Устройство для защиты двух параллельных линий

(51) 02 7/26 (2006.01) 02 3/16 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технический результат - устранение мертвой зоны и исключение цепей напряжения. Устройство для защиты двух параллельных линий содержит для каждой фазы линий по реле тока, умножителю и элементу сравнения, общий для всех линий блок логики, причем реле тока и умножитель подключены ко вторичной обмотке соответствующего трансформатора тока, первый вход элемента сравнения к выходу этого умножителя, а второй его вход ко вторичной обмотке трансформатора тока одноименной фазы,выходы реле тока и схем сравнения подключены к входам блока логики, выходы которого - в цепи отключения выключателей первой и второй линий. Экономический эффект - уменьшение затрат на ремонт линий электропередач за счет своевременного их отключения при коротких замыканиях.(72) Машрапов Бауыржан ЕрболовичБоровиков Юрий СергеевичКлецель Марк Яковлевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Клецель М.Я., Никитин К.И., Стинский А.С. Совершенствование поперечной дифференциальной защиты линий // Промышленная энергетика, 2008,5, с.20-24(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДВУХ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, и может быть использовано для защиты двух параллельных линий. Известно устройство для защиты двух параллельных линий, содержащее реле направления мощности и реле тока Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабженияМ. Высш. шк., 2008, с.639. ил Недостатками данного устройства являются наличие мертвой зоны из-за использования реле направления мощности, неправильная работа при обрыве провода с односторонним коротким замыканием и использование цепей напряжения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для защиты двух параллельных линий,содержащее первое, второе и третье токовые реле,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока фаз А, В, С первой линии,четвертое, пятое и шестое токовые реле,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока фаз А, В, С второй линии,первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы ИЛИ Клецель М.Я., Никитин К.И., Стинский А.С. Совершенствование поперечной дифференциальной защиты линий // Промышленная энергетика - 2008,5, с. 20-24. Недостатками данного устройства являются мертвая зона из-за наличия реле направления мощности и недостаточная надежность из-за использования цепей напряжения. Технический результат - устранение мертвой зоны, и исключение цепей напряжения. Технический результат достигается тем, что в устройство для защиты двух параллельных линий,содержащее первое, второе и третье токовые реле,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока фаз А, В, С первой линии,четвертое, пятое и шестое токовые реле,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока фаз А, В, С второй линии,первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы ИЛИ. дополнительно введены первый, второй, третий,четвертый, пятый и шестой умножители, первый,второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы сравнения, причем вход первого умножителя и второй вход четвертого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А первой линии, а выход первого умножителя подключен к первому входу первого элемента сравнения, вход второго умножителя и второй вход пятого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы В первой линии, а выход второго умножителя подключен к первому входу второго элемента сравнения, вход третьего умножителя и второй вход шестого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы С первой линии, а выход третьего умножителя подключен к первому входу третьего элемента сравнения, вход четвертого 2 умножителя и второй вход первого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А второй линии, а выход четвертого умножителя подключен к первому входу четвертого элемента сравнения, вход пятого умножителя и второй вход второго элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы В второй линии, а выход пятого умножителя подключен к первому входу пятого элемента сравнения, вход шестого умножителя и второй вход третьего элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы С второй линии, а выход шестого умножителя подключен к первому входу шестого элемента сравнения, выходы первого,второго и третьего токовых реле подключены к первым входам первого, второго и третьего элементов И, соответственно, выходы четвертого,пятого и шестого токовых реле - к первым входам четвертого, пятого и шестого элементов И,соответственно, выходы первого, второго и третьего элементов сравнения - соответственно, к вторым входам первого, второго и третьего элементов И,выходы четвертого, пятого и шестого элементов сравнения - соответственно, к вторым входам четвертого, пятого и шестого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И соответственно, к первому, второму и третьему входам первого элемента ИЛИ, выходы четвертого,пятого и шестого элементов И - к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ соответственно, выход первого элемента ИЛИ подключен в цепь отключения выключателя второй линии, и выход второго элемента ИЛИ - в цепь отключения выключателя первой линии. Предлагаемое устройство представлено на фигуре 1, на фигурах 2, 3, 4 и 5 представлены схемы двух параллельных линий с повреждениями разного вида. Устройство содержит реле 1-6 тока, умножители 7-12,элементы 13-18 сравнения, логические элементы И 19-24, ИЛИ 25, 26. На чертежах обозначены трансформаторы 27-32 тока, выключатели 3336, точки коротких замыканий 37-44, токи А 1, В 1, С 1, А 2, В 2, С 2 фаз первой и второй линий 45 и 46 соответственно,поступающие от трансформаторов 27, 28, 29 и 30,31, 32 тока. Реле 1, 2, 3 подключены к вторичным обмоткам трансформаторов 27, 28, 29 фаз А, В, С первой линии, реле 4, 5, 6 подключены к вторичным обмоткам трансформаторов 30, 31, 32 фаз А, В, С второй линии, умножители 7, 9, 11 и вторые входы элементов 14, 16, 18 - к вторичным обмоткам трансформаторов 27, 28, 29 соответственно,умножители 8, 10, 12 и вторые входы элементов 13,15, 17 - к вторичным обмоткам трансформаторов 30,31, 32 соответственно, первыми входами элементы 13 - 18 подключены к выходам умножителей 7-12 соответственно, входы элемента И 19 - к выходам реле 1 и элемента 13, входы элемента И 20 - к выходам реле 4 и элемента 14, входы элемента И 21 22 - к выходам реле 5 и элемента 16, входы элемента И 23 - к выходам реле 3 и элемента 17, входы элемента И 24 - к выходам реле 6 и элемента 18,входы элемента ИЛИ 25 - к выходам элементов И 19, 21, 23, входы элемента ИЛИ 26 - к выходам элементов И 20, 22, 24, выходы элементов ИЛИ 25,26 - в цепь отключения выключателей 34, 33 соответственно. Принцип работы устройства заключается в определении поврежденной линии путем сравнения токов одноименных фаз двух параллельных линий по абсолютной величине, и запрете работы на отключение первой (второй) линии, если в любой из фаз второй (первой) линии нет тока при каскадном отключении повреждения, обрыве провода с односторонним заземлением, ошибочном или самопроизвольном отключении линии с противоположной стороны. Выбор поврежденной линии осуществляется элементами 13-18 из условия,что ток в поврежденной линии больше тока в неповрежденной в 1,25 раза. При выполнении этого условия подается сигнал на отключение соответствующей линии. На выходах элементов 13,15, 17 сигналы на отключение второй линии появляются, если выполняется хотя бы одно из условий А 21,25 А 1, В 21,25 В 1, С 21,25 С 1. На выходах элементов 14, 16, 18 сигналы на отключение первой линии появляются, если выполняется хотя бы одно из условий А 11,25 А 2,В 11,25 В 2, С 11,25 С 2. Токи срабатывания токовых реле 1 - 6 отстраиваются от токов холостого хода линии. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме токи одноименных фаз обеих линий равны, условия упомянутых неравенств в элементах 13-18 не выполняются, на их выходах сигналов нет, и, хотя реле 1-6 находятся в сработанном состоянии, сигналы на выходах элементов И 19-24 отсутствуют. Защита не срабатывает. При отключении линии 45 с противоположной стороны реле 1, 2 и 3 возвращаются в исходные положения, и сигналов на их выходах нет. Реле 4, 5 и 6 остаются в сработанном состоянии и подают сигналы. На выходах элементов 14, 16 и 18 сигналов нет, так как не выполняются условия их срабатывания. На выходах элементов 13, 15 и 17 есть (токи в фазах линии 46 больше, чем в линии 45,и соответствующие неравенства выполняются). На выходах элементов И 19-24 сигналов нет, так как к ним поступили сигналы лишь на один вход. Защита не срабатывает. При трехфазном коротком замыкании (КЗ) на линии 45 (на чертеже не указано) реле 1-6 остаются в сработанном состоянии, выполняются условия срабатывания элементов 14, 16, 18 и не выполняются - элементов 13, 15 и 17. Поэтому на выходах элементов 19, 21, 23 сигналов нет, а на выходах элементов 20, 22, 24 и 26 есть. В результате подается сигнал на отключение выключателя 33, и он отключает линию 45. При двухфазном КЗ,например, между фазами А и В, в точке 37 на линии 45, при наличии тока в неповрежденной фазе остаются сработанными реле 1-6, при отсутствии реле 1, 2 и 4, 5, а реле 3 и 6 возвращаются в исходные положения. Сигналы появляются только на выходах элементов 14, 16, 22, 24 и 26. Выключатель 33 отключается. При двухфазном КЗ в зоне каскадного действия, например, между фазами А и В, в точке 38, на линии 45 (фиг.2), в первую очередь отключится выключатель 35 с приемной стороны (это сделает защита противоположной стороны). На выходах элементов 14, 16 и 17 появляются сигналы, реле 1, 2, 4, 5 и 6 остаются сработанными, реле 3 возвращается в исходное положение, на выходах элементов 20, 22 и 26 появляются сигналы (на выходах элементов 19, 21,23, 24 и 25 сигналы отсутствуют), выключатель 33 отключается. При двойных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью, если одно повреждение произошло, например, в фазе А линии 45, а другое в фазе С линии, отходящей от питаемой подстанции,точки 39, 40 (фиг.3), то реле 1-6 (фиг.1) остаются сработанными. Так как А 11,25 А 2, то элемент 14 выдает сигнал, который через элементы 20 и 26 