RU2667064C1 - Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания - Google Patents

Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания Download PDF

Info

Publication number
RU2667064C1
RU2667064C1 RU2017119245A RU2017119245A RU2667064C1 RU 2667064 C1 RU2667064 C1 RU 2667064C1 RU 2017119245 A RU2017119245 A RU 2017119245A RU 2017119245 A RU2017119245 A RU 2017119245A RU 2667064 C1 RU2667064 C1 RU 2667064C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
short circuit
signal
overload
generalized
Prior art date
Application number
RU2017119245A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Евгеньевич Бондаренко
Александр Потапович Баранов
Original Assignee
Александр Евгеньевич Бондаренко
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 Александр Евгеньевич Бондаренко filed Critical Александр Евгеньевич Бондаренко
Priority to RU2017119245A priority Critical patent/RU2667064C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2667064C1 publication Critical patent/RU2667064C1/ru

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
    • H02H3/08—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 excess current
    • 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
    • H02H3/16—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 fault current to earth, frame or mass
    • 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

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия при определении момента времени перегрузки или короткого замыкания трехфазного источника. Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания заключается в том, что входные сигналы, пропорциональные мгновенным фазным токам, дифференцируют, после чего возводят в квадрат, полученные сигналы суммируют, получая обобщенный сигнал, который сравнивают с установленным значением напряжения, и в случае превышения обобщенным сигналом установленного значения напряжения посредством компаратора выдают сигнал на отключение перегруженного фидера. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области защиты электрических сетей от перегрузки и короткого замыкания, а именно трехфазных сетей, и может быть использовано в системах централизованного контроля параметров.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является техническое решение из патента RU 2163423. Способ заключается в том, что измеряют мгновенные значения производной тока электрода по времени dij(t)/dt и мгновенные значения фазных напряжений uj(t) со стороны низкого напряжения трансформатора каждой фазы электропечи в течение всего периода изменения тока; выделяют сигналы пропорциональные первым и третьим гармоникам производной тока электрода и фазного напряжения по каждой фазе; определяют синфазные составляющие этих сигналов по отношению к каждой из гармоник производной тока электрода для каждого электрода в отдельности и по этим синфазным составляющим путем решения системы алгебраических уравнений рассчитывают величину параметров индуктивного взаимодействия между фазами трехэлектродной электропечи.
Однако недостатком предложенного способа является необходимость выделения первой и третьей гармоник, как для сигнала производного тока, так и для сигнала фазного напряжения, что уменьшает быстродействие предложенного решения, отрицательно сказывается на величине быстродействия и требует необходимости решения системы алгебраических уравнений.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в недостаточном быстродействии известных способов защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение быстродействия при определении момента времени перегрузки или короткого замыкания трехфазного источника.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания входные сигналы, пропорциональные мгновенным фазным токам, дифференцируют, после чего возводят в квадрат, полученные сигналы суммируют, получая обобщенный сигнал, который сравнивают с установленным значением напряжения, и в случае превышения обобщенного сигнала установленного значения напряжения посредством компаратора выдают сигнал на отключение перегруженного фидера.
Обобщенный сигнал при перегрузке или коротком замыкании однозначно определяет момент времени короткого замыкания или перегрузки и величину токовой перегрузки.
Раскрытие заявляемого изобретения показано с помощью фиг. 1-3, на которых изображены:
на фиг. 1 - расчетная схема включения трехфазной нагрузки;
на фиг. 2 - блок-схема реализации заявляемого способа;
на фиг. 3 - осциллограммы.
На фиг. 1-3 позициями 1-16 показаны:
1 - ключ;
2 - комплекс полного сопротивления нагрузки до замыкания ключа;
