RU2650488C1 - Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines - Google Patents

Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines Download PDF

Info

Publication number
RU2650488C1
RU2650488C1 RU2016150143A RU2016150143A RU2650488C1 RU 2650488 C1 RU2650488 C1 RU 2650488C1 RU 2016150143 A RU2016150143 A RU 2016150143A RU 2016150143 A RU2016150143 A RU 2016150143A RU 2650488 C1 RU2650488 C1 RU 2650488C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
currents
lines
phase
differential protection
Prior art date
Application number
RU2016150143A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Куликов
Антон Александрович Колесников
Владимир Юрьевич Вуколов
Михаил Валерьевич Шарыгин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ)
Priority to RU2016150143A priority Critical patent/RU2650488C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2650488C1 publication Critical patent/RU2650488C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/26—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents
    • H02H3/32—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors
    • H02H3/34—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system
    • H02H3/347—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to difference between voltages or between currents; responsive to phase angle between voltages or between currents involving comparison of the voltage or current values at corresponding points in different conductors of a single system, e.g. of currents in go and return conductors of a three-phase system using summation current transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: field of application: electrical engineering. According to the method, currents of each of the phases of each of the parallel lines are converted in the current transformers, the geometrical summation of the phase currents of the first line is carried out with the shifted by 180° currents of the corresponding phases of the second line, the resultant three-phase sequence of currents is obtained, when the first and the second lines are asymmetric, the disconnection of the corresponding lines is achieved. Method is characterized by the fact that the matrix description of the current ratio of the two three-phase parallel lines is performed with the formation of current matrices based on the graph theory and on the double recording method, the operations on current matrices are implemented and the signaling signs of the functioning of differential protection are generated, the signal characteristics are determined by means of the combination of the results of operations on the current matrices, the issuance of the control signal ids carried out, when the faults of current transformers are detected, and the tripping of the lines and the issuance of the control signal in case of the faults detected by the current transformers are performed taking into account the signaling signs of the differential protection functioning.
EFFECT: technical result is the increase in the reliability of the directional differential protection of two three-phase parallel lines.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, к релейной защите, в частности к токовой направленной дифференциальной защите, и может быть использовано для защиты параллельных линий трехфазной электрической установки.The invention relates to the field of electrical engineering, to relay protection, in particular to current directional differential protection, and can be used to protect parallel lines of a three-phase electrical installation.

Известен способ направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий, в соответствии с которым контролируют разность токов одноименных фаз параллельных линий и при превышении разностного тока порогового значения отключают поврежденную линию [Чернобровов Н.В. Релейная защита. – М:. Энергия, 1971].There is a method of directional differential protection of two three-phase parallel lines, in accordance with which the current difference of the same phases of the parallel lines is controlled, and if the differential current of the threshold value is exceeded, the damaged line is turned off [Chernobrov N.V. Relay protection. - M :. Energy, 1971].

Недостатком известного способа является низкая надежность, связанная с излишним срабатыванием защиты при повреждении хотя бы одного трансформатора тока. The disadvantage of this method is the low reliability associated with excessive operation of the protection in case of damage to at least one current transformer.

Известно устройство для направленной дифференциальной защиты параллельных линий трехфазной электрической установки, содержащее трансформаторы тока, подключенные в каждую фазу каждой линии в рассечку фаз силовой цепи и токовое реле и реле направления мощности по одному на каждую фазу [Чернобровов Н.В. Релейная защита. – М:. Энергия, 1971].A device is known for directional differential protection of parallel lines of a three-phase electrical installation, containing current transformers connected to each phase of each line in a phase disconnection of the power circuit and a current relay and a power direction relay, one for each phase [N. Chernobrov, V.V. Relay protection. - M :. Energy, 1971].

Недостатком известного способа является низкая надежность, связанная с излишним срабатыванием защиты при повреждении хотя бы одного трансформатора тока. The disadvantage of this method is the low reliability associated with excessive operation of the protection in case of damage to at least one current transformer.

