*Обмен деблокируемыми сигналами

Рисунок 8. Защита на основе обмена деблокирующими сигналами (один из концов ВЛ)

*Недостатком описанного выше принципа с обменом блокирующими сигналами является отсутствие какого-либо сигнала в линии в нормальном режиме, что не дает возможности контроля состояния канала обмена сигналами. Обмен деблокируемыми сигналами предполагает наличие в канале связи в нормальном режиме сигнала частотой для контроля состояния канала передачи, который при КЗ переключается на частоту (рис. 8).

*Сигналом обеспечивается разрешение отключения. Кратковременное отсутствие обоих сигналов и при одновременном запуске пускового органа свидетельствует о КЗ на линии, сопровождаемом подавлением в месте КЗ передаваемых сигналов. В этом случае формируется кратковременный отключающий импульс.

*В нормальном режиме, при отсутствии запуска направленной ступени , охватывающей с запасом защищаемую линию, передатчик Пер. генерирует сигнал контрольной частоты, который принимается приемником и через логический элемент 4 обеспечивает сигнализацию исправности канала передачи (блок Контроль).

*При возникновении КЗ (срабатывание ) передатчик Пер. переключается на другую частоту и генерирует сигнал , принимаемый приемником, что приводит к переключению логического элемента 5 (на выходе «1») и выработке сигнала отключения Откл. логическим элементом 8.

*При возникновении КЗ на линии, сопровождающемся подавлением передаваемых сигналов в месте КЗ, сигнал передается, но на входе приемника Пр. он отсутствует. Указанное приводит к переключению логического элемента 6 (на выходе «1»). В результате с небольшой задержкой , формируемой элементом 9, через элемент 10 формируется кратковременный сигнал отключения длительностью (элемент 10 через блокирует отключение), после чего происходит блокирование отключающей цепи до нового появления разрешающего сигнала . В этом случае блокирование снимается с выдержкой времени на возврат элемента 10.

*При внешнем КЗ отключения не происходит ввиду отсутствия срабатывания ступени на одном из концов линии (на другой конец, где пустился орган , не приходит разрешающий сигнал с противоположной стороны, поэтому сигнал Откл. не формируется).

*Элемент 2 необходим для продления посылаемого сигнала на время , обеспечивая надежное отключение на противоположном конце ВЛ.

*Данная структура обеспечивает как быстрое отключение при КЗ в зоне, так и контроль канала передачи сигналов. Фактически, это схема на основе обмена разрешающими сигналами с дополнительной функцией контроля канала передачи.

27.   Дифференциально-фазная защита. Принцип действия при внешних и внутренних КЗ. Фазовые соотношения токов (фазных и симметричных составляющих) при повреждениях в защищаемой зоне. Фазовые погрешности при внешних коротких замыканиях. Выбор токов манипуляции. [Л2 8.6,8.7; Л3 7.8-11]

В общем случае для защит, в которых информация о сравниваемых токах двух сторон участка передается по ВЧ или радиоканалу. Широкое применение имеют только защиты с ВЧ каналами. Для них целесообразно использование БС (блокирующего сигнала) с НО (нормально отсутствующими) токами ВЧ. Такое выполнение не требует передачи сигналов через место повреждения на защищаемом участке; они используются только на неповрежденных участках для блокирования действия защит последних.

Возможно сравнение модулей и фаз или только фаз токов. Обычно применяется последнее как упрощающее ВЧ часть защиты (требуется один, а не два сигнала) и обеспечивающее отстройку от переходных режимов внешних КЗ, тогда ТА могут работать с большими токовыми погрешностями. Защиты выполняются односистемными, осуществляющие сравнения токов, получаемых через комбинированные фильтры, обычно I₁ + kI₂, а не пофазное сравнение токов; это не только упрощает защиту и канал, но и обеспечивает ее большую чувствительность к несимметричным КЗ. Необходимо, однако, отметить, что и сравнение фаз токов I₁ + kI₂ имеет некоторые недостатки:

1. Защита может отказать в действии на линии с большой нагрузкой при обрыве фазы с односторонним КХ на землю (с этой точки зрения было бы предпочтительней сравнивать не фазы, а модули и фазы токов);

2. Возможны значительные фазовые погрешности фильтров при больших k, которые иногда хотелось бы принимать для обеспечения kI₂ I₁.

Защиты должны иметь ПО, отстраиваемые от токов рабочих режимов линий, как и направленная защита с ВЧ блокировкой, использующая фазные величины.

