СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
PHASE DIFFERENTIAL PROTECTION METHOD OF POWER TRANSMISSION LINES

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности, к способам защиты линий электропередачи высокого напряжения с трехфазным управлением выключателями, в том числе к линиям с отпайками. Изобретение решает задачу обеспечения селективного срабатывания дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) при однофазном коротком замыкании (КЗ) с одновременным обрывом фазы.
Согласно [1, стр.271-272], при однофазном КЗ с одновременным обрывом фазы в зависимости от параметров питающей системы могут иметь место неблагоприятные с точки зрения чувствительности ДФЗ фазовые соотношения между токами одной и той же последовательности по обе стороны от места повреждения, которые могут привести к отказу защиты. ДФЗ, описанная в [1], не позволяет обеспечить селективное срабатывание защиты при таком виде повреждения.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в [2], где в некоторых режимах предлагается управлять высокочастотным передатчиком в обход сигнала манипуляции. Этот способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостатком является то, что он не обеспечивает чувствительность защиты к однофазному КЗ с одновременным обрывом фазы.
Цель изобретения - обеспечение чувствительности защиты к однофазному КЗ с одновременным обрывом фазы. Поставленная цель достигается путем применения дополнительных блоков, при помощи которых выявляют факт наличия обрыва какой-либо фазы и определяют зону повреждения.
Осуществление способа иллюстрирует представленная на фиг.1 блок-схема функционирования полукомплекта защиты, устанавливаемого на каждом конце защищаемой линии электропередачи. На фиг.2 представлена схема электропередачи с установленными по концам защищаемой линии двумя полукомплектами дифференциально-фазной защиты.
Блок-схема по фиг.1 содержит следующие функциональные блоки: формирователь сигнала манипуляции 1, блок выявления обрыва 2, блок выявления направления мощности нулевой последовательности 3, блок логики 4 и блок манипуляции 5.
Способ осуществляется следующим образом. Формирователь 1 компонует сигнал манипуляции защиты из мгновенных значений тока манипуляции. Блок выявления обрыва 2 определяет, есть ли обрыв фазы в защищаемой сети. Принцип действия этого блока заключается в выявлении уменьшения тока в поврежденной в результате обрыва фазе и одновременном контроле отсутствия изменения величины разности токов в неповрежденных фазах. Действительно, при обрыве какой-либо одной фазы ток в этой фазе уменьшается до величины, равной совокупной величине емкостного тока и тока отпаек этой линии, при этом приращение разности токов неповрежденных фаз не наблюдается. Блок 2 выдает сигнал о выявлении обрыва вне зависимости от места его возникновения, будь он хоть в защищаемой линии, хоть вне ее.
Блок выявления направления мощности 3 выявляет зону повреждения, определенного блоком 2. Мощность нулевой последовательности, как известно, при повреждении в защищаемой линии, будь то КЗ, обрыв или и то, и другое одновременно, идет из защищаемой линии в место установки защиты. Блок 3 выдает сигнал только в том случае, если повреждение определяется в зоне, в противном случае сигнала от этого блока нет.
Блок логики 4 работает следующим образом. Если на выходе блока 2 формируется сигнал о наличии обрыва, а блок 3 выдает сигнал о наличии повреждения в защищаемой линии, то блок 4 выдает сигнал на останов ВЧ-передатчика. Если же при наличии сигнала с блока 2 блок 3 не выдает сигнал о наличии повреждения в защищаемой линии, блок 4 выдает сигнал на пуск ВЧ-передатчика неманипулированным сигналом. А когда блок 2 не выдает сигнал о наличии обрыва, то никакие сигналы на выходе блока 4 не формируются.
При появлении сигнала на выходе блока манипуляции 5 производится запуск ВЧ-передатчика, а при пропадании сигнала на выходе этого блока ВЧ-передатчик останавливается. На вход блока 5 поступают сигналы с выходов блока 4 и блока 1. При появлении на выходе блока 4 сигнала пуска ВЧ-передатчика блок 5 запускает ВЧ-передатчик, при этом выход блока 1 не влияет на работу ВЧ-передатчика. При появлении на выходе блока 4 сигнала останова ВЧ-передатчика блок 5 останавливает ВЧ-передатчик, при этом выход блока 1 не влияет на работу ВЧ-передатчика. При отсутствии сигналов от блока 4 сигнал с выхода блока 1 напрямую и без изменений проходит на выход блока 5.
На фиг.2 представлена схема электропередачи для пояснения предлагаемого способа. Защищаемая ДФЗ линия W1 вместе со смежными линиями электропередачи W2 и W3 соединяет энергосистемы C1 и C2. На линии W1 установлены два полукомплекта ДФЗ ПК1 и ПК2. Рассмотрим действие защиты при однофазном КЗ с одновременным обрывом фазы в двух случая: когда место повреждения находится на защищаемой и на смежной линиях электропередачи.
На фиг.2апредставлен случай, когда рассматриваемое повреждение случается на защищаемой линии W1. Блок выявления обрыва полукомплекта ПК1 выдаст сигнал о наличии обрыва в сети. Блок выявления направления мощности этого же полукомплекта укажет, что повреждение произошло «впереди»: либо на линии W1, либо на линии W3. Блок логики этого полукомплекта будет действовать на останов высокочастотного передатчика. Другой полукомплект ПК2 обрыв не определит, так как с его стороны будет наблюдаться режим КЗ. Высокочастотный передатчик полукомплекта ПК2 будет напрямую управляться сигналом манипуляции, и в результирующем сигнале в высокочастотном канале защищаемой линии будут наблюдаться паузы, достаточные для срабатывания ДФЗ. В итоге защита будет действовать на отключение защищаемой линии с двух сторон.
На рис.2бпредставлен случай, когда замыкание случается на какой-либо смежной линии, в данном случае - на линии W3. Блок выявления обрыва обоих полукомплектов определит наличие обрыва в сети. Однако только у одного полукомплекта блок выявления направления мощности определит, что повреждение произошло «впереди», в данном случае - полукомплекта ПК1. Блок логики этого полукомплекта будет действовать на останов высокочастотного передатчика. В это же время блок логики полукомплекта ПК2 будет действовать на пуск высокочастотного передатчика, тем самым в результирующем сигнале в высокочастотном канале защищаемой линии будет наблюдаться сплошной сигнал, поэтому защита не выдаст сигнал на отключение линии, т.е. подействует селективно. Если будет наблюдаться обрыв с двух сторон, без замыкания на землю, то оба полукомплекта будут одинаково действовать на останов высокочастотного передатчика неманипулированным сигналом, тем самым будет обеспечиваться селективное действие защиты. А в том случае, если обрыва в линиях электропередачи не происходит, блок выявления обрыва не будет выдавать никаких сигналов, и блок манипуляции обоих полукомплектов будет управляться напрямую током манипуляции.
Итак, предлагаемый способ позволяет обеспечить срабатывание ДФЗ в режимах однофазного КЗ с одновременным обрывом фазы.
Источники информации
1. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. М., Госэнергоиздат, 1957.
2. Авторское свидетельство СССР №446928, кл. H02H 3/28,1975, бюл. №38.