Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

13.19. Фазная характеристика /гл-уу.

дифференциально-фазной ВЧЗ. За-

штрихована зона блокировки у о

3,6

3,2

2,8

2,4

2,0

1,6

',2

О,

0,4

Значение тока в реле зависит от продолжительности сигна-

лов ВЧ. С уменьшением интервалов между импульсами тока ВЧ

уменьшается ток

к$4>

поступающий в реле 2.К54. При

12.К84

> !.„ реле 2.К54 приходит в действие. Так как продолжитель-

с.р

ность перерыва между ВЧ-импульсами зависит от сдвига фаз ф

между токами 1

и 1

по концам ЛЭП, то значение тока

12,кв4

зависит от угла ф. Зависимость ^.К54

/(Ф )>

называемая фазной

характеристикой, изображена на рис. 3.19. Угол блокировки

ДФЗ р регулируется в пределах ± (45 - 60)°.

Действие ДФЗ при различных режимах. При внешнем несим-

метричном КЗ на обоих концах ЛЭП срабатывают пусковые

реле

1.КА2.1

и 1.КА22, приводящие в действие ВЧ-посты и раз-

решающие работать реле 2.К54 (рис. 13.17). Приемники прини-

мают непрерывный сигнал ВЧ. Поэтому в реле 2.К54 отсут-

ствует ток, и его контакты в цепи отключения остаются

разомкнутыми [56].

Внешнее симметричное КЗ. На обоих концах ЛЭП срабаты-

вают пусковые реле 1.КА2.1 и 1.КА22. Через контакты 2.КЬ4,

1.КА2 и 1.КА2.2 подготавливается цепь отключения, но ДФЗ

не действует, так как токи высокой частоты генерируются не-

прерывно и в реле 2.К84 отсутствует ток. Цепь отключения раз-

рывается контактом реле 2.КЬ4.3 через 0,2 с, после чего ДФЗ

готова к повторному действию. Пуск ВЧ-постов продолжается

на 0,5-0,6 с больше времени отключения внешнего КЗ.

511

Г „Л©

160120

80 40 0Уграх

Короткое замыкание в зоне защиты. При двустороннем пи-

тании токи КЗ проходят к месту повреждения с обоих кон-

цов ЛЭП. Под влиянием этих токов срабатывают ПО, которые

подготавливают цепь отключения и пускают генераторы ВЧ.

Токи 1

+ к1

на выходе фильтров манипуляции совпадают

по фазе. В ЛЭП возникает прерывистый сигнал ВЧ, обусловли-

вающий появление тока в реле 2.К54 после замыкания цепи

его обмотки контактами реле 2.КЬ5.2 (рис. 13.18). Реле 2.К84

срабатывают на обоих концах ЛЭП, и ДФЗ дает команды на

отключение выключателей.

При одностороннем питании ток повреждения проходит

только с одного конца ЛЭП. Под воздействием этого тока

ДФЗ на питающем конце пускается при всех КЗ, но поведение

защиты будет зависеть от приемного конца, где проходит толь-

ко ток нагрузки. В случае несимметричного КЗ под влиянием

напряжения ОП, возникающего в месте КЗ, по обоим концам

ЛЭП будет проходить ток 1

, замыкающийся на приемном

конце через нагрузку. Под воздействием этих токов в ЛЗП

появится прерывистый сигнал ВЧ, и ДФЗ сработает на отклю-

чение.

В случае симметричного трехфазного КЗ ток несимметрии

появится только в первый момент. Пусковые реле 1.КА21 сра-

ботают кратковременно и пустят передатчики на обоих концах

ЛЭП на время, определяемое замедлением реле 2.КЬ2 и 2.КЬЗ.

Передатчик на питающем конце, управляемый током КЗ,

будет посылать прерывистый сигнал ВЧ. Передатчик же на

приемном конце будет работать непрерывно, посылая сплош-

ной сигнал, так как напряжение у потребителя при металли-

ческом К будет равно нулю, вследствие чего ток и манипу-

ляция отсутствуют. В результате этого ДФЗ откажет в дейст-

вии, поэтому КЗ должно отключаться резервной РЗ.

Опыт эксплуатации показал, что дифференциально-фазные

ВЧ-защиты быстро и надежно ликвидируют КЗ на линиях.