подается на отключение выключателя 33. Если одно повреждение произошло, например, в фазе А линии 45 в зоне каскадного действия защиты, а другое - в фазе С линии, отходящей от питаемой подстанции,точки 41, 42 (фиг.3), то реле 1, 4, 5, 6 (фиг.1) остаются сработанными, реле 2 и 3 возвращаются в исходные положения и блокируют действие защиты на отключение неповрежденной линии 46,появляются сигналы на выходах элементов 14, 15,17, 20 и 26. Выключатель 33 отключается. При однофазных КЗ в сети с заземленной нейтралью, например, в фазе А линии 45, точка 43(фиг.4), при отсутствии тока в неповрежденных фазах сработанными остаются реле 1 и 4, а реле 2, 3,5 и 6 возвращаются в исходные положения. При наличии в них тока реле 1-6 остаются сработанными. В обоих случаях на выходах элементов 13, 15-25 сигналов нет, а на выходах элементов 14, 20 и 26 они есть. В результате выключатель 33 отключается. При однофазном КЗ в зоне каскадного действия, точка 44 (фиг.4) в сработанном состоянии находятся реле 1, 4, 5 и 6. Реле 2 и 3 возвращаются в исходные положения. Появляются сигналы на выходах элементов 13, 14,15, 17 и 20 (на выходах элементов 16 и 18 их нет). Выключатель 33 отключается. После его отключения реле 1-3 возвращаются в исходные положения, токи в трансформаторах 27-29 линии 45 отсутствуют, и на выходах элементов 19-24 сигналов нет. Защита выводится из действия. При обрыве фазного провода, например, фазы А(фиг.5), и одностороннем его заземлении (с противоположной стороны), появляется сигнал на выходе элемента 13, но в исходное положение возвращается реле 1, и поэтому на выходах элементов 19 и 25 сигналов нет. Защита не срабатывает. По аналогии с изложенным легко проследить работу устройства при КЗ на других фазах линии 45,обрывах их проводов и двойных замыканиях на 3 землю. Точно также рассматривается поведение устройства при повреждениях на линии 46. Пусть,например, на ней произошло двухфазное КЗ между фазами В и С. При наличии тока в неповрежденной фазе остаются сработанными реле 1-6, при отсутствии - реле 2, 3 и 5, 6, а реле 1 и 4 возвращаются в исходные положения. На выходах элементов 15, 17, 21, 23 и 25 появляются сигналы. Выключатель 34 отключается. Экономический эффект - уменьшение затрат на ремонт линий электропередач за счет своевременного их отключения при коротких замыканиях. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для зашиты двух параллельных линий, содержащее первое, второе и третье токовые реле, подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока фаз А, В, С первой линии,четвертое, пятое и шестое токовые реле,подключенные к вторичным обмоткам трансформаторов тока фаз А, В, С второй линии,первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, первый и второй элементы ИЛИ,отличающееся тем, что в него дополнительно введены первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой умножители, первый, второй, третий,четвертый, пятый и шестой элементы сравнения,причем вход первого умножителя и второй вход четвертого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А первой линии, а выход первого умножителя подключен к первому входу первого элемента сравнения, вход второго умножителя и второй вход пятого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы В первой линии, а выход второго умножителя подключен к первому входу второго элемента сравнения, вход третьего умножителя и второй вход шестого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы С первой линии, а выход третьего умножителя подключен к первому входу третьего элемента сравнения, вход четвертого умножителя и второй вход первого элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы А второй линии, а выход четвертого умножителя подключен к первому входу четвертого элемента сравнения, вход пятого умножителя и второй вход второго элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы В второй линии, а выход пятого умножителя подключен к первому входу пятого элемента сравнения, вход шестого умножителя и второй вход третьего элемента сравнения подключены к вторичной обмотке трансформатора тока фазы С второй линии, а выход шестого умножителя подключен к первому входу шестого элемента сравнения, выходы первого, второго и третьего токовых реле подключены к первым входам первого, второго и третьего элементов И,соответственно, выходы четвертого, пятого и шестого токовых реле - к первым входам четвертого, пятого и шестого элементов И,соответственно, выходы первого, второго и третьего элементов сравнения - соответственно, к вторым входам первого, второго и третьего элементов И,выходы четвертого, пятого и шестого элементов сравнения - соответственно, к вторым входам четвертого, пятого и шестого элементов И, выходы первого, второго и третьего элементов И соответственно, к первому, второму и третьему входам первого элемента ИЛИ, выходы четвертого,пятого и шестого элементов И - к первому, второму и третьему входам второго элемента ИЛИ соответственно, выход первого элемента ИЛИ подключен в цепь отключения выключателя второй линии, и выход второго элемента ИЛИ - в цепь отключения выключателя первой линии.