Наиболее близким техническим решением является способ направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий [Патент РФ № 2159490 «Способ направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий и устройство для его реализации», МПК H02H3/347, опубл. 20.11.2000], в соответствии с которым в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз каждой из параллельных линий, осуществляют геометрическое суммирование полученных в результате преобразования токов фаз первой линии со сдвинутыми на 180° токами соответствующих фаз второй линии, при этом получают результирующую трехфазную последовательность токов, отличающийся тем, что формируют на вторичной обмотке насыщающегося трансформатора тока электромагнитного токового реле, подавая на его первичные обмотки токи соответствующих фаз упомянутой результирующей трехфазной последовательности токов, напряжение, величина и направление которого соответствуют величине и направлению результирующего магнитного потока, созданного токами упомянутой результирующей трехфазной последовательности токов, напряжение вторичной обмотки насыщающегося трансформатора тока преобразуют в однонаправленный ток, величина которого соответствует величине упомянутого напряжения, при превышении однонаправленным током заданного порогового значения подают напряжение вторичной обмотки насыщающегося трансформатора тока на первые обмотки реле направления мощности первой и второй линий, на вторые обмотки которых подают напряжение выходной обмотки промежуточного трансформатора напряжения, величина и направление которого определяется суммарным потоком, созданным подаваемыми на его первую, вторую и третью первичные обмотки, преобразованными основным трехфазным трансформатором напряжения фазными напряжениями шин подстанции, к которым подключены параллельные линии, при этом при замыкании контактов реле направления мощности первой линии обеспечивают отключение первой линии, а при замыкании контактов реле направления мощности второй линии обеспечивают отключение второй линии, а направление включения первой и второй обмоток реле направления мощности первой и второй линий относительно вторичной обмотки насыщающегося трансформатора тока и относительно выходной обмотки промежуточного трансформатора напряжения обеспечивает замыкание контактов реле направления мощности первой линии при асимметричном режиме работы первой линии и замыкание контактов реле направления мощности второй линии при асимметричном режиме работы второй линии.The closest technical solution is a method of directional differential protection of two three-phase parallel lines [RF Patent No. 2159490 "Method of directional differential protection of two three-phase parallel lines and a device for its implementation", IPC H02H3 / 347, publ. 20.11.2000], according to which the currents of each phase of each of the parallel lines are converted into current transformers, the geometrical summation of the phases of the first line resulting from the conversion of the currents of the phases of the first line with the currents of the corresponding phases of the second line shifted by 180 ° is performed, and the resulting three-phase sequence is obtained currents, characterized in that they form on the secondary winding of a saturable current transformer an electromagnetic current relay, applying currents of the corresponding phases to its primary windings of the resulting three-phase sequence of currents, the voltage, magnitude and direction of which correspond to the magnitude and direction of the resulting magnetic flux created by the currents of the resulting three-phase sequence of currents, the voltage of the secondary winding of the saturable current transformer is converted into a unidirectional current, the value of which corresponds to the value of the mentioned voltage, when the unidirectional current is exceeded a predetermined threshold value serves the voltage of the secondary winding saturate current transformer to the first windings of the power direction switch of the first and second lines, to the second windings of which the voltage of the output winding of the intermediate voltage transformer is supplied, the magnitude and direction of which is determined by the total flux created by the supplied to its first, second and third primary windings converted by the main three-phase transformer voltage by phase voltages of substation buses to which parallel lines are connected, while closing the contacts of the power direction relay the first line provides disconnection of the first line, and when the contacts of the second-line power direction switch are closed, the second line is disconnected, and the direction of the first and second windings of the first and second line power direction relays relative to the secondary winding of the saturable current transformer and relative to the output winding of the intermediate voltage transformer provides closure contacts of the first line power direction relay with an asymmetric mode of operation of the first line and shorting the relay contacts to board power of the second line with an asymmetric mode of operation of the second line.

Недостатком способа - прототипа является низкая надежность, связанная с излишним срабатыванием защиты при повреждении хотя бы одного трансформатора тока.The disadvantage of the prototype method is the low reliability associated with excessive operation of the protection when at least one current transformer is damaged.

Действительно, в способе – прототипе отсутствуют средства определения повреждений трансформаторов тока, задействованных в операциях по фиксации аварийных режимов на трехфазных линиях. Таким образом, при возникновении повреждений трансформаторов тока возникают условия срабатывания дифференциальной защиты и, в конечном итоге, излишние ее срабатывания.Indeed, in the prototype method there are no means for determining damage to current transformers involved in operations for fixing emergency conditions on three-phase lines. Thus, in the event of damage to current transformers, differential protection tripping conditions arise and, ultimately, its excessive tripping.

Устранения указанного недостатка можно достигнуть путем организации избыточной обработки информации о токах, измеренных на концах защищаемых трехфазных линий электропередачи (ЛЭП) и сформированных в специальные матрицы токов.The elimination of this drawback can be achieved by organizing excessive processing of information about currents measured at the ends of the protected three-phase power lines (power lines) and formed into special matrix currents.

