RU2352044C1 - Method of protection from single-phase earth fault for triple-phase network with resistance earthing neutral and device for method implementation - Google Patents
Method of protection from single-phase earth fault for triple-phase network with resistance earthing neutral and device for method implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352044C1 RU2352044C1 RU2008101848/09A RU2008101848A RU2352044C1 RU 2352044 C1 RU2352044 C1 RU 2352044C1 RU 2008101848/09 A RU2008101848/09 A RU 2008101848/09A RU 2008101848 A RU2008101848 A RU 2008101848A RU 2352044 C1 RU2352044 C1 RU 2352044C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- line
- protection
- input
- damage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроэнергетике и предназначено для защиты трехфазных сетей с резистивно-заземленной нейтралью от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ).The invention relates to the electric power industry and is intended to protect three-phase networks with a resistively-grounded neutral from single-phase earth faults (OZZ).
Известен способ защиты трехфазных сетей от ОЗЗ, основанный на подборе величины сопротивления заземляющего резистора в зависимости от величины емкостного тока замыкания на землю [1]. В соответствии с этим способом сопротивление заземляющего резистора выбирают равным 
Недостаток известного способа заключается в том, что для селективного действия защита каждой линии должна быть отстроена от собственного тока линии. В сетях, где собственный ток отдельной линии оказывается соизмеримым с результирующим током ОЗЗ, условия селективности действия и достаточной чувствительности не выполнимы и защита в таких сетях становится неработоспособной.The disadvantage of this method is that for selective action, the protection of each line must be detuned from its own current line. In networks where the self-current of a separate line turns out to be comparable with the resulting OZZ current, the conditions of selectivity and sufficient sensitivity are not feasible and protection in such networks becomes inoperative.
Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты трехфазных сетей от ОЗЗ, основанный на использовании «наложенных токов» непромышленной частоты [2]. Способ заключается в контроле тока нулевой последовательности защищаемых линий, сформированного путем наложения на основную составляющую этого тока тока непромышленной частоты, получаемого при помощи дополнительного источника, и выделении из результатов контроля составляющей «наложенного тока», по которой выявляют поврежденную линию. Составляющая «наложенного тока» присутствует только на поврежденной линии и является признаком повреждения этой линии.Closest to the proposed is a method of protecting three-phase networks from OZZ, based on the use of "superimposed currents" of non-industrial frequency [2]. The method consists in monitoring the zero-sequence current of the protected lines, formed by superimposing on the main component of this current a non-industrial frequency current obtained using an additional source, and isolating the “superimposed current” component from which the damaged line is detected. The “superimposed current” component is present only on the damaged line and is a sign of damage to this line.
Признаки известного способа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения:The signs of the known method, coinciding with the essential features of the claimed invention:
1) контролирование электрической величины в виде тока нулевой последовательности линии;1) control of the electrical quantity in the form of a zero sequence current line;
2) выделение из контролируемого тока нулевой последовательности электрической величины, которая является признаком повреждения линии.2) isolation of the zero sequence of the electrical quantity from the controlled current, which is a sign of damage to the line.
Недостаток известного способа заключается в сложности отстройки от естественных гармонических, являющихся составляющими контролируемого тока нулевой последовательности линий, спектр частот которых зависит от параметров сети, местоположения точки ОЗЗ в сети и ряда других факторов.The disadvantage of this method lies in the difficulty of detuning from natural harmonic, which are components of the controlled current of a zero sequence of lines, the frequency spectrum of which depends on the network parameters, the location of the SCZ points in the network and a number of other factors.
Сложность отстройки от естественных гармонических составляющих не позволяет обеспечить достаточную селективность и надежность действия защиты в известном способе.The complexity of the detuning from natural harmonic components does not allow for sufficient selectivity and reliability of the protection in the known method.
Известно устройство селективной защиты от однофазных замыканий на землю типа УЗСЗ, основанное на использовании «наложенных токов» непромышленной частоты [3]. Устройство состоит из двух основных частей: блока-модулятора преобразователя БМП, предназначенного для наложения на защищаемую сеть контрольного переменного тока частотой 25 Гц, и блока селективного релейного БСР, предназначенного для выделения и преобразования сигнала контрольного тока, а также для обработки информации и выдачи сигнала на отключение поврежденного присоединения.A device for selective protection against single-phase earth faults of the type UZSZ, based on the use of "superimposed currents" of non-industrial frequency [3]. The device consists of two main parts: a modulator block of the BMP converter, intended for superimposing on the protected network a control alternating current with a frequency of 25 Hz, and a selective relay BSR unit, designed to isolate and convert the signal of the control current, as well as for processing information and issuing a signal to disconnecting a damaged attachment.
БМП содержит согласующий трансформатор ТС, подключенный к вторичной (дополнительной) обмотке дугогасящей катушки ДК, схему управления СУ, которая через входной усилитель ВУ обеспечивает включение тиристорного коммутатора ТК, с помощью которого при ОЗЗ осуществляется наложение на сеть оперативного тока частотой 25 Гц.The BMP contains a TS matching transformer connected to the secondary (additional) winding of the DC suppression coil, a control circuit for the control system, which, through the input amplifier of the control unit, enables the thyristor switch of the TC to be switched on, with which an operational current of 25 Hz is applied to the mains during OZZ.
БСР содержит частотный фильтр ЧФ, служащий для выделения из входного сигнала составляющей 25 Гц, орган измерения ОИ, который производит сравнение входного сигнала с опорным, исполнительный орган ИО, который подает команды на отключение силового выключателя и на срабатывание сигнализации.The BSR contains a frequency filter, which serves to isolate a component of 25 Hz from the input signal, an OI measuring body that compares the input signal with the reference one, and the IO executive body, which sends commands to turn off the power switch and to trigger an alarm.