3 - комплекс полного сопротивления нагрузки после замыкания ключа;
4 - первый дифференцирующий блок;
5 - второй дифференцирующий блок;
6 - третий дифференцирующий блок;
7 - первый блок перемножения;
8 - второй блок перемножения;
9 - третий блок перемножения;
10 - сумматор;
11 - компаратор;
12 - неинвертирующий вход компаратора;
13 - инвертирующий вход компаратора, на который подают установленное значение напряжения;
14 - фазный ток;
15 - нулевое значение напряжения;
16 - обобщенный параметр
Figure 00000001
при возникновении трехфазного К3.
Для наглядности и понимания предложенного способа описан процесс включения трехфазной нагрузки путем замыкания ключа 1 (фиг. 1) в момент времени
Figure 00000002
при допущении, что сеть большой мощности.
Уравнение нагрузки имеет вид:
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
где US - модуль изображающего вектора напряжения сети;
ZH=RH+jwLH - комплекс 3 полного сопротивления нагрузки после замыкания ключа 1;
RH - активное сопротивление фазы нагрузки после замыкания ключа 1;
LH - индуктивность фазы нагрузки после замыкания ключа 1;
Z0=(R0+RH)+jw(L0+LH) - комплекс 2 полного сопротивления нагрузки до замыкания ключа 1;
γ0 - случайная фаза включения нагрузки;
Figure 00000006
,
Figure 00000007
,
Figure 00000008
- производная от мгновенного фазного тока.
Решение дифференциальных уравнений, представленных выше, имеет вид:
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
где ϕ0=arctg[w(L0+LH)/[R0+RH)] - фаза тока относительно напряжения до момента замыкания ключа 1;
i a , ib, ic - сигналы, пропорциональные мгновенным фазным токам;
ϕH=arctg(wLH/RH) - фаза тока относительно напряжения после замыкания ключа 1;
Т а =LH/RH - постоянная времени цепи нагрузки после замыкания ключа 1;
γ=wt - текущий угол.
Для диагностирования наступления момента токовой перегрузки или короткого замыкания (КЗ), а также величины перегрузки используют обобщенную величину, равную сумме квадратов от производных фазных токов
Figure 00000012
где
Figure 00000013
,
Figure 00000014
,
Figure 00000015
- производные по времени от мгновенных фазных токов.
Используя подстановку в это выражение производных от мгновенных фазных токов, представленных выше, имеет место следующее выражение:
Figure 00000016
В момент времени (0-), предшествующий включению ключа 1, предложенная обобщенная величина (i')2 равна
Figure 00000017
Так как в этот момент времени ZH=Z0, ϕH=ϕ0.
Учитывая, что w2=(2πƒ)2=const, имеет место выражение:
Figure 00000018
где IS - модуль изображающего вектора тока трехфазной системы
Figure 00000019
В момент времени (0+), сразу после включению ключа 1, предложенная обобщенная величина (i')2 равна
Figure 00000020
Таким образом, при включении ключа 1 обобщенная величина (i')2 меняется «скачкообразно» с величины
Figure 00000021
до величины
Figure 00000022
.
Именно это свойство позволяет определять момент и величину токовой перегрузки.
Способ осуществляют следующим образом.
Входные сигналы, пропорциональные мгновенным фазным токам i a , ib, ic, дифференцируют с помощью дифференцирующих блоков 4-6, после чего возводят в квадрат с помощью блоков перемножения 7-9. Полученные сигналы квадратов от производных мгновенных фазных токов складывают в сумматоре 10. Сигнал со значением
Figure 00000023
где i a , ib, ic - сигналы, пропорциональные мгновенным фазным токам; поступает на неинвертирующий вход 12 компаратора 11, на инвертирующий вход 13 которого подают установленное значение напряжения Uуст.
При превышении напряжения сигнала, поступающего на вход 12 компаратора 11, величины установленного значения напряжения Uуст, выходной сигнал компаратора 11 скачкообразно меняется от 0 В до +15 В. Срабатывание токовой защиты зависит от выходного сигнала компаратора 11, который отключает перегруженный фидер. Меняя величину установленного значения напряжения Uуст, изменяют величину установленного значения напряжения срабатывания токовой защиты.
Предлагаемые осциллограммы (фиг. 3) получены путем записи выходного сигнала сумматора 10 при КЗ. Фазный ток i a представлен кривой 14, «0» - нулевое значение напряжения - прямой 15. Кривая 16 изображает обобщенный параметр
Figure 00000024
при возникновении трехфазного КЗ. До КЗ цепь была нагружена током примерно в 3 раза меньше, чем во время КЗ.
Приведенные примеры являются частными случаями и не исчерпывают всех возможных реализаций заявляемого изобретения.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные вариации заявляемого способа не изменяют сущность изобретения, а лишь определяют его конкретные воплощения.