Рассмотрим схему участка электрической сети с двумя параллельными ЛЭП (фиг.1). При рассмотрении будем исходить из однофазного исполнения схемы, для трехфазного исполнения аналитические рассуждения и формульные зависимости будут аналогичными. Для электропередачи (фиг.1) построим однонаправленный граф (фиг.2) с вершинами и дугами, где вершинами графа представляются шины, линии электропередачи, а дугами - ветви трансформаторов тока и выключателей. Дуги отображают факты коммутации и имеют вес, представляющий собой информацию о величине протекающего по ветви тока, полученного путем измерений с помощью соответствующих трансформаторов тока.Consider a diagram of a section of an electrical network with two parallel power lines (figure 1). When considering, we will proceed from a single-phase execution of the circuit; for a three-phase execution, analytical reasoning and formula dependencies will be similar. For power transmission (Fig. 1), we will construct a unidirectional graph (Fig. 2) with vertices and arcs, where the vertices of the graph are buses, power lines, and arcs - branches of current transformers and switches. The arcs represent the facts of switching and have a weight, which is information about the magnitude of the current flowing along the branch, obtained by measuring using the corresponding current transformers.

Зададимся матричным представлением графа. Заполнение матрицы токов выполним с применением «метода двойной записи» [Например, Кольвах О.И. Моделирование бухгалтерского учета. Ситуационно-матричный подход: монография /О.И. Кольвах. – М.: Вузовская книга, 2010.]. Причем каждая вершина графа Vk (где k - номер вершины) представляется специальной матрицей вершины MVk=║mvki,j║ размером px2, где p – число вершин графа. Количество строк матрицы соответствует числу вершин графа, а в столбцы вносится информация о дугах, смежных данной вершине, как направленных к ней, так и исходящих из нее. В первый (левый) столбец вносится информация о весах дуг, направленных к рассматриваемой вершине, а во второй (правый) – направленных от нее.Let us consider the matrix representation of the graph. The matrix of currents can be filled using the “double recording method” [For example, Kolvakh OI Accounting Modeling. Situational-matrix approach: monograph / O.I. Colw. - M.: University Book, 2010.]. Moreover, each vertex of the graph Vk (where k is the number of the vertex) is represented by a special vertex matrix MVk = ║mvk i, j ║ of size px2, where p is the number of vertices of the graph. The number of rows of the matrix corresponds to the number of vertices of the graph, and information about arcs adjacent to this vertex, both directed to and outgoing from it, is entered into the columns. Information on the weights of arcs directed to the vertex in question is entered in the first (left) column, and in the second (right) column, directed away from it.

Элементы матрицы mvki,j, составленной для вершины Vk, определяются следующим образом:Elements of the matrix mvk i, j composed for the vertex Vk are defined as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

Для схемы (фиг.1) и соответствующего графа (фиг.2) имеем следующие матрицы токов:For the circuit (figure 1) and the corresponding graph (figure 2) we have the following matrix of currents:

Figure 00000002
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000005

Применение двойной записи обеспечивает взаимосвязь между вершинами графа, что позволяет объединить их в единую целостную систему. Каждая дуга графа отражается с одинаковым весом в матрицах токов MVk дважды: как дуга, связанная с вершиной и направленная к ней для одной матрицы, и как дуга, связанная с вершиной и направленная от нее для другой матрицы. Возможность введения контрольных операций «метода двойной записи» заключается в том, что, записывая значение каждого веса дуги для разных матриц токов MVk дважды, можно осуществить проверку правильности данных о токах.The use of double entry provides the relationship between the vertices of the graph, which allows you to combine them into a single integrated system. Each arc of the graph is reflected with the same weight in the current matrices MVk twice: as an arc connected to a vertex and directed to it for one matrix, and as an arc connected to a vertex and directed from it for another matrix. The possibility of introducing control operations of the “double recording method” consists in the fact that by recording the value of each arc weight for different current matrices MVk twice, it is possible to check the correctness of current data.

Для проверки правильности данных о токах составим матрицы входящих СI и исходящих СO токов. Матрица входящих токов СI формируется путем последовательного заполнения столбцов матрицы размерностью рхр, где р – число вершин графа, из левых столбцов матриц токов MVk, а матрица исходящих токов СO такой же размерности путем последовательного заполнения по столбцам матрицы размерностью рхр из правых столбцов матриц токов MVk:To verify the correctness of current data, we compose matrices of incoming CI and outgoing CO currents. The matrix of incoming currents СI is formed by sequentially filling the columns of a matrix with dimension рхр, where p is the number of graph vertices from the left columns of current matrices MVk, and the matrix of outgoing currents СO of the same dimension by sequentially filling columns of a matrix with dimension рхр from right columns of current matrices MVk:

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где Ak – матрица размером 2xp, служащая для преобразования матрицы MVk в матрицу размером pxp, в которой элемент ak1,i =1 при i = k (где k - номер рассматриваемой вершины), а остальные элементы равны нулю; where Ak is a 2xp matrix used to transform the matrix MVk into a pxp matrix, in which the element ak 1, i = 1 for i = k (where k is the number of the vertex under consideration), and the remaining elements are equal to zero;

Bk – матрица размером 2xp, служащая для преобразования матрицы MVk в матрицу размером pxp, в которой элемент bk2,j =1 при j=k (где k - номер рассматриваемой вершины), а остальные элементы равны нулю.Bk is a 2xp matrix used to convert the MVk matrix to a pxp matrix in which the element bk 2, j = 1 for j = k (where k is the number of the vertex under consideration), and the remaining elements are equal to zero.

