SU650149A1 - Method of detecting power transmission line short-circuiting location - Google Patents

Description

.... . J -- . ,, - ., ,.... J -. ,, -.,,

Изобретение относитс  к области релейной защиты линии электропередачи и может быть использовано дл  защиты линий высокого напр жени  50U-libO кВ.The invention relates to the field of relay protection of power lines and can be used to protect high voltage lines 50U-libO kV.

.1звестен способ защиты линии высокого напр жени , основанный на анализе электромагнитных волн, св занных с наличием электромагнитного переходного процесса 1J. Облада  высоким быстродействием, этот способ, однако, сложен при использовании и подвержен вли нию помех, возникающих при коммутаци х в сети и грозовых разр дах. Кроме того, короткое замыкание при этом способе может Оыть зафиксировано только в начальной стадии после его возникновени ..1 a method of protecting high voltage lines is known, based on the analysis of electromagnetic waves associated with the presence of an electromagnetic transient 1J. Possessing high speed, this method, however, is difficult to use and is subject to interference from network commutations and lightning discharges. In addition, a short circuit with this method can be fixed only in the initial stage after its occurrence.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  способ фиксации короткого замыкани  в дифференциально-фазной Ь4-защите 2J. В этом способе сравнивают фазы суммы токов пр мой последовательности и части тока обратной последовательности или суммы тока пр мой последовательности и части тока нулевой последовательности по концам линии электропередачи. Этот способ примен етс  на лини х 220-500 к6 длиной до 350-400 км.The closest in technical essence is a method of fixing a short circuit in the differential-phase b4 protection 2J. This method compares the phases of the sum of the forward sequence currents and the parts of the negative sequence current or the sum of the direct sequence current and the parts of the zero sequence current at the ends of the transmission line. This method is applied on 220-500 k6 lines up to 350-400 km long.

Однако при этом способе при длине линии электропередачи более 400 км правильное измерение фаз токов по концам линии приHowever, with this method, with a transmission line length of more than 400 km, correct measurement of the phases of the currents at the ends of the line with

коротком замыкании затруднено вследствие емкостной проводимости линий. Кроме того , при наличии вне зоны защиты сосредоточенной емкости (например, устройства продольной компенсации) и коротком замыкании вне зоны действи  защиты возможн.1 неправильна  фиксаци  повреждени  в зоне действи  защиты. Наличие фильтров пр мой и обратной последовательности увеличивает врем  работы защиты.short circuit is difficult due to the capacitive conductivity of the lines. In addition, if there is a concentrated capacitance outside the protection zone (for example, a longitudinal compensation device) and a short circuit outside the protection zone, it is possible that the damage is not fixed in the protection zone. The presence of forward and reverse sequence filters increases the protection time.

Целью изобретепп   вл етс  повышение точности дл  длинных линий электропередач .The aim of the invention is to improve the accuracy for long power lines.

Цель достигаетс  тем, что в способе, основанном на применении и формировании по концам линии электромагнитных волн, передаче их на противополол ные концы линии , сравнении их по фазе между собой и фиксации короткого замыкани  при несовпадении фаз, электромагнитные волны формируют путем вычитани  фазной волны и волны нулевой последовательности, сложенной с междуфазной волной двух других фаз, умноженной на коэффициент участи .The goal is achieved by the fact that in the method based on applying and forming electromagnetic waves at the ends of the line, transferring them to the anti-pole line ends, comparing them in phase between themselves and fixing a short circuit when the phases do not match, electromagnetic waves are formed by subtracting the phase wave and the wave zero sequence, combined with the interfacial wave of the other two phases, multiplied by the coefficient of fate.

На чертеже представлена структурна  схема устройства, реализующего способ.The drawing shows a block diagram of the device that implements the method.

Устройство содержит установленные на противоположных концах линии измерительный трансформатор 1 тока, измерительный трансформатор 2 напр жени . К транс0The device contains current measuring transformer 1, voltage measuring transformer 2 installed at opposite ends of the line. To trans0