Claims (1)

  1. Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания, характеризующийся тем, что входные сигналы, пропорциональные мгновенным фазным токам, дифференцируют, после чего возводят в квадрат, полученные сигналы суммируют, получая обобщенный сигнал, который сравнивают с установленным значением напряжения, и в случае превышения обобщенным сигналом установленного значения напряжения посредством компаратора выдают сигнал на отключение перегруженного фидера.
RU2017119245A 2017-06-02 2017-06-02 Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания RU2667064C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119245A RU2667064C1 (ru) 2017-06-02 2017-06-02 Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119245A RU2667064C1 (ru) 2017-06-02 2017-06-02 Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2667064C1 true RU2667064C1 (ru) 2018-09-14

Family

ID=63580540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119245A RU2667064C1 (ru) 2017-06-02 2017-06-02 Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2667064C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU681496A1 (ru) * 1977-12-19 1979-08-25 Сибирский научно-исследовательский институт энергетики Пусковой орган дл релейной защиты
EP1298770A2 (en) * 2001-09-28 2003-04-02 Eaton Corporation Method and apparatus for detecting and suppressing a parallel arc fault
RU2353015C2 (ru) * 2007-03-27 2009-04-20 Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" Система защиты разветвленных трехфазных электрических цепей от токов удаленных коротких замыканий
RU2355090C1 (ru) * 2007-09-17 2009-05-10 Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" Способ быстродействующей максимальной токовой защиты электрических цепей (варианты)

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU681496A1 (ru) * 1977-12-19 1979-08-25 Сибирский научно-исследовательский институт энергетики Пусковой орган дл релейной защиты
EP1298770A2 (en) * 2001-09-28 2003-04-02 Eaton Corporation Method and apparatus for detecting and suppressing a parallel arc fault
RU2353015C2 (ru) * 2007-03-27 2009-04-20 Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" Система защиты разветвленных трехфазных электрических цепей от токов удаленных коротких замыканий
RU2355090C1 (ru) * 2007-09-17 2009-05-10 Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" Способ быстродействующей максимальной токовой защиты электрических цепей (варианты)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5328197B2 (ja) コンデンサ型計器用変圧器の動誤差に対する高速インピーダンス保護技術
Villamagna et al. A CT saturation detection algorithm using symmetrical components for current differential protection
US8410785B2 (en) Electrical power system phase and ground protection using an adaptive quadrilateral characteristics
Zhang et al. Fault analysis and traveling-wave protection scheme for bipolar HVDC lines
Jafarian et al. High-speed superimposed-based protection of series-compensated transmission lines
US9257827B2 (en) Electrical power system phase and ground protection using an adaptive quadrilateral characteristic
Musa et al. A covariance indices based method for fault detection and classification in a power transmission system during power swing
US4821137A (en) Positive sequence distance relay for AC power transmission line protection
Benmouyal et al. Experience with subcycle operating time distance elements in transmission line digital relays
WO2012122711A1 (en) Voltage based method for fault identification in a transmission line and apparatus thereof
CN107683418B (zh) 泄漏电流检测装置
Bains et al. Enhanced phasor estimation technique for fault location in series-compensated lines
JP3830824B2 (ja) ディジタル形方向継電器
Abd el-Ghany et al. A faulted side identification scheme-based integrated distance protection for series-compensated transmission lines
RU2667064C1 (ru) Способ защиты трехфазной сети от перегрузки и короткого замыкания
CN105207217A (zh) 有源电力滤波器瞬时值截断比例限流控制方法
CN109490623B (zh) 电能计量芯片及其电路检测***
Kang et al. Compensating algorithm suitable for use with measurement-type current transformers for protection
Fuchs et al. The self-extinguishing current limit and the arc-burning time of compensated 20-kV-power-grids
RU2726935C1 (ru) Способ управления мощностью статического компенсатора мощности, работающего в сети синусоидального переменного напряжения
JP2001251754A (ja) 方向判別方法
Kim et al. Wavelet transform in the accurate detection of high impedance arcing faults in high voltage transmission lines
Siwczyński et al. Application of L1-impulse method to the optimization problems in power theory
RU2656349C2 (ru) Способ определения мгновенных значений параметров (токов и напряжений) прямой и обратной последовательностей
Kang et al. Compensating algorithm for use with measurement type current transformers for protection