В основе проверки правильности данных о токах лежит соблюдение равенства: The basis for checking the correctness of current data is the observance of equality:

СIT - СO =0,СI T - СО = 0, (4)(four)

где 0 - нулевая матрица, размером pxp, в которой все элементы равны нулю.where 0 is a zero matrix of size pxp in which all elements are equal to zero.

Для рассматриваемой схемы участка электрической сети (фиг.1) с двумя параллельными ЛЭПFor the considered circuit section of the electric network (figure 1) with two parallel power lines

Figure 00000008
Figure 00000008

Определение поврежденной ЛЭП способом направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий может быть реализовано следующим образом.The definition of a damaged power line by the method of directional differential protection of two three-phase parallel lines can be implemented as follows.

Защитой производится сравнение токов по дифференциальному принципу для каждой анализируемой ЛЭП. Отдельные линии представлены вершинами графа и описаны матрицами токов MVk. В соответствии с дифференциальным принципом работы устройства релейной защиты при отсутствии повреждения (тока короткого замыкания) сумма токов, входящих и исходящих из узла равна нулю. Сумма токов, неравная нулю, свидетельствует о наличии короткого замыкания. Данное утверждение справедливо для всех вершин графа, представляющих ЛЭП.Protection compares the currents according to the differential principle for each analyzed power transmission line. Individual lines are represented by graph vertices and are described by current matrices MVk. In accordance with the differential principle of operation of the relay protection device in the absence of damage (short circuit current), the sum of the currents entering and leaving the node is zero. The sum of the currents, non-zero, indicates the presence of a short circuit. This statement is valid for all vertices of the graph representing power lines.

Для проверки наличия тока короткого замыкания для всех вершин графа, представляющих ЛЭП, составляется уравнение для суммы токов SMVk в узле Vk:To check for the presence of a short circuit current for all vertices of the graph representing power lines, an equation is compiled for the sum of currents SMVk in node Vk:

SMVk = С х MVk х D = 0,SMVk = C x MVk x D = 0, (5)(5)

где С

Figure 00000009
– матрица-вектор размером 1xр, служащая для суммирования токов в различных узлах;where c
Figure 00000009
 - 1xp matrix vector, used to sum currents at various nodes;

D

Figure 00000010
– матрица-вектор размером 2x1, служащая для итогового суммирования в узле.D
Figure 00000010
 - a 2x1 vector matrix that serves to summarize in a node.

В развернутой форме выражение (5) принимает вид:In expanded form, expression (5) takes the form:

Figure 00000011
Figure 00000011

Для двух параллельных ЛЭП и соответствующих вершин V1 и V2 графа сумма токов в узле составляет:For two parallel power lines and the corresponding vertices V1 and V2 of the graph, the sum of the currents in the node is:

Figure 00000012
Figure 00000012

Для вершин графа V1 и V2 условиями наличия короткого замыкания в соответствующей зоне действия релейной защиты будут:For the vertices of graph V1 and V2, the conditions for the presence of a short circuit in the corresponding relay protection zone will be:

- на линии ЛЭП1, соответствующей вершине графа V1,- on the power transmission line1, corresponding to the vertex of graph V1,

Figure 00000013
Figure 00000013

- на линии ЛЭП2, соответствующей вершине графа V2,- on the line of power lines 2 corresponding to the vertex of graph V2,

Figure 00000014
Figure 00000014

В качестве критерия исправности трансформаторов тока используется следующее соотношение токов. При одинаковом сопротивлении ЛЭП токи в них равны по значению и по фазе

Figure 00000015
,
Figure 00000016
. В случае короткого замыкания на одной из ЛЭП равенство токов нарушается. As a criterion for the health of current transformers, the following current ratio is used. With the same power line resistance, the currents in them are equal in value and in phase
Figure 00000015
 ,
Figure 00000016
 . In the event of a short circuit on one of the power lines, the equality of currents is violated.

При проверке указанных соотношений составляются уравнения контроля токов Сtr3 и Сtr4, получаемые путем вычитания строк из матриц вершин MV3 и MV4. Для этого матрицы вершин умножаются слева на единичный вектор-столбец Е (матрица-вектор размером 1x2 все элементы которого единицы, служащая для суммирования токов в различных узлах), а слева на матрицу-вектор F размером 1x4, служащую для формирования итоговой разности токов линий.When checking these relations, the control equations for the currents of Сtr3 and Сtr4 are compiled, obtained by subtracting the rows from the matrixes of vertices MV3 and MV4. For this, vertex matrices are multiplied on the left by a unit column vector E (a 1x2 matrix vector, all elements of which are units used to sum currents at different nodes), and on the left by a 1x4 matrix vector F, which serves to form the final difference of the line currents.