Для дальнейшего совершенствования этих защит необходимо

улучшить отстройку от помех ВЧ-аппаратов, которые в настоя-

щее время часто под действием помех автоматически выводят

защиту из действия. Для исключения влияния электромагнит-

ных помех расссматривается возможность использования в

качестве ВЧ-канала оптоволоконного кабеля. Выбор уставок

ДФЗ приведен в [10].

13.7.

НОВАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ЗАЩИТА С ВЧ-БЛОКИРОВКОЙ ПДЭ-2802

НА

ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

Защита предназначена для ЛЭП 110-330 кВ, не имеющих

ОАПВ,

в качестве основной быстродействующей РЗ от всех

видов КЗ.

Защита может применяться и на ЛЭП с ответвлениями с

выполнением мероприятий, исключающих ее неселективное

действие при КЗ за трансформаторами ответвлений. При мало-

мощных ответвлениях ВЧЗ ЛЭП удается отстроить от таких КЗ

с помощью дополнительного комплекта ПО, предусмотрен-

ного в ВЧЗ. При мощных присоединениях отстройка с помощью

ПО невыполнима. В таких случаях для обеспечения селектив-

ности на ответвлении устанавливается дополнительно упро-

щенная ВЧЗ типа ПДЭ-2802. Она срабатывает при КЗ за транс-

форматорами и посылает токи ВЧ на оба конца основной

ЛЭП, блокируя действие установленной на ней ВЧЗ ПДЭ-2802.

Принцип действия ВЧЗ ПДЭ-2802 основан на сравнении на-

правления мощности по концам защищаемой ЛЭП (см. § 13.4).

При несимметричных повреждениях сравниваются направле-

ния мощности обратной последовательности (ОП), а при сим-

метричных - фазные мощности. В первом случае в качестве

органа направления мощности и пускового органа используют-

ся РИМ, реле тока и напряжения ОП, во втором - направлен-

ные РС, включенные на разность токов двух фаз и междуфаз-

ное напряжение тех же фаз (/д - 1д, 11АВ)- Благодаря такому

построению ВЧЗ повышается ее чувствительность при несим-

метричных КЗ и обеспечивается надежная работа ОНМ защи-

ты при К

13)

(рис. 13.20).

Характеристики органа направления мощности приведены

на рис.

13.21,

а, а реле сопротивления Е

, 2

6л

Д0П

- на

рис.

13.21,

б.

Для организации канала связи используются приемопере-

датчики типа АВЗК-80, обеспечивающие передачу блокирую-

щих ВЧ-сигналов по фазе ВЛ, и устройства автоматического

контроля ВЧ-канала типа АК-80.

Измерительная часть РЗ реализована на операционных

усилителях (ОУ) типа К553 УД2, а логическая - на микросхе-

мах типа К176.

На рис. 13.22 приведена упрощенная структурная схема РЗ.

Схема состоит из измерительных органов (ИО), логической

части и ВЧ-части (приемопередатчика и ВЧ-канала связи).

513

А 12А(52А) ШЬВ) В

А 1г*(5ц) ' ЬйРгв) В

0—+

Хг.л

*л

•\ =-[

- *'

1г

<Ь''

~^1 — I Т—

б)

Рис.

13.20. Диаграммы изменения значения 11

и направления мощности 5

—

при КЗ в зоне; б

—

при КЗ вне зоны

от

—

Чг «л

—

Цгот^ицп

2Ср>

2бп

4—1-

1Ш

2П 1гср /г О

Рис.

13.21.

Характеристики реле сопро-

тивления в схеме ВЧЗ типа ПДЭ-2802

514

измерительная часть

Логическая

часть

- каналы

Приемопередатчик

Выходное реле

блокирующие ИО

2 6 л /гУл УгЬ

Отключа-

ющие

ИО

Несимметричны/КЗ

/?0Т О~!0Т

СимметричныеКЗ

?0Т

ИО БК

ИО функционального

контроля

| ИО блока отстройки

и опробования

Канал Е

1 | канал I

1 1

1 ' -

1 1

8ч- приемник

1 '

нв

1 »

КаналЛТ

-I

НЕ

.,]

Канал ш '

•

1 1

^ 1

Выжодное реле

/5* '

Канал 7 1 •

1 I

\кВЛ

\ко

.то

РИС.

