СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ РЕЗЕРВНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ К КОРОТКИМ ЗАМЫКАНИЯМ
METHOD TO INCREASE SENSITIVITY OF BACKUP PROTECTION OF ELECTRIC SET TO SHORT CIRCUITS

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите, и может быть использовано для резервной защиты электроустановок от коротких замыканий (КЗ).
Известен способ повышения чувствительности резервной защиты электроустановки к коротким замыканиям, при котором измеряют токи в фазах электроустановки и междуфазные напряжения и действуют на ее отключение, если токи превышают установленное значение, а напряжения оказываются меньше заданной величины (Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 2006. - 639 с.: ил.).
Однако по этому способу необходимо отстраиваться от номинальных токов электроустановки. Следовательно он не обеспечивает выявление КЗ с токами, меньше номинальных, что значительно ограничивает его чувствительность.
cp
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ повышения чувствительности резервной защиты электроустановки к коротким замыканиям, при котором измеряют токи в ее фазах, выявляют двухфазные КЗ, например с помощью фильтра тока обратной последовательности, начинают отсчет времени tсрабатывания защиты, в течение времени отсчета контролируют наличие этого КЗ и при его исчезновении прекращают отсчет, а при наличии по окончании отсчета отключают электроустановку (Линт Г.Э. Симметричные составляющие в релейной защите. - М.: Энергоатомиздат, 1996. - 160 с.: ил. (Б-ка электромонтера, вып.654)).
Недостатком способа является невозможность его применения для защиты электроустановок от трехфазных КЗ, поскольку при таких КЗ токи обратной последовательности, по наличию которых выявляют двухфазные КЗ, появляются лишь в первый момент КЗ на время 0,01-0,02 с.
Задача изобретения - разработать способ, который позволит выявлять удаленные трехфазные КЗ.
Технический результат изобретения - расширение области использования способа путем обеспечения выявления трехфазных КЗ.
cp
max
hmax
1
max
KЗMAX
2
P1
KЗMAX
hmax
P2
max
hmax
P2
OTC
P1
OTC
cp
cp
2
max
P2
P2
OTC
P1
Технический результат достигается тем, что в способе повышения чувствительности резервной защиты электроустановки к коротким замыканиям, при котором измеряют токи в ее фазах, выявляют двухфазные КЗ, например с помощью фильтра тока обратной последовательности, начинают отсчет времени t срабатывания защиты, в течение времени отсчета контролируют наличие этого КЗ и при его исчезновении прекращают отсчет, а при наличии по окончании отсчета отключают электроустановку, дополнительно, после измерения токов в фазах, выделяют из них максимальный ток I, и, если не было выявлено двухфазное КЗ, то записывают его значение в память, предназначенную для хранения величины максимального тока I нагрузки, и периодически, через каждый промежуток времени t, повторяют указанные операции; а если выявлено двухфазное КЗ, записывают значение I в память, предназначенную для хранения величины максимального тока Iкороткого замыкания, и через заданные интервалы времени t продолжают измерения; после исчезновения КЗ находят разность I последних зафиксированных в памяти значений I и I, запоминают ее, находят разность I между током I для текущего момента времени и последним зафиксированным в памяти током I, и, если не выполняется условие I≥kI (k - коэффициент отстройки), то прекращают отсчет t, a если выполняется, то продолжают отсчет t, через время t повторяют измерение токов фаз, выделение тока I, вычисление I, проверку условия I≥kI до тех пор, пока оно не перестанет выполняться.
Устройство, реализующее данный способ, изображено на фиг.1. Устройство содержит преобразователи тока в напряжение (ПТН) 1, 2, 3, выполненные в виде трансреакторов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, микропроцессор (МП) 5, исполнительный орган 6, причем ПТН 1, 2, 3 подключены к трансформаторам тока фаз А, В, С защищаемой электроустановки, выходы ПТН 1, 2, 3 подключены ко входам АЦП 4, выход АЦП 4 подключен ко входу данных МП 5, выход МП 5 - к исполнительному органу 6, который дает сигнал на отключение выключателя электроустановки (не показан).
Устройство работает следующим образом. Во всех режимах напряжения на выходах ПТН 1, 2, 3 пропорциональны токам в фазах А, В, С защищаемой электроустановки. Эти напряжения преобразуются АЦП 4 в двоичные данные, которые поступают на вход данных МП 5. Он выполняет последовательность операций в соответствии со структурной схемой, приведенной на фиг.2, и при КЗ выдает сигнал на исполнительный орган 6, действующий на отключение выключателя защищаемой электроустановки.