Сtrk = E х MVkТ х F = 0,Ctrk = E x MVk T x F = 0, (11)(eleven)

где E

Figure 00000017
– матрица-вектор размером 1x2;where e
Figure 00000017
 - 1x2 matrix vector;

F

Figure 00000018
– матрица-вектор размером 1x4. F
Figure 00000018
 - 1x4 matrix vector.

В развернутой форме выражение (11) принимает вид:In expanded form, expression (11) takes the form:

Figure 00000019
Figure 00000019

Для вершин V3 и V4 Сtr3 и Сtr4 соответственно:For vertices V3 and V4, Ctr3 and Ctr4, respectively:

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Признаки, необходимые для функционирования направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий при различных соотношениях токов и результатах выполнения матричных операций по выражениям (5) и (11), сведены в таблицу 1.The signs necessary for the operation of directional differential protection of two three-phase parallel lines with different current ratios and the results of matrix operations according to expressions (5) and (11) are summarized in table 1.

Таблица 1 – Результаты матричных операций и признаки функционирования направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линийTable 1 - Results of matrix operations and signs of the functioning of directional differential protection of two three-phase parallel lines

Результирующее значение матричной операцииThe resulting value of the matrix operation Признаки функционирования дифференциальной защитыSigns of differential protection SMV1SMV1 SMV2SMV2 Сtr3Ctr3 Сtr4Ctr4 00 00 00 00 Ток короткого замыкания отсутствует, трансформаторы тока исправныNo short circuit current, current transformers are operational ≠0≠ 0 00 ≠0≠ 0 ≠0≠ 0 Ток короткого замыкания на элементе, соответствующем вершине V1 (повреждение на ЛЭП1)Short circuit current on the element corresponding to the top V1 (damage to power lines1) 00 ≠0≠ 0 ≠0≠ 0 ≠0≠ 0 Ток короткого замыкания на элементе, соответствующем вершине V2 (повреждение на ЛЭП2)Short circuit current on the element corresponding to the top of V2 (damage to power lines 2) ≠0≠ 0 00 ≠0≠ 0 00 Неисправен трансформатор тока ТТ1 (дуга е1 графа)Defective current transformer TT1 (arc e 1 column) 00 ≠0≠ 0 ≠0≠ 0 00 Неисправен трансформатор тока ТТ2 (дуга е2 графа)Faulty current transformer TT2 (arc e 2 columns) ≠0≠ 0 00 00 ≠0≠ 0 Неисправен трансформатор тока ТТ3 (дуга е3 графа)TT3 current transformer faulty (arc e 3 columns) 00 ≠0≠ 0 00 ≠0≠ 0 Неисправен трансформатор тока ТТ4 (дуга е4 графа)TT4 current transformer defective (arc e 4 columns)

Таким образом, в зависимости от соотношения токов на участке электрической сети (фиг.1), а также результатов выполнения операций над матрицами токов можно реализовать надежное функционирование направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий с использованием таблицы 1. При этом обеспечивается не только действие защиты при повреждениях на каждой из ЛЭП, но и исключаются ее излишние действия при повреждениях трансформаторов тока. Дополнительно, с эксплуатационной точки зрения, целесообразна выдача контрольного сигнала при повреждениях трансформаторов тока для проведения их скорейшего ремонта или замены.Thus, depending on the ratio of currents on a section of the electric network (Fig. 1), as well as the results of operations on current matrices, it is possible to realize reliable operation of directional differential protection of two three-phase parallel lines using table 1. In this case, not only is the protection action damage to each of the power lines, but its excessive actions are excluded in case of damage to current transformers. In addition, from an operational point of view, it is advisable to issue a control signal in case of damage to current transformers for their speedy repair or replacement.

Задачей изобретения является повышение надежности способа направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий путем выявления неисправностей трансформаторов тока, исключения действия защиты в таких случаях и выдачи контрольного сигнала при неисправности соответствующего трансформатора тока.The objective of the invention is to increase the reliability of the method of directional differential protection of two three-phase parallel lines by identifying faults of current transformers, eliminating the protection in such cases and issuing a control signal in case of malfunction of the corresponding current transformer.