13.22. Упрощенная структурная схема ВЧЗ типа ПДЭ-2802

ВЧ-канал

Передатчик

ВЧ

Приемник

ВЧ

«а

ИЛИ

4/7УСА

^бл

1гЫ

УгЬп

На отключение

выключателя

«3

—ф

Функциональный

контроль

ШЛИ

и. Лот

-бот #гот //от /от

п?ТЬ

или

БК

?АВц ?ВСц 1й

ПО

пуска Орган

передатчика цм

Вч(П0

2бл

)

ПО блока

отключения

(П0

от)

НО 843 при КЗ за

трансформатором

РИС.

13.23.

Упрощенная функциональная схема измерительной и логической'

частей защиты

В измерительной части имеется пять групп ИО и соответ-

ственно пять каналов логической части, обеспечивающих

взаимодействие всех элементов защиты (рис. 13.22 и 13.23).

Подробно устройство защиты рассматривается по упрощен-

ной принципиальной схеме на рис. 13.24.

Первая группа ИО и / канал логической части обеспе-

чивают воздействие на выходные цепи РЗ (отключение выклю-

чателей, сигнал телеотключения). В состав первой группы ИО

входят: реле тока 1

20т

и напряжения С/

20т

обратной последо-

вательности, подготавливающие цепь отключения при не-

симметричных КЗ; реле направления мощности ОП М

20Т

дающее сигнал на прекращение пуска ВЧ-передатчика и за-

мыкающее цепь отключения при несимметричных КЗ; направ-

ленное реле сопротивления 2

0Т

(его характеристика показана

на рис. 13.21,6), дающее сигнал на прекращение пуска ВЧ-

передатчика и замыкающее цепь отключения при симметрич-

ных КЗ.

516

Вторая группа ИО и II канал логической части обеспе-

чивают пуск ВЧ-передатчика, что позволяет блокировать дей-

ствие РЗ при внешних КЗ. В состав второй группы ИО входят:

реле тока 1

2бп

и напряжения [/

2бл

обратной последовательно-

сти,

осуществляющие пуск ВЧ-передатчика при несимметрич-

ных КЗ; реле сопротивления 2

бл

, осуществляющее пуск ВЧ-

передатчика при симметричных КЗ (характеристика этого ре-

ле показана на рис.

13.21,

6").

Третья группа ИО и III канал логической части обеспечи-

вают функциональный контроль основного канала отключе-

ния. В состав третьей группы ИО входят реле 2^

, ^

и /^пуск-

Выходы основного / и дополнительного III каналов соединены

по схеме И. Поэтому сигнал отключения поступает на выход-

ное реле только при наличии их на обоих каналах.

Четвертая группа ИО и /V канал логической части

представляют собой блокировку при качаниях (БК), предот-

вращающую излишнее срабатывание ВЧЗ при качаниях, когда

могут подействовать реле 2

0Т

одновременно по обоим концам

ЛЭП. Пусковыми органами БК являются элементы: А/, дей-

ствующий при скачкообразном увеличении тока в случае воз-

никновения трехфазного КЗ, и /^

уск> реагирующий на началь-

ную несимметрию.

Пятая группа ИО и У канал логической части имеют два

функциональных назначения - отстройку РЗ, установленной

на многоконцевой ЛЭП, при КЗ за трансформатором ответ-

вления (подробно этот вопрос рассмотрен в гл. 15) и защиту

ЛЭП при опробовании ее напряжением.

состав этой группы ИО

входят: два дополнительных РС, включенные на фазы ВС и СА

(2всд

%САд)

и токовое реле нулевой последовательности /

Рассмотрим, как будет действовать ВЧЗ при различных ви-

дах КЗ вне зоны и в зоне действия защиты (см. рис. 13.24).