Недостаток известного устройства защиты заключается в сложности выделения из токов в поврежденном присоединении составляющей оперативного тока непромышленной частоты.A disadvantage of the known protection device is the difficulty of isolating from the currents in the damaged connection component of the operational current of non-industrial frequency.
Известно устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью, содержащее заземляющий трансформатор, первичные обмотки которого соединены по схеме звезды с заземленной нейтралью и подключены к контролируемой трехфазной сети, а вторичные обмотки соединены по схеме разомкнутого треугольника и подключены к заземляющему резистору. Заземляющий резистор выполнен секционированным и содержит две последовательно соединенные секции, коммутируемую и некоммутируемую, причем параллельно коммутируемой секции заземляющего резистора подключен коммутатор, снабженный блоком управления, при этом в качестве коммутатора использован тиристорный ключ, содержащий два параллельно соединенных и встречновключенных тиристора, блок управления содержит релейный модуль и модуль управляющего напряжения, выход которого является выходом блока управления и подключен к входу коммутатора, релейный модуль содержит пусковой релейный орган и коммутационный релейный орган, причем их входы соединены между собой, являются входом блока управления и подключены к вторичным обмоткам заземляющего трансформатора, а выходы соединены с входами модуля управляющего напряжения.A device is known for protecting against internal overvoltages of three-phase electric networks with an isolated neutral, containing a grounding transformer, the primary windings of which are connected according to the star circuit with a grounded neutral and connected to a controlled three-phase network, and the secondary windings are connected by an open triangle circuit and connected to a grounding resistor. The grounding resistor is partitioned and contains two series-connected sections, switched and non-switched, and a switch equipped with a control unit is connected to the parallel switched section of the grounding resistor, while the thyristor switch containing two parallel-connected and counter-connected thyristors is used, the control unit contains a relay module and a control voltage module, the output of which is the output of the control unit and is connected to the input of the switch a, the relay module comprises a starter relay and a switching relay body organ, and their inputs connected together, are input and control unit connected to the secondary windings of the grounding transformer and the outputs are connected to a control voltage input module.
Признаки известного устройства, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения:Signs of a known device that matches the essential features of the claimed invention:
1) заземляющий резистор, выполненный в виде последовательно соединенных коммутируемой и некоммутируемой секций;1) a grounding resistor made in the form of series-connected switched and non-switched sections;
2) использование тиристорного ключа в качестве коммутатора одной из секций заземляющего резистора;2) the use of a thyristor switch as a switch of one of the sections of the grounding resistor;
3) использование блока управления тиристорным ключом.3) the use of a thyristor key control unit.
Недостатками известного устройства защиты являются:The disadvantages of the known protection devices are:
1) ограниченная область применения - в основном в сетях с малыми емкостными токами замыкания на землю;1) limited scope - mainly in networks with small capacitive earth fault currents;
2) невозможность селективной работы и недостаточная чувствительность защиты в сетях, где емкостной ток линии соизмерим с результирующим током замыкания на землю.2) the impossibility of selective operation and insufficient sensitivity of protection in networks where the capacitive current of the line is commensurate with the resulting earth fault current.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создании способа защиты трехфазных сетей от ОЗЗ с повышенной селективностью и надежностью действия за счет повышения достоверности выявления поврежденной линии, а также устройства, реализующего предлагаемый способ.The problem to which the invention is directed, is to create a method of protecting three-phase networks from OZZ with increased selectivity and reliability by increasing the reliability of identifying a damaged line, as well as a device that implements the proposed method.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе защиты трехфазной сети с резистивно-заземленной нейтралью от однофазных замыканий на землю, основанном на контроле тока нулевой последовательности линий, выделении из сложного сигнала результата контроля электрической величины, по которой фиксируют поврежденную линию, ток нулевой последовательности линий формируют путем коммутации одной из секций заземляющего резистора однонаправленным тиристорным ключом на долю полупериода промышленной частоты на интервале модуляции длительности поиска поврежденной линии, равным целому числу периодов напряжения смещения нейтрали. В соответствии с заявляемым способом контролируют мгновенные значения токов линий и тока заземляющего резистора, выделяют в момент срабатывания тиристорного ключа приращение тока заземляющего резистора и приращение тока линии, сравнивают приращения между собой и при совпадении упомянутых приращений мгновенных значений токов по величине фиксируют первый признак повреждения линии; одновременно измеряют или вычисляют среднее положительное и среднее отрицательное значения тока нулевой последовательности линии за полный период промышленной частоты, сравнивают между собой по величине упомянутые средние значения тока и по превышению положительного значения тока над отрицательным фиксируют второй признак повреждения линии и далее только при совпадении на интервале длительности поиска первого и второго упомянутых признаков повреждения окончательно фиксируют поврежденную линию.The problem was solved due to the fact that in the known method of protecting a three-phase network with a resistively-grounded neutral from single-phase earth faults, based on monitoring the current of the zero sequence of lines, isolating from the complex signal the result of monitoring the electrical quantity by which the damaged line is recorded, the current a zero sequence of lines is formed by switching one of the sections of the grounding resistor with a unidirectional thyristor key for a fraction of the half-period of the industrial frequency in the mode interval the duration of the search for a damaged line equal to an integer number of neutral bias voltage periods. In accordance with the inventive method, the instantaneous values of the line currents and the grounding resistor current are monitored, the increment of the grounding resistor current and the increment of the line current are extracted at the moment of the thyristor switch, the increments are compared with each other and, when the mentioned increments of the instantaneous currents are the same, the first sign of line damage is recorded; simultaneously measure or calculate the average positive and average negative values of the current of the zero sequence line for the full period of the industrial frequency, compare the aforementioned average current values with each other and, if the positive value of the current exceeds the negative value, fix the second sign of damage to the line and then only if it coincides with the duration interval searching for the first and second mentioned signs of damage finally fix the damaged line.
Признаки, отличительные от прототипа, - ток нулевой последовательности линий формируют путем коммутации одной из секций заземляющего резистора однонаправленным тиристорным ключом на долю полупериода промышленной частоты на интервале модуляции длительности поиска поврежденной линии, равным целому числу периодов напряжения смещения нейтрали, контролируют мгновенные значения токов линий и тока заземляющего резистора, выделяют в момент срабатывания тиристорного ключа приращение тока заземляющего резистора и приращение тока линии, сравнивают их между собой и при совпадении упомянутых приращений мгновенных значений токов по величине фиксируют первый признак повреждения линии; одновременно измеряют или вычисляют среднее положительное и среднее отрицательное значения тока нулевой последовательности линии за полный период промышленной частоты, сравнивают между собой по величине упомянутые средние значения тока и по превышению положительного значения тока над отрицательным фиксируют второй признак повреждения линии и далее только при совпадении на интервале длительности поиска первого и второго упомянутых признаков повреждения окончательно фиксируют поврежденную линию.Signs that are distinguished from the prototype — a zero-sequence current is generated by switching one of the sections of the grounding resistor with a unidirectional thyristor switch to a fraction of the industrial frequency half-period in the modulation interval for the search duration of a damaged line equal to an integer number of neutral bias voltage periods, and control the instantaneous values of line currents and current the grounding resistor, allocate at the moment of operation of the thyristor key the increment of the current of the grounding resistor and the increment of the line current, cf vnivayut them together and at the coincidence of said increments of instantaneous values of currents largest first fixed indication line fault; simultaneously measure or calculate the average positive and average negative values of the current of the zero sequence line for the full period of the industrial frequency, compare the aforementioned average current values with each other and, if the positive value of the current exceeds the negative value, fix the second sign of damage to the line and then only if it coincides with the duration interval searching for the first and second mentioned signs of damage finally fix the damaged line.
Отличительные признаки в совокупности с известными обеспечивают достоверность выявления именно поврежденной линии трехфазной сети, что позволяет создать защиту с повышенной селективностью и надежностью действия.Distinctive features in combination with the known ones provide the reliability of identifying precisely the damaged line of a three-phase network, which allows you to create protection with increased selectivity and reliability.
Коммутация позволяет создать специальную форму кривой тока через заземляющий резистор, который накладывается в точке замыкания на землю на емкостной ток сети, в результате чего формируют сложный по форме ток нулевой последовательности поврежденной линии, который содержит признаки повреждения.Switching allows you to create a special shape of the current curve through the grounding resistor, which is superimposed at the point of earth fault on the capacitive current of the network, resulting in the formation of a complex shape of the zero sequence current of the damaged line, which contains signs of damage.
Поставленная задача решается также за счет того, что в известном устройстве для защиты трехфазной сети с резистивно-заземленной нейтралью, содержащем заземляющий резистор в виде последовательно соединенных некоммутируемой и коммутируемой секций, тиристорный ключ с блоком управления, подсоединенный параллельно коммутируемой секции заземляющего резистора, общий для секции шин пороговый орган защиты, датчики тока нулевой последовательности для каждой защищаемой линии и блок защиты, реализующий функции измерений, логики и исполнительного устройства защиты, параллельно коммутируемой секции резистора подсоединен однонаправленный тиристорный ключ, блок управления тиристорным ключом своим входом подключен к выходу модулятора длительности поиска повреждения в сети, вход которого соединен с выходом порогового органа защиты, при этом блок защиты каждой защищаемой линии имеет следующие входы: вход сигнала с датчика тока нулевой последовательности данной линии; вход сигнала с датчика тока заземляющего резистора; вход сигнала управления тиристорным ключом; вход сигнала с модулятора длительности поиска. Блок защиты содержит два функциональных вычислительно-логических модуля защиты, контролирующих два признака повреждения линии, выходы функциональных модулей подключены к двум входам логического исполнительного органа защиты, на третий вход которого поступает сигнал с модулятора длительности поиска повреждения. Первый вычислительно-логический модуль защиты содержит два функциональных элемента для вычисления приращения тока заземляющего резистора и приращения тока линии и блок сравнения упомянутых приращений, причем первые входы функциональных элементов подключены к выходам соответствующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП), вторые их входы - к тем же выходам АЦП через элементы задержки на интервал дискретизации, третьи их входы подключены к блоку управления тиристорным ключом, выходы упомянутых функциональных элементов подключены к входам блока сравнения, а выход блока сравнения является выходом первого вычилительно-логического модуля защиты. Второй вычислительно-логический модуль защиты содержит управляемый интегратор отрицательных значений тока нулевой последовательности линии, управляемый интегратор положительных значений этого тока, цифровой синхронизатор работы интеграторов и блок сравнения средних значений тока линии, каждый из интеграторов подключен первым входом к АЦП, а вторым входом - к этому же АЦП через цифровой синхронизатор, выход первого интегратора подключен к первому входу элемента сравнения через управляемый элемент памяти, выход второго интегратора подключен к второму входу элемента сравнения, выход блока сравнения является выходом второго вычислительно-логического модуля защиты.The problem is also solved due to the fact that in the known device for protecting a three-phase network with a resistive-grounded neutral containing a grounding resistor in the form of series-connected non-switched and switched sections, a thyristor switch with a control unit connected in parallel to the switched section of the grounding resistor common to the section bus threshold protection authority, zero sequence current sensors for each protected line and a protection unit that implements measurement, logic and executive functions of the protection device, a unidirectional thyristor key is connected in parallel to the resistor section, the thyristor key control unit is connected to the output of the modulator for the duration of the search for damage in the network, the input of which is connected to the output of the threshold protection organ, and the protection unit of each protected line has the following inputs: input signal from the zero-sequence current sensor of this line; signal input from the current sensor of the grounding resistor; thyristor key control signal input; signal input from the search duration modulator. The protection unit contains two functional computational and logical protection modules that control two signs of line damage, the