форматору 1 тока присоединен фильтр 3 тока нулевой последовательности и блок 4 вычислени  разности фазного тока и тока нулевой последовательности. Выход фильтра тока нулевой последовательности присоединен к олоку 4 вычислени  разности фазного тока и тока нулевой последовательности. К трансформатору напр жени  присоединены фильтр b напр жени  нулевой последовательности и блок 6 вычислени  разности фазного напр жени  и напр жени  нулевой последовательности. Выход фильтра 5 напр жени  нулевой последовательности присоединен к Олоку b вычислени  разности фазного напр жени  и напр жени  нулевой последовательности. Выходы олоков вычислени  разности токов и напр жении присоединены к сумматору 7, вычисл ющему электромагнитную волну, iv сумматору / присоединены выходы олоков а и У вычислени  междуфазной волны двух других фаз линии . Ьход блока 10 формировани  пакета высокочастотных импульсов присоединен к блоку вычислени  электромагнитной волны, а к выходам блока 10 формировани  подключены приемопередатчик 11 и орган 12 сравнени  фаз.A current sequence filter 3 is connected to a current format 1, and a phase difference current difference and a zero sequence current are calculated in block 4. The output of the zero-sequence current filter is connected to the variable 4 for calculating the difference in phase current and zero-sequence current. The voltage transformer b is connected to the voltage transformer, and a zero-sequence voltage difference-voltage computing unit 6 is used. The output of the zero sequence voltage filter 5 is connected to Olok b for calculating the difference in phase voltage and zero sequence voltage. The outputs of the current-voltage and voltage-difference calculation terminals are connected to the adder 7, which calculates the electromagnetic wave, and the IV accumulator / the outputs of the olok-a and Y outputs are calculated for the phase-to-phase wave of the other two phases of the line. The output of the high-frequency pulse packet generation unit 10 is connected to the electromagnetic wave calculation unit, and the transceiver 11 and the phase comparison unit 12 are connected to the outputs of the formation unit 10.

Режим токов и напр жений на линии в нормальных услови х, а также при аварийных и эксплуатационных коммутаци х может быть представлен совокупностью пр мой и обратной электромагнитных волн, бегущих в противоположпых направлени х вдоль линии:The mode of currents and voltages on the line under normal conditions, as well as during emergency and operational switches, can be represented by a set of forward and reverse electromagnetic waves traveling in opposite directions along the line:

l/ + Z,i;(1)l / + Z, i; (1)

W U- Zc/,(2)W U- Zc /, (2)

где Zc - волновое сопротивление,where Zc is the characteristic impedance

V - пр ма  волна электромагнитногоV is a direct wave of electromagnetic

пол , W - обратна  волна электромагнитногоfloor, W - reverse electromagnetic wave

дол ,dale,

Как пр ма  (У), так и обратна  (W) волны  вл ютс  линейными функци ми напр жени  и тока, поэтому, измерив напр жение и ток в какой-либо точке, можно получить с помощью равенств (1) и (2) значение пр мой и обратной волн в этой точке.Both the forward (V) and inverse (W) waves are linear functions of voltage and current, therefore, by measuring the voltage and current at any point, one can obtain, using (1) and (2), direct and reverse waves at this point.

В транспонированных лини х электропередачи ток и напр жение мойшо разложить на составл ющие а, р, 0. Составл юща  а равна разности режимного параметра фазы А и нулевой составл ющей. Тогда уравнени  (1) и (2) дл  «-составл ющей перепишутс  следующим образом:In the transposed power lines, the current and the voltage are moissed into components a, p, 0. The component a is equal to the difference of the mode parameter of the phase A and the zero component. Then equations (1) and (2) for the α-component are rewritten as follows:

l/«(d/,-f/e) + Zc(ia-/); (3)l / "(d /, - f / e) + Zc (ia- /); (3)

W..(,)-Z,(,).(4)W .. (,) - Z, (,). (4)

Пр ма  волна распростран етс  вдоль линии в положительном направлении со скоростью света, обратна  - в противоположном с той же скоростью. Практически обе волны не искажаютс  в лини х 500-The forward wave travels along the line in a positive direction at the speed of light, the opposite in the opposite direction at the same speed. Practically both waves are not distorted in lines x 500-

1150 кВ. Поэтому замерив волны по концам участка и передав их на противоположный конец (а скорость распространени  волны вдоль линии и скорость передачи сигнала равны), а затем, сравнив их с замеренными на этом конце, суд т о наличии или отсутствии короткого замыкани  на линии. Ьсли угол между волнами равен нулю (без учета ногрешности измерительной анпаратуры н1150 kV. Therefore, measuring the waves at the ends of the section and transferring them to the opposite end (and the wave propagation speed along the line and the signal transmission speed are equal), and then comparing them with those measured at this end, they are judged on the presence or absence of a short circuit on the line. If the angle between the waves is zero (without taking into account the measurement error of the measuring equipment

