Название: Быстродействующие защиты линий высокого и сверхвысокого напряжений (Л.В. Багинский )

Жанр: Информатика

Просмотров: 1550


2.2.3. взаимодействие комплектов защиты линии

Рис. 2.3

Для организации взаимодействия комплектов ДФЗ на защищаемой линии токи фаз каждого из концов ее преобразуются в однофазные токи манипуляции, которые управляют высокочастотными передатчиками.

Ток манипуляции ДФЗ iМ формируется манипулятором (на рис. 2.2 он не показан), присоединенным непосредственно к выходу фильтра ZA1. Тип фильтра выбран с таким расчетом, чтобы, во-первых, защита могла реагировать на все виды КЗ. Во-вторых, при формировании тока манипуляции при внутренних КЗ фаза этого тока в наименьшей степени зависела от взаимного угла между векторами ЭДС источников, расположенных на разных концах защищаемой линии, так как при защите сильно нагруженной линии этот угол может быть значительным, но он ни в коей мере не является признаком повреждения. Первому требованию в наибольшей степени соответствует составляющая прямой последовательности тока КЗ, которая присутствует в токе любого вида КЗ. Однако эта составляющая тока КЗ совершенно не отвечает второму требованию. В самом деле, источниками токов прямой последовательности являются ЭДС питающих систем (станций) и поэтому взаимный угол векторов ЭДС источников будет непосредственно воздействовать на взаимный угол токов манипуляции комплектов ДФЗ, установленных на разных концах защищаемой линии. Более того, последний может возрасти, и значительно, по сравнению с взаимным углом векторов ЭДС . Это можно объяснить на следующем примере. На рис. 2.3, а показана схема линии с двусторонним питанием в режиме внутреннего однофазного КЗ в такой точке, в которой приведенные значения сопротивлений со сторон обоих источников питания приблизительно равны друг другу.

На рис. 2.3, б представлена эквивалентная схема замещения прямой последовательности, где ΔХ = X2S + X0S, X2S, X0S – суммарные сопротивления обратной и нулевой последовательности соответственно (см. рис. 2.3, в). Чтобы найти векторы токов прямой последовательности I1А и I1Б, целесообразно использовать метод наложения (см. рис. 2.3, г). При этом фаза токов I/А и I/Б будет определяться фазой ЭДС E1А, а токов I//Б и I//А – фазой ЭДС E1Б.

Результирующие токи прямой последовательности в комплектах ДФЗ А и Б,

1А = /А – //А;  1Б = //Б – /Б.

В результате взаимный угол между векторами токов прямой последовательности в местах установки ДФЗ А и Б d1 > , причем различие этих углов может быть весьма значительным. Но поскольку на сильно нагруженных межсистемных и внутрисистемных линиях угол  может достигать (70…75)º, взаимный угол между токами прямой последовательности 1 >180º – бл (где 180º –бл угловая зона чувствительности ДФЗ). Поэтому ДФЗ, выполненная на основе сравнения по фазе составляющих прямой последовательности токов по концам защищаемой линии, могла бы отказывать в срабатывании при внутренних КЗ.

Исходя их этих соображений было принято следующее компромиссное решение: ДФЗ построена на основе сравнения составляющих обратной последовательности токов КЗ, которые, однако, не соответствуют первому требованию к току манипуляции. Поэтому этот ток формируется с помощью комбинированного фильтра токов вида K1I1 + K2I2, который в основном выделяет ток обратной последовательности I2, но с незначительной добавкой тока прямой последовательности I1 (K2 > K1 в 4…8 раз). Источником обратной последовательности является место КЗ, и поэтому при внутреннем КЗ токи обратной последовательности на концах защищаемой линии практически совпадают по фазе. Незначительная добавка тока прямой последовательности в токе манипуляции может вызывать некоторое несовпадение их по фазе м в комплектах ДФЗ, установленных на концах защищаемой линии, т. е. м << 180º – бл. В то же время при симметричных КЗ токи весьма велики и в гораздо меньшей степени подвержены влиянию переходных сопротивлений в месте КЗ и, следовательно, присутствие в токе манипуляции составляющей прямой последовательности достаточно для обеспечения уверенного срабатывания ДФЗ в этом режиме.

Канал измерительных органов непосредственно осуществляет взаимодействие комплектов ДФЗ и в случае обнаружения повреждения на защищаемой линии дает команду на отключение линии. На рис. 2.4 показана диаграмма сигналов на входах управления передатчиками комплектов ДФЗ AKА и AKБ (iМА и iМБ соответственно на рис. 2.2), на выходах их передатчиков Пер. А и Пер. Б и в канале связи КС в режимах внешнего (КЗ в точке K) и внутреннего КЗ (КЗ в точке K1). Эта диаграмма иллюстрирует принцип действия ДФЗ, но с учетом тех погрешностей, которые отрицательно влияют на устойчивость ее функционирования. К таким погрешностям относятся погрешности по фазе ТТ, фильтров ZA1, манипуляторов, а также погрешность запаздывания сигнала, передаваемого с противоположного конца защищаемой линии. Последняя погрешность обусловлена ограниченностью скорости распространения электромагнитных волн и составляет  6º  на  100 км.  Под влиянием этих погрешностей при

                              K                                       K1

Рис. 2.4

внешних КЗ (режим КЗ в точке K) положительная полуволна тока манипуляции iМА не полностью совпадает во времени с отрицательной полуволной iМБ и, следовательно, в течение некоторого времени отрицательные полуволны токов iМА и iМБ существуют одновременно. Поэтому в высокочастотном сигнале КС при внешних КЗ появляются скважности длительностью tс. Эти скважности образуют ложный сигнал ДФЗ, от которого она должна быть отстроена посредством выбора уставки РО (см. рис. 2.2). При внутренних КЗ (режим КЗ в точке K1 на рис. 2.3) эти же погрешности приводят к некоторому несовпадению во времени положительных полуволн токов iМА и iМБ, т. е. к уменьшению продолжительности скважности (tс < 10 мс), а следовательно, к уменьшению полезного сигнала, так как интенсивность входного сигнала РО пропорциональна величине скважности. Это ограничивает возможность увеличения уставки РО для отстройки от ложного сигнала.

На рис. 2.5 приведена зависимость интенсивности входного сигнала РО от углового размера скважности  с (фазовая характеристика ДФЗ).

UРОК

 

Рис. 2.5

Величина параметра срабатывания РО Uср, отложенная на фазовой характеристике, определяет угловой размер скважности, который соответствует границе срабатывания РО и который принято называть углом блокировки бл. Функционирование ДФЗ возможно при СК1min > бл > CКmax (где CК1min, СКmax – угловые размеры скважностей при внешнем и внутреннем КЗ соответственно).