outputs of the functional modules are connected to two inputs of the logical protection executive body, the third input of which receives a signal from the modulator for the duration of the damage search. The first computational logic protection module contains two functional elements for calculating the current increment of the grounding resistor and the line current increment and a comparison unit for the mentioned increments, the first inputs of the functional elements connected to the outputs of the corresponding analog-to-digital converters (ADCs), their second inputs to the same ADC outputs through delay elements to the sampling interval, their third inputs are connected to the thyristor switch control unit, the outputs of the mentioned functional elements are connected to the moves of the comparison block, and the output of the comparison block is the output of the first subtractive logic protection module. The second computational-logical protection module contains a controlled integrator of negative values of the zero sequence current, a controlled integrator of positive values of this current, a digital synchronizer of the integrators and a unit for comparing the average values of the line current, each of the integrators is connected by the first input to the ADC, and the second input to this the same ADC through a digital synchronizer, the output of the first integrator is connected to the first input of the comparison element through a managed memory element, the output of the second integrator dklyuchen to the second input of the comparison element, the output of comparator unit being the output of the second logical computational security module.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - параллельно коммутируемой секции резистора подсоединен однонаправленный тиристорный ключ, блок управления тиристорным ключом своим входом подключен к выходу модулятора длительности поиска повреждения в сети, вход которого соединен с выходом порогового органа защиты, при этом блок защиты каждой защищаемой линии имеет следующие входы: вход сигнала с датчика тока нулевой последовательности данной линии; вход сигнала с датчика тока заземляющего резистора; вход сигнала управления тиристорным ключом; вход сигнала с модулятора длительности поиска. Блок защиты содержит два функциональных вычислительно-логических модуля защиты, контролирующих два признака повреждения линии, выходы функциональных модулей подключены к двум входам логического исполнительного органа защиты, на третий вход которого поступает сигнал с модулятора длительности поиска повреждения. Первый вычислительно-логический модуль защиты содержит два функциональных элемента для вычисления приращения тока заземляющего резистора и приращения тока линии и блок сравнения упомянутых приращений, причем первые входы функциональных элементов подключены к выходам соответствующих АЦП, вторые их входы - к тем же выходам АЦП через элементы задержки на интервал дискретизации, третьи их входы подключены к блоку управления тиристорным ключом, выходы упомянутых функциональных элементов подключены ко входам блока сравнения, а выход блока сравнения является выходом первого вычислительно-логического модуля защиты. Второй вычислительно-логический модуль защиты содержит управляемый интегратор отрицательных значений тока нулевой последовательности линии, управляемый интегратор положительных значений этого тока, цифровой синхронизатор работы интеграторов и блок сравнения средних значений тока линии, каждый из интеграторов подключен первым входом к АЦП, а вторым входом - к этому же АЦП через цифровой синхронизатор, выход первого интегратора подключен к первому входу элемента сравнения через управляемый элемент памяти, выход второго интегратора подключен к второму входу элемента сравнения, выход блока сравнения является выходом второго вычислительно-логического модуля защиты.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype, - a unidirectional thyristor key is connected to the parallel switched resistor section, the thyristor key control unit is connected with its input to the output of the modulator for the duration of fault search in the network, the input of which is connected to the output of the threshold protection organ, while the protection unit of each protected The line has the following inputs: the signal input from the zero-sequence current sensor of this line; signal input from the current sensor of the grounding resistor; thyristor key control signal input; signal input from the search duration modulator. The protection unit contains two functional computational and logical protection modules that control two signs of line damage, the outputs of the functional modules are connected to two inputs of the logical protection executive body, the third input of which receives a signal from the modulator for the duration of the damage search. The first computational logic protection module contains two functional elements for calculating the current increment of the grounding resistor and the line current increment and a comparison unit for the mentioned increments, the first inputs of the functional elements being connected to the outputs of the corresponding ADCs, their second inputs to the same outputs of the ADC through the delay elements to sampling interval, their third inputs are connected to the thyristor key control unit, the outputs of the mentioned functional elements are connected to the inputs of the comparison unit, and the output is block output of the first comparison is computationally logical security module. The second computational-logical protection module contains a controlled integrator of negative values of the zero sequence current, a controlled integrator of positive values of this current, a digital synchronizer of the integrators and a unit for comparing the average values of the line current, each of the integrators is connected by the first input to the ADC, and the second input to this the same ADC through a digital synchronizer, the output of the first integrator is connected to the first input of the comparison element through a managed memory element, the output of the second integrator dklyuchen to the second input of the comparison element, the output of comparator unit being the output of the second logical computational security module.
Отличительные признаки заявляемого технического решения в совокупности с известными за счет того, что для целей защиты используется приращение мгновенного значения тока линии в момент преднамеренной коммутации секции заземляющего резистора при помощи однонаправленного тиристорного ключа и отличие средних положительных и отрицательных значений тока линии за период промышленной частоты, обеспечат достоверность выявления именно поврежденной линии трехфазной сети, что позволит создать защиту с повышенной селективностью и надежностью действия.Distinctive features of the claimed technical solution in conjunction with the known ones due to the fact that for the purpose of protection an increment of the instantaneous value of the line current is used at the time of the deliberate switching of the section of the grounding resistor using a unidirectional thyristor key and the difference between the average positive and negative values of the line current for the period of industrial frequency will provide the reliability of identifying precisely the damaged line of a three-phase network, which will create protection with increased selectivity and reliability th action.