Поставленная задача достигается способом направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий, в соответствии с которым в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз каждой из параллельных линий, осуществляют геометрическое суммирование полученных в результате преобразования токов фаз первой линии со сдвинутыми на 180° токами соответствующих фаз второй линии, при этом получают результирующую трехфазную последовательность токов, при асимметричном режиме работы первой и второй линии обеспечивают отключение соответствующих линий. Согласно предложению выполняют матричное описание соотношения токов двух трехфазных параллельных линий с формированием матриц токов на основе теории графов и метода двойной записи, реализуют операции над матрицами токов для проверки условий срабатывания дифференциальной защиты, а также выявления неисправности одного из трансформаторов тока, производят выдачу контрольного сигнала при выявлении неисправностей трансформаторов тока.The task is achieved by the method of directional differential protection of two three-phase parallel lines, according to which current transformers convert the currents of each phase of each of the parallel lines, perform geometric summation of the phase lines obtained from the first phase with currents shifted by 180 ° of the corresponding phases of the second line while receiving the resulting three-phase sequence of currents, with an asymmetric mode of operation of the first and second lines provide shutdowns e corresponding lines. According to the proposal, a matrix description of the ratio of the currents of two three-phase parallel lines with the formation of current matrices based on graph theory and the double recording method is performed, operations on the current matrices are carried out to check the differential protection tripping conditions, as well as to identify the malfunction of one of the current transformers, produce a control signal when troubleshooting current transformers.

Способ направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий может быть реализован на микропроцессорной технике, например, с использованием терминалов цифровой релейной защиты производства ООО НПП «ЭКРА» (www.ekra.ru) и протокола МЭК 61850.The method of directional differential protection of two three-phase parallel lines can be implemented on microprocessor technology, for example, using digital relay protection terminals manufactured by NPP EKRA LLC (www.ekra.ru) and IEC 61850 protocol.

Вариант устройства для реализации способа направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий представлен на фиг.3. На фиг.3 представлен централизованный вариант направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий, когда функции направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий возложены на отдельный обособленный терминал, связанный с терминалами защиты линий высокоскоростными каналами связи. Однако может быть выполнен и децентрализованный вариант, когда функции направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий возлагаются на один из терминалов защиты линий.A variant of the device for implementing the method of directional differential protection of two three-phase parallel lines is presented in figure 3. Figure 3 shows a centralized version of the directional differential protection of two three-phase parallel lines, when the functions of the directional differential protection of two three-phase parallel lines are assigned to a separate isolated terminal connected to the terminals of the line protection by high-speed communication channels. However, a decentralized version can also be implemented when the directional differential protection functions of two three-phase parallel lines are assigned to one of the line protection terminals.

На фиг.3 изображены шины цифровых подстанций ЦП1 и ЦП2, к которым подключаются первая (ЛЭП1) и вторая (ЛЭП2) параллельные линии. Устройство (фиг.3) содержит терминалы защиты ЛЭП 11 – 14; терминал направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий 2; трансформаторы тока, установленные на концах ЛЭП 31 – 34; выключатели ЛЭП 41 – 44; высокоскоростные каналы связи 51 – 54; линии электропередачи 61, 62.Figure 3 shows the buses of digital substations CPU1 and CPU2, to which the first (power transmission line 1) and the second (power transmission line 2) parallel lines are connected. The device (figure 3) contains the terminals of the protection of power lines 1 1 - 1 4 ; terminal of directional differential protection of two three-phase parallel lines 2; current transformers installed at the ends of power lines 3 1 - 3 4 ; power line switches 4 1 - 4 4 ; high-speed communication channels 5 1 - 5 4 ; power lines 6 1 , 6 2 .

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

При постановке ЛЭП1 и ЛЭП2 под напряжение в обмотках трансформаторов тока 31 – 34 начинают протекать соответствующие токи I1 … I4. Терминалы защиты 11 – 14 линий 61, 62 осуществляют непрерывное измерение дискретных значений токов на ЛЭП1, ЛЭП2. Эти значения по высокоскоростным каналам связи 51 – 54 с применением протокола МЭК 61850 поступают в терминал 2 направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий. В терминале 2 формируются и производятся вычисления над матрицами токов по выражениям (5), (11) определяются величины, характеризующие функционирование направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий согласно таблице 1.When placing power lines 1 and power lines 2 under voltage in the windings of current transformers 3 1 - 3 4 , the corresponding currents I 1 ... I 4 begin to flow. Protection terminals 1 1 - 1 4 lines 6 1 , 6 2 carry out continuous measurement of discrete values of currents on power lines 1 , power lines 2. These values are transmitted via high-speed communication channels 5 1 - 5 4 using the IEC 61850 protocol to terminal 2 of directional differential protection of two three-phase parallel lines. In terminal 2, calculations are formed and performed on the current matrices according to expressions (5), (11) values are determined that characterize the functioning of the directional differential protection of two three-phase parallel lines according to table 1.