блока измерени  самого устройства), то короткое замыкание вне линии, в противном случае - на линии. Измерение разности сдвига по фазе волнами по концам линии электропередачи и положено в основу способа фиксации короткого замыкани . Чтобы защита была более чуствительнои к междуфазным коротким замыкани м и коротким замыкани м других фаз, к значени м волн V.J. и W-,. дооавл ютс  междуфазные волны K,V и , где t{ - коэффициент участи , значение которого выбирают так, чтобы обеспечить максимальную чувствительность защиты. Коэффициент участи  определ етс  видомthe measuring unit of the device itself), then the short circuit is out of line, otherwise on the line. The measurement of the difference in phase shift by waves at the ends of the transmission line is the basis for the method of fixing a short circuit. In order for the protection to be more sensitive to phase-to-phase and short-circuits of other phases, to the values of V.J. and W- ,. interfacial waves K, V and, where t {is the coefficient of fate, the value of which is chosen so as to ensure maximum sensitivity of the protection. The coefficient of participation is determined by the type

защиты: дл  пофазной защиты и избирател protection: for phase protection and voters

поврежденных фаз , дл  защиты отdamaged phases to protect against

всех видов короткого замыкани  /(куч all kinds of short circuit / (heaps

-(/0,6-; 0,8).- (/ 0,6-; 0,8).

Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.

Ток и напр жение защищаемой линии от трансформатора 1 тока и трансформатора 2 напр жени  поступают на фильтр 3 тока нулевой последовательности, фильтр 5 напр жени  нулевой последовательности, блок 4 вычислени  разности фазного тока и тока нулевой последовательности и блок 6 вычислени  разности фазного напр жени  и напр жени  нулевой последовательности.The current and voltage of the protected line from the current transformer 1 and the voltage transformer 2 are supplied to the zero sequence current filter 3, the zero sequence voltage filter 5, the phase current difference difference and the zero sequence current unit 6 and the phase voltage difference calculation block 6 and zero sequence.

Ток и напр жение нулевой последовательности , выдел ющиес  в фильтрах, поступают на блоки вычислени  разности соответственно токов и напр жений. Токи разности , вырабатывающиес  в блоке 4, и напр жени  разности, вырабатывающиес  в блоке 6, и разности фазных напр жений и токов двух других фаз линии от блоков 8 и 9, поступают на сумматор 7, в котором вычисл етс  значение пр мой (обратной) волны.The current and zero-sequence voltage released in the filters go to the units for calculating the difference, respectively, between currents and voltages. The difference currents generated in block 4 and the difference voltages produced in block 6, and the differences in the phase voltages and currents of the other two line phases from blocks 8 and 9, go to adder 7, in which the forward (reverse) value is calculated the waves.

Это напр жение через блок 10 формировани  пакета высокочастотных импульсов при положительном или отрицательном значении полуволны поступает на приемопередатчик 11 дл  передачи на противоположныйThis voltage, through the high-frequency pulse packet shaping unit 10, with a positive or negative half-wave value, is supplied to the transceiver 11 for transmission to the opposite

конец защищаемой линии и блок 12 сравнени  по фазе с сигналом, образованным на противоположном конце линии напр жением пр мой (обратной) волны. При несовпадении фаз сигналов - выработанного вthe end of the line to be protected and the phase comparison unit 12 with the signal formed by the voltage of the forward (reverse) wave at the opposite end of the line. If the phases do not match, the signals produced in

месте установки защиты и полученного с противоположного конца защищаемой линии - фиксируют короткое замыкание.the place of installation of the protection and received from the opposite end of the protected line - fix a short circuit.

Использование разности сдвига по фазе двух высокочастотных сигналов, сформированных напр жепием пр мой и обратной.The use of the phase difference of two high-frequency signals, formed by direct and inverse tension.

волн в качестве признака повреждени , позвол ет выполнить защиту на базе существующих дифференциально-фазных защит, но с практически неограниченной длиной защищаемой линии и не работающей ложно при наличии устройств продольной компенсации на смежных участках с защищаемой линией.waves as a sign of damage allows protection based on existing differential phase protection, but with a practically unlimited length of the protected line and not working falsely in the presence of longitudinal compensation devices in adjacent areas with the protected line.

Claims (2)

1. Попов И. Н. Об использовании переходных процессов и внещних источников контрол  дл  выполнени  устройств релейной защиты. В сб. «Вопросы оптимального развити  энергосистем и новые технические1. Popov I.N. On the use of transients and external sources of control for the implementation of relay protection devices. On Sat "Issues of optimal development of power systems and new technical средства их защиты. М., «Наука, 1970, с. 43-73.means of their protection. M., “Science, 1970, p. 43-73. 2. Федосеев А. М. Релейна  защита электрических систем. М., «Энерги , 1976, рис. 6-20.2. Fedoseev, A. M. Relein, protection of electrical systems. M., “Energie, 1976, fig. 6-20. -,I-, I нЦ .- i - 1NC .- i - 1 &-а&-but 1L ..1L ..