На фиг.1 приведена структурная схема защиты сети, на фиг.2 - блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.3 - диаграммы изменения тока и напряжения поврежденной линии контролируемой сети и параметров предлагаемого устройства.Figure 1 shows the structural diagram of network protection, figure 2 is a block diagram of the proposed device, figure 3 is a diagram of changes in current and voltage of the damaged line of the monitored network and the parameters of the proposed device.
Способ защиты трехфазной сети с резистивно-заземленной нейтралью от ОЗЗ поясняется с помощью структурной схемы защиты сети (фиг.1).The method of protecting a three-phase network with a resistively-grounded neutral from OZZ is illustrated using the block diagram of the network protection (Fig. 1).
Защищаемая электрическая сеть содержит пусковое звено защиты 1, блок защиты 2, группу линий 3, подключенных к общей секции шин, заземляющий резистор 4, состоящий из двух последовательно соединенных некоммутируемой и коммутируемой секций, однонаправленный тиристорный ключ 5, подсоединенный параллельно коммутируемой секции резистора 4, трансформатор 6 для присоединения заземляющего резистора 4, датчики 7 и 8, контролирующие ток заземляющего резистора и ток нулевой последовательности поврежденной линии.The protected electrical network contains a starting protection link 1, a protection unit 2, a group of lines 3 connected to a common bus section, a grounding resistor 4, consisting of two series-connected non-switched and switched sections, a unidirectional thyristor switch 5 connected in parallel to the switched section of the resistor 4, a
В соответствии с заявленным способом при ОЗЗ по сигналу напряжения нулевой последовательности U0, поступающего на пусковое звено 1 защиты, производят коммутацию (шунтирование) одной из секций заземляющего резистора 4 с помощью однонаправленного тиристорного ключа 5, формируя тем самым специальную форму кривой тока нулевой последовательности именно на поврежденной линии. Угол открывания тиристорного ключа 5 устанавливают таким, чтобы шунтирование части сопротивления заземляющего резистора 4 производилось кратковременно на долю полупериода напряжения смещения нейтрали сети и только на заданном интервале модуляции длительности поиска поврежденной линии, который равен целому числу периодов промышленной частоты.In accordance with the claimed method, in case of an OZZ, according to the zero sequence voltage signal U 0 supplied to the start-up protection link 1, one of the sections of the grounding resistor 4 is switched (bypassed) using a unidirectional thyristor switch 5, thereby forming a special shape of the zero sequence current curve on a damaged line. The opening angle of the thyristor switch 5 is set so that the part of the resistance of the grounding resistor 4 is short-circuited for a short period of a half-period of the neutral bias voltage of the network and only for a given modulation interval for the duration of the search for a damaged line, which is an integer number of periods of the industrial frequency.
С помощью датчиков 7 и 8 контролируют мгновенные значения тока нулевой последовательности защищаемых линий 3 сети и тока заземляющего резистора 4. В момент коммутации регистрируют приращение тока заземляющего резистора 4 и приращение тока линии 3, далее сравнивают их между собой и при совпадении упомянутых приращений по величине фиксируют это как первый признак повреждения линии.Using sensors 7 and 8, instantaneous values of the zero-sequence current of the protected lines 3 of the network and the current of the grounding resistor 4 are monitored. At the time of switching, the increment of the current of the grounding resistor 4 and the current increment of line 3 are recorded, then they are compared with each other and, if the mentioned increments coincide, they are fixed in value this is the first sign of line damage.
Одновременно измеряют (или вычисляют по известным формулам и алгоритмам) среднее положительное и среднее отрицательное значения тока нулевой последовательности линии на соответствующих интервалах времени за полный период промышленной частоты, сравнивают между собой вычисленные значения и по превышению среднего положительного значения тока над средним отрицательным значением фиксируют второй признак повреждения.At the same time, the average positive and average negative values of the zero sequence current of the line are measured (or calculated according to well-known formulas and algorithms) at the corresponding time intervals for the full period of the industrial frequency, the calculated values are compared with each other and, when the average positive value of the current exceeds the average negative value, the second sign is recorded damage.
Два признака повреждения линии используют для повышения достоверности выявления линии, на которой произошло ОЗЗ.Two signs of line damage are used to increase the reliability of identifying the line on which the SPZ occurred.
Для повышения помехозащищенности и надежности защиты коммутацию секции заземляющего резистора 4 производят на модулированном интервале длительности поиска повреждения в сети, который должен быть равен целому числу периодов напряжения смещения нейтрали сети.To increase the noise immunity and reliability of protection, the switching of the section of the grounding resistor 4 is carried out on a modulated interval of the duration of the search for damage in the network, which should be equal to an integer number of periods of the neutral bias voltage of the network.
Таким образом, предлагаемый способ защиты предусматривает наличие первого и второго признаков повреждения на интервале длительности поиска, и только при выполнении этого условия окончательно фиксируют поврежденную линию.Thus, the proposed method of protection provides for the presence of the first and second signs of damage in the interval of the duration of the search, and only when this condition is met, the damaged line is finally fixed.
