое требуется в настоящее время.
Устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, как показано на Фиг.7, например, также предусматривается в одном варианте осуществления настоящего изобретения, как описано ниже в связи с особым вариантом осуществления.
Фиг.8 изображает структурную схему устройства согласно первому варианту осуществления изобретенного устройства.
Устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, предусмотренное настоящим вариантом осуществления содержит: блок 801 определения типа короткого замыкания, блок 802 выбора реактора в цепи заземления нейтрали и блок 803 переключения реактора в цепи заземления нейтрали.
Когда происходит однофазное короткое замыкание на землю на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, блок 801 определения типа замыкания определяет тип однофазного короткого замыкания на землю.
Например, есть пять типов короткозамкнутых фаз, на которых возникает короткое замыкание: однофазное (двухцепное) короткое замыкание, однофазное (одноцепное с замыканием на землю) короткое замыкание, однофазное (одноцепное без замыкания на землю) короткое замыкание, короткое замыкание одноименных фаз и междуфазное короткое замыкание.
Блок 802 выбора реактора в цепи заземления нейтрали выбирает значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю.
Одна реализация выбора значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю с помощью блока 802 выбора реактора в цепи заземления нейтрали содержит: нахождение значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю посредством поиска по таблице блоком выбора реактора в цепи заземления нейтрали. Например, блок выбора реактора в цепи заземления нейтрали может выбрать значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, согласно предварительно сохраненной в памяти информации о соответствии между типами однофазного короткого замыкания на землю и значением реактивного сопротивления реакторов в цепи заземления нейтрали.
Блок 803 переключения реактора в цепи заземления нейтрали переключает двухцепную линию электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах на значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю.
Устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, предусмотренное в вариантах осуществления изобретения, может определить тип однофазного короткого замыкания на землю, произошедшего на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, выбрать соответствующее значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю, переключить двухцепную линию электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах на значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом текущего короткого замыкания.
При этом соответствующее значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали может быть выбрано в соответствии с типом однофазного короткого замыкания на землю конкретно произошедшего на линии электропередачи. Следовательно, значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали не является постоянным, а может изменяться вместе с рабочими режимами линии электропередачи, то есть значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали является управляемым. Таким образом, когда двухцепная линия электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения работает в различных режимах, могут быть выбраны оптимальные значения реактивного сопротивления для реактора в цепи заземления нейтрали, для получения доступа к линии электропередачи, и, как следствие, ограничения тока вторичной дуги, вызванного однофазным коротким замыканием на землю.
Фиг.9 изображает структурную схему устройства согласно второму варианту осуществления изобретенного устройства.
Устройство ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, предусмотренное в настоящем варианте осуществления, отличается от первого варианта осуществления добавленным блоком 901 контроля линии. Блок 901 контроля линии контролирует режим работы двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах при детектировании однофазного короткого замыкания на землю, произошедшего на линии электропередачи, передает сигнал о коротком замыкании в блок 801 определения типа короткого замыкания, который принимает сигнал о коротком замыкании и затем определяет тип однофазного короткого замыкания на землю согласно сигналу короткого замыкания.
Вариант осуществления может содержать опционально блок 902 восстановления реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
После того как блок 901 контроля линии определяет устранениеоднофазного короткого замыкания на землю на двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах, блок 902 восстановления реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали восстанавливает значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в исходное значение для нормальной работы линии электропередачи.
Фиг.10 изображает структурную схему устройства согласно третьему варианту осуществления изобретенного устройства.
В этом варианте осуществления, устройства 10 и 10' для ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах предусматриваются соответственно на передающем конце А и приемном конце В двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах для одновременного контроля рабочего режима линии электропередачи.