В случае возникновения признаков, указывающих на повреждение ЛЭП1 или ЛЭП2, централизованным терминалом 2 вырабатываются и выдаются сигналы на отключение поврежденной линии 61 или 62. Терминал 2 выдает команду на отключение посредством протокола МЭК 61850 через терминалы 11 и 13 при повреждении ЛЭП1 61 с воздействием на выключатели 41 и 43. А при повреждении ЛЭП2 62 терминал 2 выдает команду на отключение посредством протокола МЭК 61850 через терминалы 12 и 14 с воздействием на выключатели 42 и 44. In the event of signs indicating damage to power lines 1 or power lines 2, the centralized terminal 2 produces and issues signals to disable the damaged line 6 1 or 6 2 . Terminal 2 issues a shutdown command using the IEC 61850 protocol via terminals 1 1 and 1 3 when power lines 1 6 1 are damaged with the effect of switches 4 1 and 4 3 . And if the power lines 2 6 2 are damaged, terminal 2 issues a shutdown command via the IEC 61850 protocol through terminals 1 2 and 1 4 with the effect on switches 4 2 and 4 4 .

Дополнительно терминалом 2 направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий непрерывно проверяется выполнение условий согласно таблице 1 и в случае возникновения повреждений одного из трансформаторов тока 31 – 34 выдается контрольный сигнал о повреждении соответствующего трансформатора тока. При этом действия защиты на отключение ЛЭП1 61 или ЛЭП2 62 не производится. Контрольный сигнал о неисправности трансформатора тока 31 – 34 может, например, быть выведен на средства индикации как терминала 2, так и соответствующего терминала защиты ЛЭП 11 – 14. Средства индикации сигнализируют оперативному и эксплуатационному персоналу о необходимости незамедлительного вывода в ремонт или замены поврежденного трансформатора тока.Additionally, terminal 2 of the directional differential protection of two three-phase parallel lines continuously checks the fulfillment of the conditions in accordance with table 1 and in the event of damage to one of the current transformers 3 1 - 3 4 a control signal is issued about the damage of the corresponding current transformer. In this case, the protection action to disconnect power lines 1 6 1 or power lines 6 2 is not performed. The control signal about the malfunction of the current transformer 3 1 - 3 4 can, for example, be displayed on the display means of both terminal 2 and the corresponding protection terminal of power lines 1 1 - 1 4 . Indication tools signal to operational and operational personnel about the need for immediate removal for repair or replacement of a damaged current transformer.

Таким образом, выполнение операций над матрицами токов, сформированных с применением теории графов и «метода двойной записи» обеспечивает достижение задачи изобретения - повышение надежности способа направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий путем выявления неисправностей трансформаторов тока, исключения действия защиты в таких случаях и выдачи контрольного сигнала при неисправности соответствующего трансформатора тока.Thus, performing operations on current matrices generated using graph theory and the “double recording method” ensures the achievement of the objective of the invention — improving the reliability of the method of directional differential protection of two three-phase parallel lines by identifying faults in current transformers, eliminating protection in such cases and issuing a control signal at malfunction of the corresponding current transformer

Claims (1)

Способ направленной дифференциальной защиты двух трехфазных параллельных линий, в соответствии с которым в трансформаторах тока преобразуют токи каждой из фаз каждой из параллельных линий, осуществляют геометрическое суммирование полученных в результате преобразования токов фаз первой линии со сдвинутыми на 180° токами соответствующих фаз второй линии, при этом получают результирующую трехфазную последовательность токов, при асимметричном режиме работы первой и второй линии обеспечивают отключение соответствующих линий, отличающийся тем, что выполняют матричное описание соотношения токов двух трехфазных параллельных линий с формированием матриц токов на основе теории графов и метода двойной записи, реализуют операции над матрицами токов и формируют сигнальные признаки функционирования дифференциальной защиты, сигнальные признаки определяют комбинацией результатов операций над матрицами токов, производят выдачу контрольного сигнала при выявлении неисправностей трансформаторов тока, причем отключение линий и выдачу контрольного сигнала при выявлении неисправностей трансформаторов тока осуществляют с учетом сигнальных признаков функционирования дифференциальной защиты.The method of directional differential protection of two three-phase parallel lines, according to which the current transformers of each phase of each of the parallel lines are converted into current transformers, perform the geometric summation of the phases of the first line resulting from the conversion of phase currents with the currents of the corresponding phases of the second line shifted by 180 °, receive the resulting three-phase sequence of currents, with an asymmetric mode of operation of the first and second lines, they ensure the disconnection of the corresponding lines, distinguishing the fact that they perform a matrix description of the ratio of the currents of two three-phase parallel lines with the formation of current matrices based on graph theory and the double recording method, implement operations on current matrices and generate signal signs of differential protection functioning, signal signs are determined by a combination of the results of operations on current matrices, produce the issuance of a control signal in case of failure of current transformers, moreover, the disconnection of lines and the issuance of a control signal in case of failure ting current transformers is carried out with the sign of the operation signal of the differential protection.
RU2016150143A 2016-12-20 2016-12-20 Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines RU2650488C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150143A RU2650488C1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150143A RU2650488C1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2650488C1 true RU2650488C1 (en) 2018-04-16