Устройство для осуществления способа защиты трехфазной сети с резистивно-заземленной нейтралью от ОЗЗ (фиг.2) содержит пусковое звено защиты 1, двухканальный блок 2 защиты линии, структурно состоящий из двух вычислительно-логических модулей: модуль 2-I - для выявления первого признака повреждения и модуль 2-II - для выявления второго признака повреждения линии.A device for implementing a method for protecting a three-phase network with a resistively-grounded neutral from OZZ (Fig. 2) contains a start-up protection link 1, a two-channel line protection unit 2, structurally consisting of two computational and logical modules: module 2-I - to detect the first sign of damage and module 2-II to detect a second sign of line damage.
Пусковое звено защиты 1 содержит на входе пороговый орган защиты 9, блок управления 10, подключенный первым входом через модулятор длительности поиска 11 к упомянутому блоку 9, а вторым - к входу порогового органа защиты 9.The starting protection link 1 contains at the input a threshold protection element 9, a control unit 10 connected to the first input via the search duration modulator 11 to said block 9, and the second to the input of the threshold protection organ 9.
Модуль 2-I блока защиты 2 содержит два функциональных элемента 12, каждый из которых подключен первым входом к входному АЦП 13 соответственно модуля 2-I и модуля 2-II, вторым входом - к этим же АЦП 13 через элементы задержки 14, а третьим входом - к выходу блока управления 10 пускового звена защиты 1; модуль 2-I также содержит блок сравнения 15, подключенный первым и вторым входами к выходам элементов 12 соответственно.Module 2-I of protection unit 2 contains two functional elements 12, each of which is connected by the first input to the input ADC 13 of module 2-I and module 2-II, the second input to the same ADC 13 through delay elements 14, and the third input - to the output of the control unit 10 of the starting protection link 1; module 2-I also contains a comparison unit 15 connected by the first and second inputs to the outputs of the elements 12, respectively.
Модуль 2-II блока защиты 2 содержит два управляемых интегратора 16, каждый из которых подключен первым входом к АЦП 13 модуля 2-II, а вторым входом - к этому же АЦП через цифровой синхронизатор 17, а также содержит блок сравнения 18, подключенный первым и вторым входами к выходам упомянутых интеграторов 16 соответственно, причем первый вход блока сравнения 18 подключен через управляемый элемент памяти 19, который управляющим входом подключен ко второму выходу упомянутого синхронизатора 17.The module 2-II of the protection unit 2 contains two controlled integrators 16, each of which is connected by the first input to the ADC 13 of the module 2-II, and the second input to this ADC through the digital synchronizer 17, and also contains the comparison unit 18 connected to the first and the second inputs to the outputs of the said integrators 16, respectively, and the first input of the comparison unit 18 is connected through a managed memory element 19, which control input is connected to the second output of the said synchronizer 17.
Исполнительный орган защиты 20, являющийся общим для модулей 2-I и 2-II блока защиты 2, подключен первым входом к выходу модулятора 11 блока 1, а вторым и третьим входами соответственно к выходу блока сравнения 15 модуля 2-I и к выходу элемента сравнения 18 модуля 2-II.The protection executive body 20, which is common for modules 2-I and 2-II of the protection unit 2, is connected by the first input to the output of the modulator 11 of unit 1, and by the second and third inputs, respectively, to the output of the comparison unit 15 of module 2-I and to the output of the comparison element 18 module 2-II.
Устройство защиты трехфазных сетей от ОЗЗ работает следующим образом.The device for protecting three-phase networks from OZZ works as follows.
При возникновении в защищаемой сети ОЗЗ на вход порогового органа 9 защиты пускового звена 1 защиты поступает сигнал в виде напряжения нулевой последовательности U0. Если U0 превышает заданную величину уставки, на выходе порогового органа 9 защиты формируется сигнал, который через модулятор 11 длительности поиска поврежденной линии поступает на блок управления 10 тиристорным ключом 5. Блок управления 10 синхронизирован с напряжением U0 и настроен так, что выходной импульс управления формируется на интервале полупериода напряжения U0. Срабатывание тиристорного ключа 5 обеспечивает кратковременную коммутацию секции заземляющего резистора 4. Это приводит к изменению тока заземляющего резистора 4 iRN и тока нулевой последовательности i0Л поврежденной линии.When an OZZ occurs in the protected network, a signal in the form of a zero sequence voltage U 0 is received at the input of the threshold protection organ 9 of the protection start link 1. If U 0 exceeds the preset value of the setpoint, a signal is generated at the output of the threshold protection organ 9, which is fed to the control unit 10 by the thyristor switch 5 through the modulator 11 of the search for damaged line 5. The control unit 10 is synchronized with the voltage U 0 and configured so that the output control pulse is formed on the interval of a half-period of voltage U 0 . The triggering of the thyristor switch 5 provides a short-term switching of the section of the grounding resistor 4. This leads to a change in the current of the grounding resistor 4 i RN and the zero sequence current i 0L of the damaged line.
Упомянутые токи контролируются с помощью датчиков 7 и 8 соответственно.Mentioned currents are monitored using sensors 7 and 8, respectively.
Одновременно сигнал с датчика тока заземляющего резистора 7 iRN и сигнал с датчика тока нулевой последовательности линии 8 i0Л поступают на соответствующие входы блоков 2 защиты линий, где они при помощи входных АЦП 13 преобразуются в цифровые коды и в таком виде поступают на первые входы соответствующих функциональных элементов 12. На вторые входы функциональных элементов 12 эти же сигналы поступают через элементы задержки 14 с заданным временем дискретизации. На третьи входы элементов 12 подается сигнал с выхода блока управления 10.At the same time, the signal from the current sensor of the grounding resistor 7 i RN and the signal from the zero-sequence current sensor of the line 8 i 0Л arrive at the corresponding inputs of the line protection units 2, where they are converted into digital codes using the input ADCs 13 and in this form are fed to the first inputs of the corresponding functional elements 12. At the second inputs of the functional elements 12, these same signals are received through delay elements 14 with a given sampling time. The third inputs of the elements 12 are fed a signal from the output of the control unit 10.