Устройства 10, 10' ограничения тока вторичной дуги двухцепной линии электропередачи сверхвысокого/ультравысокого напряжения на общих опорах содержат координирующие блоки 1001, 1001' однофазного короткого замыкания соответственно. Координирующие блоки 1001, 1001 однофазного короткого замыкания связаны друг с другом через канал связи. Когда устройство на одном из - передающем конце А или приемном конце B, например, устройство 10 на передающем конце А, первым детектировало однофазное короткое замыкание на землю, произошедшее на линии электропередачи, координирующий блок 1001 однофазного короткого замыкания устройства 10 передает информацию об однофазном коротком замыкании на землю, принятую от блока 801 определения типа короткого замыкания или блока выбора 802 реактора в цепи заземления нейтрали, в координирующий блок 1001 однофазного замыкания устройства 10' на приемном конце B. Координирующий блок 1001' однофазного короткого замыкания в устройстве 10' на приемном конце B принимает информацию об однофазном коротком замыкании на землю от передающего конца А, отправляет ее в блок 801' определения типа короткого замыкания или блок 802' выбора реактора в цепи заземления нейтрали и осуществляет процесс переключения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Информация об однофазном коротком замыкании на землю содержит, по меньшей мере, одно из - информацию о короткозамкнутой фазе, на которой произошло однофазное короткое замыкание на землю, тип однофазного короткого замыкания на землю и выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали. Например, координирующий блок 1001 однофазного короткого замыкания, связан с блоком 803 переключения реактора в цепи заземления нейтрали, когда однофазное короткое замыкание на землю произошедшее в линии электропередачи, детектируется блоком 901 контроля линии, блок 802 выбора реактора в цепи заземления нейтрали с помощью координирующего блока 1001 однофазного короткого замыкания передает тип однофазного короткого замыкания на землю и/или выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали на координирующий блок 1001' однофазного короткого замыкания, который отправляет принятые тип однофазного короткого замыкания на землю и/или выбранное значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в блок 802' выбора реактора в цепи заземления нейтрали, и блок 802' выбора реактора в цепи заземления нейтрали управляет блоком 803' переключения реактора в цепи заземления нейтрали для переключения значения реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали.
Следует отметить, что блоки 901, 901' контроля линии и блоки 803, 803' переключения реактора в цепи заземления нейтрали показаны в Фиг.10 в виде двух независимых модулей, соответственно. Специалистами в этой области, однако, будет по достоинству оценено то что блоки 901, 901' контроля линии и блоки 803, 803' переключения реактора в цепи заземления нейтрали могут быть реализованы в одном модуле (модулях) для выполнения контроля линии и переключения реактора обеих цепей.
Устройство, предусмотренное в варианте осуществления изобретения, может динамически регулировать значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали в соответствии с типом короткого замыкания линии электропередачи и значение реактивного сопротивления реактора в цепи заземления нейтрали всегда может быть отрегулировано до оптимального значения для ограничения тока вторичной дуги этого типа короткого замыкания, независимо от типа однофазного короткого замыкания на землю, наилучшим образом оказывая свое влияние на ускорение прекращения тока вторичной дуги.
Специалисты в данной области смогут понять, что модули или этапы, описанные в связи с блок-схемами и этапами этого раскрытия носят всего лишь иллюстративный характер, и любое сочетание этих модулей и этапов может быть выполнено согласно требованиям конкретной реализации. Дополнительно, эти модули и этапы могут быть реализованы с помощью программного обеспечения, аппаратного обеспечения, на котором выполняются компьютерные программы, или специализированных схем и т.д.
Специалисты в данной области могут понять, что все или часть этапов способа вышеуказанных вариантов осуществления могут быть реализованы на аппаратном обеспечении, имеющем отношение к программным инструментам, которые могут быть сохранены на машиночитаемых носителях информации, при выполнении программы, выполняют этапы, включая вышеуказанный способ вариантов осуществления, вышеуказанные носители информации содержат: постоянное запоминающее устройство, оперативное запоминающее устройство, магнитный диск или оптический диск и т.д. и любой другой носитель информации, на котором может храниться программный код.
Описание выше представляет собой просто некоторые предпочтительные варианты осуществления данного изобретения, никоим образом, не ограничивая самого изобретения. Хотя некоторые предпочтительные варианты осуществления данного изобретения были раскрыты выше, они не ограничивают это изобретение. Любой специалист в данной области может сделать многие изменения и модификации, или эквиваленты технического решения данного изобретения путем использования способов и технического содержания, описанных выше, не отходя от объема данного изобретения. Таким образом, любые простые изменения, эквиваленты или модификации вышеуказанных вариантов осуществления согласно предмету настоящего изобретения относятся к области защиты этого изобретения, не отходя от содержания технического решения изобретения.