Family

ID=61977090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016150143A RU2650488C1 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2650488C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203915U1 (en) * 2021-02-17 2021-04-28 Иван Фёдорович Маруда DIRECTIONAL CURRENT PROTECTION DEVICE FOR PARALLEL LINES

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095907C1 (en) * 1996-05-28 1997-11-10 Акционерное общество открытого типа энергетики и электрификации "Мосэнерго" Южные электрические сети Филиал АО МОСЭНЕРГО Differential current protective gear for three-phase electrical installation (options)
RU2159490C1 (en) * 2000-01-28 2000-11-20 Шинкаренко Сергей Михайлович Method and device for directional differential protection of two parallel three-phase lines
RU2224342C2 (en) * 2000-09-19 2004-02-20 ОАО "Институт "Энергосетьпроект" Short-circuit protective device for parallel ac power transmission lines
RU2256271C2 (en) * 2003-09-01 2005-07-10 Кубанский государственный аграрный университет Differential apparatus
US9106076B2 (en) * 2012-06-29 2015-08-11 Abb Technology Ag Differential protection in electrical power networks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095907C1 (en) * 1996-05-28 1997-11-10 Акционерное общество открытого типа энергетики и электрификации "Мосэнерго" Южные электрические сети Филиал АО МОСЭНЕРГО Differential current protective gear for three-phase electrical installation (options)
RU2159490C1 (en) * 2000-01-28 2000-11-20 Шинкаренко Сергей Михайлович Method and device for directional differential protection of two parallel three-phase lines
RU2224342C2 (en) * 2000-09-19 2004-02-20 ОАО "Институт "Энергосетьпроект" Short-circuit protective device for parallel ac power transmission lines
RU2256271C2 (en) * 2003-09-01 2005-07-10 Кубанский государственный аграрный университет Differential apparatus
US9106076B2 (en) * 2012-06-29 2015-08-11 Abb Technology Ag Differential protection in electrical power networks

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203915U1 (en) * 2021-02-17 2021-04-28 Иван Фёдорович Маруда DIRECTIONAL CURRENT PROTECTION DEVICE FOR PARALLEL LINES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10859612B2 (en) Method and testing device for testing wiring of transformers
US8718959B2 (en) Method and apparatus for high-speed fault detection in distribution systems
Conti et al. Innovative solutions for protection schemes in autonomous MV micro-grids
dos Santos et al. Comparative analysis of busbar protection architectures
Maya et al. Discrimination of internal fault current and inrush current in a power transformer using empirical wavelet transform
RU2650488C1 (en) Method of directed differential protection of two three-phase parallel lines
El-Bages Improvement of digital differential relay sensitivity for internal ground faults in power transformers
Hossain et al. Partial operating current characteristics to discriminate internal and external faults of differential protection zones during CT saturation
Hosseinimoghadam et al. Improving the differential protection of power transformers based on clarke transform and fuzzy systems
Jayaprakash et al. Planning and coordination of relay in distribution system using Etap
RU2654511C1 (en) Method of the three-phase transformer and auto-transformer differential current protection
Royle et al. Low impedance biased differential busbar protection for application to busbars of widely differing configuration
Bainy et al. Dynamic zone selection for busbar protection Using graph theory and path analysis
Ihedioha Ahmed Differential protection for power transformer using relay
RU2704628C1 (en) Method for differential protection of thyristor booster device for regulation and stabilization of voltage
RU2648249C1 (en) Method of differential protection of electrical network parts
Sidhu et al. A numerical technique based on symmetrical components for protecting three-winding transformers
Kolesnikov et al. Increasing the Reliability of the Centralized Protection of the Digital Substation
Sandoval et al. Using Fault Tree Analysis to Evaluate Protection Scheme Redundancy
Matavalam et al. Reliability assessment of industrial circuit breakers with design enhancements
Chelliah et al. Coordination of Directional Over-Current Relays using MATLAB/Simulink and their integration into undergraduate Power System protection courses
Babu et al. A case study on REF low impedance IED mal operation
Kulikov et al. Thyristor Voltage Regulator Differential Protection with Application of Double-Entry Method
de Carvalho Filho et al. Analysis of power system performance under voltage sags
Shangase et al. Parallel Power Transformer Current Differential Protection Scheme Based on IEC61850 Standard

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181221