В одном функциональном элементе 12 вычисляется приращение мгновенного значения тока заземляющего резистора ΔiRN, а во втором - приращение мгновенного значения тока линии Δi0Л, которые затем сравниваются между собой по величине и во времени в блоке сравнения 15. В случае совпадения ΔiRN и Δi0Л по величине и во времени на выходе блока сравнения 15 формируется логический сигнал, указывающий на первый признак повреждения линии.In one functional element 12 is calculated increment of the instantaneous value of the current of the grounding resistor Δi RN, and the second - increments the instantaneous value of the line current Δi 0n which are then compared with each other in magnitude and in time to the comparison unit 15. In case of coincidence Δi RN and Δi 0n in magnitude and in time, a logical signal is generated at the output of the comparison unit 15, indicating the first sign of damage to the line.
Одновременно при помощи управляемых интеграторов 16 вычисляются среднее отрицательное (-IСР.0Л) и среднее положительное (+IСР.0Л) значения тока i0Ё за период промышленной частоты. При этом разрешающие операцию интегрирования сигналы поступают на управляемые входы упомянутых интеграторов 16 соответственно с первого и второго выходов цифрового синхронизатора 17. В свою очередь синхронизатор 17 формирует поочередно на своих выходах сигналы постоянного уровня до смены знака подводимого сигнала i0Л.At the same time, with the help of controlled integrators 16, the average negative (-I СР.0Л ) and average positive (+ I СР.0Л ) current values i 0Е are calculated for the period of industrial frequency. In this case, the signals enabling the integration operation are supplied to the controlled inputs of the said integrators 16, respectively, from the first and second outputs of the digital synchronizer 17. In turn, the synchronizer 17 generates alternating level signals at its outputs until the sign of the input signal i 0L changes.
Вычисленные значения (-IСР.0Л)) и (+IСР.0Л) поступают в блок сравнения 18, где они сравниваются между собой по величине, причем подключение первого интегратора 16 к упомянутому элементу 18 осуществляется через управляемый элемент памяти 19, который настроен на запоминание результата интегрирования на время работы второго интегратора 16.The calculated values (-I СР.0Л )) and (+ I СР.0Л ) are sent to the comparison unit 18, where they are compared in magnitude, and the connection of the first integrator 16 to the said element 18 is carried out through a managed memory element 19, which is configured to remember the result of integration for the duration of the second integrator 16.
При выполнении условия, что (+IСР.0Л) превышает (-IСР.0Л) на интервале времени, равном периоду промышленной частоты, на выходе блока сравнения 18 формируется логический сигнал, указывающий на второй признак повреждения линии.When the condition is fulfilled that (+ I СР.0Л ) exceeds (-I СР.0Л ) in the time interval equal to the period of the industrial frequency, a logic signal is generated at the output of the comparison unit 18, indicating a second sign of damage to the line.
Для срабатывания устройства защиты необходимо наличие на общем исполнительном органе защиты 20 трех сигналов: сигнала с модулятора длительности поиска 11 - UМОД и разрешающих логических сигналов с блоков сравнения 15 и 18, указывающих соответственно на первый и второй признаки повреждения линии. Только в этом случае на выходе исполнительного органа 19 защиты окончательно формируется сигнал на срабатывание защиты.To activate the protection device, it is necessary that there are three signals on the general executive protection body 20: the signal from the search duration modulator 11 - U MOD and enabling logic signals from the comparison blocks 15 and 18, indicating the first and second signs of line damage, respectively. Only in this case, the output of the protection operation is finally generated at the output of the protection executive body 19.
Кривые на фиг.3а характеризуют изменение напряжения смещения нейтрали U0 и емкостного тока нулевой последовательности линии iC. На фиг.3б приведены напряжения на выходе модулятора длительности поиска повреждения UМОД и на выходе формирователя управляющих импульсов UУПР. Кривая на фиг.3в показывает характер изменения тока заземляющего резистора iRN и приращение этого тока в момент коммутации (показан характерный случай коммутации при максимальном значении U0). На фиг.3г приведена кривая изменения специально сформированного сложного по форме тока нулевой последовательности поврежденной линии i0Л, который является результатом сложения емкостного тока линии и тока заземляющего резистора. Здесь же показаны средние значения этого тока (+IСР.0Л) и (-IСР.0Л) на интервалах периода промышленной частоты. На фиг.3д и 3е приведены соответственно выходные сигналы синхронизатора UСИНХ.1 и UСИНХ.2, которые используют для управления работой интеграторов на интервалах времени за полный период промышленной частоты.The curves in figa characterize the change in the neutral bias voltage U 0 and the capacitive current of the zero sequence of the line i C. In Fig.3b shows the voltage at the output of the modulator of the duration of the search for damage U MOD and at the output of the driver pulse control U UPR. The curve in figv shows the nature of the change in the current of the grounding resistor i RN and the increment of this current at the time of switching (a typical case of switching is shown at the maximum value of U 0 ). Figure 3g shows the change curve of a specially formed complex shape of the zero sequence current of the damaged line i 0L , which is the result of the addition of the capacitive current of the line and the current of the grounding resistor. It also shows the average values of this current (+ I СР.0Л ) and (-I СР.0Л ) at intervals of the industrial frequency period. On fig.3d and 3d are respectively the output signals of the synchronizer U SINX.1 and U SINX.2 , which are used to control the operation of integrators at time intervals over a full period of industrial frequency.