При несимметричном КЗ вне зоны ВЧЗ. Реле П0

2бл

бл)

и ЛО

20Т

(^гот

^гот) приходят в действие на обоих концах

защищаемой ЛЭП, а на одном из ее концов (удаленном от мес-

та повреждения) сработает реле М

20Т

. Реле 1

бп

пускового

органа П0

2бп

и подают сигнал, который по логическим элемен-

там канала II поступает на вход передатчика ВЧ и приводит

его в действие. Дальнейшее поведение ВЧЗ определяется по-

ведением ОНМ М

20Т

. На ближнем к месту КЗ реле М

20т

не дей-

ствует, так как мощность ОП направлена от шин в защищае-

мую ЛЭП, поэтому передатчик ВЧ на этой стороне работает

417

/Самая

кВЛ

вч-

передатчик

лив

ГО

ЛХ1Ч

ЛУ11

Неисправность

]

лхп

л*з

0,25

ЛТ2\

0,04 \

$АЗ

оия

лхв

ЛУЗ

Канал

какая

от

ВЛ

вч-

приемник

ХАЗ/

ЛХ9

и_.

диз

ИХ 13

пию

ки

ыг

ЛХ10

ЪТЗ

ЛХ7

0.005С

-1—

I ЛУ5

лхз

Л XI

ЛУЧ

ЛХЧ

*бп

•/>«я

0>8л

лхг

20Т

Какал Ш

'^Дополнительный

канал

Лив

/глгск

/цт

——г

'20Т

и,

'201

1__

-'гот

4,11

Ь-н

:от

Х1

АВ

"г Щ

х х

Ь Щ

АВ

Рис. 13.24. Принципиальная схема логической

518

Канал

Канал V

Блокировка

при

качаниях

ГГЦ н5Л

\ЦХ8

ПН

\ЛХ5 И

\ЛТ1

ВЪП

ЛЬ/2

• М

*21№

чсд\

\<Щ

к^Х^Тй-о

части ВЧЗ ПДЭ-2802

непрерывно, посылая блокирующий ВЧ-сигнал на противопо-

ложный конец ЛЭП. Сигнал отключения отсутствует (так как

20т

не работает). На удаленном от КЗ конце ЛЭП мощность

направлена к шинам, ОНМ М

20Т

срабатывает и останавлива-

ет свой передатчик, подав сигнал запрещения на логический

элемент И (рХЗ) канала II (рис. 13.24). Поскольку реле ПО

20Т

и М

20Т

пришли в действие, на выходе элемента ИЛИ

БУ^5

по-

является сигнал отключения, но он не может пройти по эле-

ментам канала /, поскольку приемник ВЧ, получивший ВЧ-

сигнал от передатчика ближнего конца, подает сигнал запре-

та на логический элемент И (Г)Х7) канала I. Таким образом,

ВЧЗ на обоих концах не действует - на ближнем конце из-за

недействия М

20Т

,на дальнем - вследствие запрета от блоки-

рующего сигнала, поступившего по каналу ВЧ с противополож-

ной стороны.

При несимметричном КЗ в зоне. На обоих концах ЛЭП сраба-

тывают П0

2бл

, пускающие ВЧ-передатчики, иП0

20т

, готовя-

щие схему отключения, а также ОНМ- реле

20Т

Последний

останавливает работу передатчиков ВЧ-подачей сигнала за-

прета на логический элемент И БХЗ канала II и подает на вход

канала отключения сигнал, который проходит беспрепятствен-

но по всем элементам канала. Под действием реле Р

2Пуск

бло-

кировки при качаниях в канале III, контролирующем правиль-

ность работы канала /, возникает сигнал отключения. Сигналы

отключения каналов I и III приходят на вход логического эле-

мента И

ЮХ13.

Элемент переключается, на его выходе появля-

ется сигнал, который приводит в действие выходные цепи РЗ.

Особенности выполнения защиты, связанные с симметрич-

ными повреждениями. При трехфазных КЗ ИО РЗ являются

два направленных ИО сопротивления 2

0т

и %

бл

(рис. 13.24).

Они включены на линейное напряжение АВ и соответствую-

щую разность фазных токов. Орган сопротивления 2

0Г

вводит-

ся в действие логической схемой блокировки при качаниях на

время I (0,2-0,4 с - элемент №1) после возникновения КЗ с

последующим выводом на заданное время I (до 12 с ступеня-

ми по 3 с - элемент Б51) или до окончания несимметрично-

го КЗ. Органами блокировки при качаниях, как указано выше,

являются ИО тока /^

уск

торможением от трех разностей фаз-

ных выпрямленных токов и более грубый ИО А/, реагирующий

на производную модуля разностей фазных токов.

520