A
B
C
A
B
C
max
hmax
max
1
KЗMAX
max
cp
2
cp
Рассмотрим последовательность операций (фиг.2), выполняемых МП. Он обеспечивает цифровую фильтрацию двоичных данных, поступающих от АЦП 4 (этап 7), находит действующие значения токов I, I, I в фазах А, В, С защищаемой электроустановки (этап 8), затем из токов I, I, Iопределяет максимальный ток I (этап 9). Далее МП выявляет наличие двухфазного КЗ (используя алгоритм фильтра тока обратной последовательности (ФТОП), этап 10)). Если КЗ не возникло, то происходит переход к проверке значения переменной М (переменной М присваивается единица, если было выявлено двухфазное КЗ). Если значение М не равно единице (ранее не было выявлено двухфазное КЗ), то переменной I(предназначенной для хранения величины максимального тока нагрузки) на этапе 12 в памяти МП присваивается значение I (максимального из токов фаз А, В, С при последнем измерении). Затем через выдержку tвремени (этап 13) происходит переход к началу алгоритма. Если возникло двухфазное КЗ, то происходит пуск органа выдержки времени (ОВ, этап 14), переменной М присваивается значение единицы (этап 15), а переменной I (предназначенной для хранения величины максимального тока двухфазного КЗ) присваивается текущее значение I (этап 16). Далее проверяется текущее время t отсчета ОВ (этап 17), и если оно не превышает время t срабатывания защиты, то через выдержку времени t (этап 18) происходит переход к началу алгоритма. Цикл повторяется до тех пор, пока на этапе 17 время t не превысит время t, после чего происходит отключение выключателя защищаемой электроустановки (исполнительным органом 6), останов и обнуление ОВ, обнуление переменной М (этап 19).
P1
KЗMAX
hmax
P2
max
hmax
P2
OTC
P1
OTC
Если двухфазное КЗ перешло в трехфазное, то алгоритм ФТОП на этапе 10 его выявлять не будет, МП перейдет к выполнению этапа 11. Поскольку ранее было зафиксировано двухфазное КЗ, переменная М имеет значение единицы, поэтому находится разность I последнего зафиксированного в памяти максимального тока I двухфазного КЗ с последним зафиксированным в доаварийном режиме максимальным током Iнагрузки (этап 20). Далее находится разность I максимального тока I, полученного для текущего момента времени (после того, как КЗ из двухфазного перешло в трехфазное), с последним зафиксированным в доаварийном режиме максимальным током I нагрузки (этап 21). Если условие I≥kI (k - коэффициент отстройки) выполняется, то на этапе 22 происходит переход к этапу 17, после которого последовательность операций описана выше. Если данное условие не выполняется, например вследствие отключения КЗ другими защитами, то происходит останов и обнуление ОВ, обнуление переменной М (этап 23).
max
P2
OTC
P1
cp
2
max
P2
P2
OTC
P1
cp
Рассмотрим режим самозапуска двигателей, питаемых защищаемой электроустановкой, после отключения двухфазного КЗ. Тогда в цикле на этапе 10 происходит переход к этапу 11, поскольку нет двухфазного КЗ. Далее выполняются этапы 20, 21, 22. Величина I будет равна току самозапуска, поэтому в первые моменты времени рассматриваемого режима условие I≥kI будет выполняться. Поскольку время t еще не истекло, через выдержку времени t (этап 18) произойдет переход к началу алгоритма. За это время ток самозапуска уменьшится, соответственно уменьшится I (на этапе 9) и I (на этапе 21). Цикл из последовательности этапов 8, 9, 10, 11, 20, 21, 22, 17, 18 будет повторяться до тех пор, пока не перестанет выполняться условие I≥kI (на этапе 22) или время t отсчета ОВ не превысит t (на этапе 17). В первом случае произойдет переход к этапу 23, во втором - к этапу 19.
Технико-экономическая эффективность заключается в том, что предлагаемый способ позволяет создавать резервные защиты, способные выявлять удаленные КЗ, тем самым исключая возможность разрушения электроустановки, коммутационных элементов в случае отказа или недостаточной чувствительности основных защит.