Способ адаптивного однофазного автоматического повторного включения линий электропередачи
METHOD FOR ADAPTIVE SINGLE-PHASE AUTOMATIC RECLOSING OF POWER TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к автоматике электроэнергетических систем, и может быть использовано для обеспечения высокой надежности адаптивного однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) линий электропередачи,  оснащенных любым числом шунтирующих реакторов (ШР).
Известен способ  адаптивного ОАПВ  линий электропередачи (Авторское свидетельство СССР №792398, кл. H02 H3/06, 1979), основанный на измерении модулей напряжений по концам отключенной фазы линии и сравнении их с заданными уставками. Когда оба напряжения превышают заданные уставки, то это означает исчезновение замыкания.
Недостатком способа является низкая надежность адаптивного ОАПВ в тех случаях, когда линия не оснащена ШР или оснащена неполным их числом. Кроме того, при реализации способа требуется организация высокочастотного канала связи между полукомплектами устройства, установленными по концам линии.
Также известен способ  адаптивного ОАПВ  линий электропередачи (патент на изобретение № 2688144, кл. H02 H3/06, 2019г), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и основанный на кратковременном (в пределах 0,1 сек) одностороннем включении аварийной фазы со стороны слабой промежуточной системы, когда измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой; если ток выше уставки, то на фазе фиксируют короткое или дуговое замыкание и далее дают команду на отключение линии, в противном же случае замыкание на фазе отсутствует,  и она успешно включается на работу с другой стороны.
Недостаток  этого способа состоит в том, что он пригоден лишь в схемах со слабой промежуточной системой.
Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является создание  высокой надежности адаптивного ОАПВ линий электропередачи в схемах без слабой промежуточной системы, когда линия электропередачи связывает непосредственно станцию и энергосистему или две энергосистемы.
Поставленная задача достигается тем, что если в известном способе  после паузы ОАПВ осуществляют  кратковременное одностороннее включение аварийной фазы со стороны промежуточной системы, измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой,  то в предлагаемом способе предварительно определяют на линии две зоны, примыкающие к соответствующим системам, и осуществляют кратковременное  одностороннее включение аварийной фазы со стороны первой системы, если однофазное короткое замыкание (ОКЗ) обнаружено во второй зоне, примыкающей ко второй системе,  и соответственно одностороннее включение аварийной фазы со стороны второй системы, если ОКЗ обнаружено в первой зоне, примыкающей к первой системе. Далее измеряют действующее значение тока аварийной фазы на включенном конце и сравнивают с заданной уставкой; если ток выше уставки, то на фазе фиксируют короткое или дуговое замыкание и дают команду на отключение, в противном же случае замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается на работу с другой стороны.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ (для примера, при аварии в зоне 2), которая  содержит примыкающие  системы 1 и 2, подсоединенные к линии 3 с помощью выключателей 4 и 5. На любой из фаз  линии  3 возможно возникновение повреждения 6.
ав
окз
ав
д
ав
>
Способ осуществляется следующим образом. Двусторонне отключенная аварийная фаза линии 3 может находиться в одном из трёх состояний. При сопротивлении повреждения 6  R = R < 10 Ом имеет место неустранившееся однофазное короткое замыкание,  при R = R > 200 Ом имеет место дуговое замыкание и при R→∞ повреждение на фазе отсутствует. Однако в последнем случае нет полной гарантии, что ОАПВ будет успешным. Действительно,  в случае перекрытия одной из фаз в пролете на дерево, дуга погаснет после двустороннего отключения аварийной фазы, и прочность промежутка восстановится, но последующее включение фазы приведёт к повторному перекрытию промежутка, поскольку имеет место скрытое слабое место на линии, которое невозможно обнаружить на двусторонне отключенной аварийной фазе. Двусторонне отключенную аварийную фазу линии 3 включают односторонне выключателем 5 со стороны системы 1, если авария обнаружена в зоне 2 (аварийная фаза односторонне включается выключателем 4, если авария обнаружена в зоне 1), измеряют действующее значение тока этой фазы на включенном конце  и сравнивают с заданной уставкой . Если измеренный ток выше уставки , то на фазе имеется короткое или дуговое замыкание, и дается команда на  отключение линии. В противном случае  замыкание на фазе отсутствует, и она успешно включается с другой стороны.
Заданная уставка по току выбирается из условия отстройки от наибольшего тока , определяемого на односторонне включенном конце фазы при отсутствии повреждения
,
где =1,1 – коэффициент надежности, =1,25 -  коэффициент чувствительности.
Для линий сверхвысокого напряжения  в интервале длин 100-500 км в зависимости от числа ШР на линии уставка составляет не более  250 А для линий 500 кВ  и 550 А для линий 750 кВ, в то время как возможный диапазон токов на включенном конце аварийной фазы при наличии ОКЗ или дуги составляет не менее 800 А для линий 500 кВ и 1200 А для линий 750 кВ, что более чем в 3 раза превосходит уставку для линий 500 кВ и более чем в 2 раза -  уставку для линий 750 кВ. Таким образом, имеет место  надежная гарантия идентификации повреждения.
1
2
На  фиг. 2  приведены зависимости аварийных токов, воздействующих на системы, от места аварии на линии при одностороннем включении аварийной фазы со стороны системы 1 (кривая ) и соответственно со стороны системы 2 (кривая ) для схемы напряжением 500 кВ со следующими параметрами: длина линии - 500 км, сопротивления систем X=100 Ом, X=30 Ом. Точка пересечения приведенных кривых определяет границу между зонами 1 и 2. Как следует из фиг. 2, ток, воздействующий на систему 1 при одностороннем включении с её стороны при наличии на аварийной фазе короткого замыкания, находится в диапазоне 1,1 - 2,3 кА, и соответственно ток, воздействующий на систему 2 при одностороннем включении с её стороны при наличии на аварийной фазе короткого замыкания, находится в диапазоне 2,0 - 2,3 кА. Приведённые токи существенно меньше токов, воздействующих на системы при первоначальном ОКЗ в исходной схеме и равных  соответственно для системы 1 - 4,3 кА, а для системы 2 – 10,3 кА. Таким образом, предлагаемый способ адаптивного ОАПВ не представляет опасности для оборудования, если ОКЗ сохраняется на линии.
Техническим результатом является обеспечение высокой степени надежности адаптивного ОАПВ линий электропередачи, поскольку предлагаемый способ гарантирует надежную идентификацию дугового повреждения, которое невозможно обнаружить на  двусторонне отключенной аварийной фазе.