Таким образом, предлагаемыми техническими решениями обеспечивается селективное выявление и отключение поврежденной линии в сети, что будет предотвращать возможное развитие ОЗЗ в еще более опасные аварийные междуфазные замыкания. При быстрой локализации повреждения уменьшается вероятность поражения электрическим током, снижается вероятность взрывов и пожаров. За счет повышения селективности и надежности действия защиты будут исключаться неоправданные отключения линий и перерывы в электроснабжении, сократятся простои оборудования, что будет способствовать повышению эффективности производства.Thus, the proposed technical solutions provide selective identification and shutdown of the damaged line in the network, which will prevent the possible development of the fault in even more dangerous emergency phase-to-phase faults. With the rapid localization of damage, the likelihood of electric shock decreases, the likelihood of explosions and fires decreases. By increasing the selectivity and reliability of the protection, unjustified line outages and interruptions in power supply will be eliminated, equipment downtime will be reduced, which will increase production efficiency.
ЛитератураLiterature
1. Евдокунин Г.А. и др. Выбор способа заземления нейтрали в сетях 6-10 кВ. - «Электричество», №12, 1998.1. Evdokunin G.A. and others. The choice of neutral grounding method in 6-10 kV networks. - "Electricity", No. 12, 1998.
2. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. Изд. 2-е, дополненное. ПЭИпк, С.-Петербург, 2003.2. Shabad M.A. Protection against single-phase earth faults in 6-35 kV networks. Ed. 2nd, supplemented. PEIPk, St. Petersburg, 2003.
3. Пивняк Г.Г., Шкрабец Ф.П. Несимметричные повреждения в электрических сетях карьеров: Справочное пособие. - М.: Недра, 1993.3. Pivnyak G.G., Shkrabets F.P. Asymmetric damage in the electrical networks of quarries: a reference guide. - M .: Nedra, 1993.
4. Патент РФ №2232457 Устройство защиты от внутренних перенапряжений трехфазных электрических сетей с изолированной нейтралью (варианты).4. RF patent No. 2232457 Device for protection against internal overvoltages of three-phase electric networks with insulated neutral (options).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008101848/09A RU2352044C1 (en) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Method of protection from single-phase earth fault for triple-phase network with resistance earthing neutral and device for method implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008101848/09A RU2352044C1 (en) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Method of protection from single-phase earth fault for triple-phase network with resistance earthing neutral and device for method implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2352044C1 true RU2352044C1 (en) | 2009-04-10 |
Family
ID=41015100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008101848/09A RU2352044C1 (en) | 2008-01-17 | 2008-01-17 | Method of protection from single-phase earth fault for triple-phase network with resistance earthing neutral and device for method implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2352044C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576017C2 (en) * | 2014-04-22 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ) | Single phase earth fault current limitation method for overhead transmission lines in networks with insulated neutral |
| RU2631679C1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-09-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of parallel lines protection |
-
2008
- 2008-01-17 RU RU2008101848/09A patent/RU2352044C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2576017C2 (en) * | 2014-04-22 | 2016-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ) | Single phase earth fault current limitation method for overhead transmission lines in networks with insulated neutral |
| RU2631679C1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-09-26 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of parallel lines protection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2516299C2 (en) | Line damage detector | |
| RU2581773C2 (en) | Method for detection of leakage or fault currents from equipment in electrical power system | |
| CN108475928B (en) | Inverter with grid disconnection point and insulation resistance measurement and method for measuring insulation resistance | |
| CN109417285B (en) | Direct current electric loop protection device and arc detection method | |
| JP6234647B1 (en) | DC electric circuit protection device and arc detection method | |
| EP1661233B1 (en) | Method and apparatus for detecting faults in ac to ac, or dc to ac power conversion equipments when the equipment is in a high impedance mode | |
| EA036979B1 (en) | Method and apparatus for detecting faults in a three-phase electrical distribution network | |
| RU2393606C1 (en) | Method of relay line protection setup and adjustment with fixed indication of damaged point | |
| US20210035764A1 (en) | Earth leakage circuit breaker | |
| RU2352044C1 (en) | Method of protection from single-phase earth fault for triple-phase network with resistance earthing neutral and device for method implementation | |
| US10228406B2 (en) | Detecting a fault, in particular a transient fault, in an electrical network | |
| US20170297593A1 (en) | Method and Device for Monitoring an Electric Network in a Rail Vehicle and Rail Vehicle | |
| KR101527366B1 (en) | Arc detection circuit by contact failure | |
| CN103900777A (en) | Strut type electronic current transformer one-time vibration detecting device and method | |
| RU2303323C1 (en) | Method and device for directional phase-failure ground-fault protection of ac distribution network | |
| JP2005304114A (en) | Tree contact monitor of distribution line | |
| EP2196812A1 (en) | Monitoring device for detecting earth faults | |
| CN107305233A (en) | One kind 20 to 10kV distribution lines are grounded strategy, algorithm and circuit between constituency | |
| AU2017342682B2 (en) | A liquid system tool having an integrated residual current device | |
| RU2244992C1 (en) | Device for detecting single-phase ground faults in insulated-neutral networks | |
| RU115578U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS | |
| RU78951U1 (en) | DEVICE FOR AUTOMATED CONTROL OF THE STATE OF PAPER AND OIL INSULATION OF A CONDENSER TYPE OF THREE-PHASE HIGH-VOLTAGE ELECTRICAL EQUIPMENT UNDER OPERATING VOLTAGE OF PARTIAL PART | |
| CZ2008647A3 (en) | Method of and device for fault detection of high-voltage suspension insulated conductor | |
| RU158842U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS | |
| RU144401U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF INSULATION OF ELECTRICAL SYSTEMS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160118 |