устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи

Формула изобретения

1. Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, на концах которой расположены трансформаторы тока, выключатели, содержащее проводной канал связи, микропроцессорный терминал, размещенный на конце линии электропередачи, в состав которого входят орган токовый измерительно-преобразовательный, орган принятия решения о срабатывании, орган управления коммутационной аппаратурой, отличающееся тем, что введен дополнительный орган токовый измерительно-преобразовательный в состав микропроцессорного терминала, предназначенный для приема по проводному каналу связи информации от трансформаторов тока, установленных на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, снабжены устройством преобразования мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, выполнены в цифровом виде.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, снабжен устройством управления выключателем по цифровому интерфейсу связи в цифровом унифицированном виде.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, имеет цифровой интерфейс связи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, а именно к релейной защите линий электропередачи, и предназначено для реализации токовой защиты линии электропередач.

Известны устройства для продольной дифференциальной токовой защиты с проводным каналом (Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем: Учеб. для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / A.M.Федосеев, М.А.Федосеев. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 528 с.), содержащие проводной канал связи и два полукомплекта защиты, каждый из которых установлен на своем конце защищаемой линии и содержит трансформаторы тока, комбинированный фильтр тока для сокращения количества проводов в канале связи, дифференциальное реле тока и элементы устройства контроля исправности проводов канала связи.

Недостатком аналога является отсутствие пофазного сравнения токов по концам защищаемой линии ввиду использования комбинированного фильтра тока.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии Siemens SIPROTEC 7SD61 (Циглер Г. Цифровая дифференциальная защита. Принципы и область применения. - Перевод с англ. / Под ред. Дьякова А.Ф. - М.: Знак, 2008. - 216 с.), содержащее проводной канал связи 10 (фиг.1) и два полукомплекта 6, каждый из которых реализован в виде отдельного микропроцессорного терминала и размещен на концах защищаемой линии 1, выполняя сравнение векторов фазных токов своего конца линии, информация о которых поступает в аналоговом виде от электромагнитных трансформаторов тока 3 (5), установленных на этом же конце линии, с векторами фазных токов противоположного конца линии, информация о которых непрерывно поступает от другого полукомплекта 6, размещенного на противоположном конце линии, по каналу связи в цифровом кодированном виде и синхронизация которой во времени выполняется непосредственно через канал передачи данных или посредством технологии GPS. В наиболее общем виде каждый терминал 6 продольной дифференциальной токовой защиты содержит измерительно-преобразовательный токовый орган 7, осуществляющий аналого-цифровое преобразование токов, получаемых с использованием электромагнитных трансформаторов тока, установленных на ближайшем по отношению к месту размещения защиты конце линии электропередачи; орган принятия решения о срабатывании 8 и орган управления коммутационной аппаратурой 9. В случае возникновения условий для срабатывания защиты органы управления коммутационной аппаратурой обоих полукомплектов передают в дискретном виде команду на отключение коммутационного аппарата 2 (4), установленного на соответствующем (ближайшем) конце линии, отделяя поврежденную линию от исправной энергосистемы.

Недостатком прототипа является сложность выполнения защиты линии электропередачи, обусловленная необходимостью использования двух микропроцессорных терминалов (полукомплектов).

Технический результат изобретения - упрощение защиты линии электропередачи.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, на концах которой расположены трансформаторы тока, выключатели, содержащее проводной (медный или оптический) канал связи, микропроцессорный терминал, размещенный на конце линии электропередачи, в состав которого входят орган токовый измерительно-преобразовательный, орган принятия решения о срабатывании, орган управления коммутационной аппаратурой, введен дополнительный орган токовый измерительно-преобразовательный в состав микропроцессорного терминала. Трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, снабжены устройством, обеспечивающим преобразование выдаваемых этими трансформаторами мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид. Трансформаторы тока, установленные на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи, выполнены в цифровом исполнении. Выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, снабжен устройством, обеспечивающим управление этим выключателем по цифровому интерфейсу связи в цифровом унифицированном виде. Выключатель, установленный на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, имеет цифровой интерфейс связи.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в сравнении с прототипом, содержащим два микропроцессорных терминала (полукомплекта), расположенных на концах защищаемой линии электропередачи, продольная дифференциальная токовая защита осуществляется с помощью одного микропроцессорного терминала, расположенного на одном из концов линии электропередачи, при этом микропроцессорный терминал содержит два измерительно-преобразовательных токовых органа, орган принятия решения о срабатывании и орган управления коммутационной аппаратурой. Заявляемое техническое решение позволяет упростить защиту, а также расширить область применения продольной дифференциальной защиты, в том числе на электроэнергетические системы с распределенной генерацией.

Один из токовых измерительно-преобразовательных органов устройства предназначен для приема в цифровом унифицированном виде по проводному каналу связи информации от цифровых трансформаторов тока, установленных на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии. Орган управления коммутационной аппаратурой устройства предназначен для выдачи в цифровом унифицированном виде по этому же проводному каналу связи команды на отключение имеющего цифровой интерфейс связи выключателя, установленного на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, при срабатывании защиты.

Для пояснения заявляемого изобретения на фиг. 1 показана схема прототипа, на фиг. 2 - схема устройства для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи, на которых приняты следующие обозначения:

1 - защищаемая линия электропередачи;

2, 4 - выключатели;

3, 5 - трансформаторы тока;

6 - полукомплекты (микропроцессорные терминалы);

7 - измерительно-преобразовательный токовый орган;

8 - орган принятия решения о срабатывании;

9 - орган управления коммутационной аппаратурой;

10 - проводной (медный или оптический) канал связи;

11 - устройство преобразования мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид;

12 - устройство управления выключателем, имеющее цифровой интерфейс связи;

13 - микропроцессорный терминал;

14 - блок выключателя;

15 - блок трансформаторов тока.

Устройство для продольной дифференциальной токовой защиты линии электропередачи 1 содержит установленные на одном конце линии выключатель 2 и набор трансформаторов тока 3, микропроцессорный терминал 13, содержащий измерительно-преобразовательные токовые органы 7, орган принятия решения о срабатывании 8, орган управления коммутационной аппаратурой 9; установленные на другом по отношению к месту расположения микропроцессорного терминала 13 конце линии электропередачи выключатель 4 и набор трансформаторов тока 5, имеющих цифровое исполнение. Блок выключателя 14 состоит из выключателя 4, снабженного устройством 12, обеспечивающим управление этим выключателем по цифровому интерфейсу связи в цифровом унифицированном виде, или блок выключателя 14 представляет собой выключатель, имеющий такой интерфейс. Блок трансформаторов тока 15 состоит из трансформаторов тока 5, снабженных устройством 11, обеспечивающим преобразование выдаваемых этими трансформаторами мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид, или блок трансформаторов тока 15 представляет собой набор трансформаторов тока 5, снабженных устройством преобразования мгновенных значений токов в цифровой унифицированный вид или уже имеющих цифровое исполнение. Один из токовых измерительно-преобразовательных органов 7 микропроцессорного терминала 13 предназначен для приема по проводному каналу связи информации в цифровом унифицированном виде от цифровых трансформаторов тока 5, установленных на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии электропередачи. Орган управления коммутационной аппаратурой 9 предназначен также для выдачи в цифровом унифицированном виде по проводному каналу связи команды на отключение выключателя 4, установленного на противоположном по отношению к месту размещения микропроцессорного терминала конце линии, при срабатывании защиты.

Предлагаемое изобретение осуществляется следующим образом. В соответствии с заданным алгоритмом микропроцессорный терминал 13 непрерывно производит сравнение мгновенных значений токов ближайшего конца линии с мгновенными значениями токов удаленного конца линии. Информация о значениях токов ближайшего конца линии поступает на измерительно-преобразовательный токовый орган 7 от трансформаторов тока 3, расположенных на том же конце линии электропередачи, что и микропроцессорный терминал 13. Информация о значениях токов удаленного конца линии поступает на второй измерительно-преобразовательный токовый орган 7 от цифровых трансформаторов тока 5 по каналу связи 10 в цифровом унифицированном виде, соответствующем, например, требованиям стандартов МЭК 61850 или других. При возникновении условий срабатывания, определяемых заданным алгоритмом функционирования и выявляемых органом принятия решения о срабатывании 8, орган управления коммутационной аппаратурой 9 выдает команду на отключение выключателя 2, расположенного на том же конце линии электропередачи, что и микропроцессорный терминал 13, а также по каналу связи 10 в цифровом унифицированном виде, соответствующем, например, требованиям стандартов МЭК 61850 или других, выдает команду на отключение цифрового выключателя 4 удаленного конца линии.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить продольную дифференциальную токовую защиту линии электропередачи, а также позволяет расширить область применения выполняемой защиты линии электропередачи, в том числе на электроэнергетические системы с распределенной генерацией, за счет реализации в одном микропроцессорном терминале и связанного с этим сокращения количества органов принятия решения о срабатывании и органов управления коммутационной аппаратурой.