Принцип действия и выполнение

Ниже рассматривается работа защиты на примере выполнения её для сетей 110-220 кВ. Структурная схема защиты дана на рисунке 8.11. Измерительная часть схемы включает ПО, орган управления передатчиком и орган сравнения фаз токов I₁ + kI₂ по концам защищаемой линии БВ (рис. 8.12), для которых приняты условные положительные направления внутрь защищаемой зоны.

Как и в продольных направленных защитах более чувствительные элементы основных ПО пускают ВЧ приемопередатчики, которые посылают и принимают ВЧ сигналы, менее чувствительные подготавливают цепи отключения. Для обеспечения надежного блокирования защиты при внешнем КЗ передатчики пускают до начала сравнения фаз, а останавливаются с некоторой задержкой после отключения повреждения. При этом предусматривается немедленная остановка передатчика при внутреннем КЗ и отключения выключателя сначала только с одной из сторон линии (для предотвращения блокирования полукомплекта защиты противоположной стороны линии на некоторое время, определяемое указанным замедлением остановки передатчиков). Это мероприятие сокращает время ликвидации КЗ при каскадном действии защиты. Указанные операции осуществляются логическое частью защиты.

С помощью органа управления передатчиком (органа манипуляции), обеспечивающего работу передатчика в течение каждого положительного полупериода промышленной частоты, производится передача фазы манипулирующего тока I₁ + kI₂ со стороны данного полукомплекта. Приемники принимают ВЧ сигналы как своего передатчика, так и другой стороны и выполняется так, что выдают токи в органы сравнения фаз только при отсутствии принимаемых сигналов. Манипулирующие токи сфазированы таким образом, что передатчики при внешних КЗ работают в разные полупериоды, создавая в совокупности в приемниках непрерывные ВЧ сигналы и тем самым обеспечивая несрабатывание защиты. При внутренних КЗ принимаемые приемниками ВЧ сигналы имеют скважности, за счет которых обеспечивается срабатывание защиты. Так осуществляется сравнения фаз токов I₁ + kI₂ по концам линии.

Работа защиты, выполненной указанным образом, иллюстрирует обычно приводимыми условными диаграммами, данными на рис.8.12, а-е для внешнего и внутреннего КЗ со сдвигом фаз сравниваемых токов на 180^о в первом случае и при отсутствии такового во втором.

Практически токи двух сторон линии при внутреннем КЗ часто сдвинуты на значительные угол, определяемый сдвигом фаз ЭДС частей системы, неодинаковыми углами сопротивлений этих частей, погрешностями ТА и комбинированных фильтров, создающих ток, пропорциональный I₁ + kI₂, а также свойствами фильтров. Поэтому желательно увеличение угла между этими токами, при котором защита могла бы срабатывать. Его предельное значение, однако, ограничивается условиями предотвращения излишни срабатываний защиты за счет разницы в угловых погрешностях тех же ТА, фильтров, конечной скорости распространения электромагнитных волн и сдвига фаз первичных токов, определяемого емкостной проводимостью защищаемого участка. Зона блокирования защиты обычно составляет 40-50^о, и, следовательно, допустимый сдвиг по фазе сравниваемых токов I₁ + kI₂ при внутренних КЗ меньше 140-130^о, что обычно приемлемо. При одностороннем питании места КЗ, когда ПО с приемной стороны не срабатывают, БС нет и защита может срабатывать. Однако при обычно используемых ПО последние иногда могут сработать с приемной стороны, например, от бросков тока двигателей потребителей, от тока несимметрии, и запустить свой передатчик, который будет посылать сплошные БС. Для предотвращения затягиваний отключения КЗ в таких случаях приходится принимать специальные меры.

Некоторые особенности выполнения пусковых органов.

Защита выполняется для действия при всех видах КЗ в сетях с глухозаземленными нейтралями, в том числе и при К⁽³⁾. Однако основные ПО защиты включаются на составляющие токов обратной последовательности I₂ или сумму абсолютных значений |I₂| + k^’|I₀|. Для повышения их чувствительности иногда используются также компенсированные напряжения обратной последовательности; тогда органы включаются на |U₂ – Z_2kI₂| + k''|I₀|, где Z_2k – сопротивление компенсации, соответствующее части защищаемого участка. Действие при К⁽³⁾ обеспечивается за счет хотя бы кратковременно появляющейся в начальный момент несимметрии; при этом кратковременное срабатывание указанных органов фиксируется при К⁽³⁾ дополнительным ПО сопротивления, включаемым, как это принято в дистанционных защитах, на U_м.ф. и соответствующее ему I_мф. В защите предусматриваются также дополнительные органы ОТ, включаемые на фазные токи I_ф, отстраиваемые от I_{раб max} линии.

Более чувствительный ОТ обеспечивает пуск ВЧ передатчика и поэтому позволяет облегчить выполнение фильтров I₂ ПО, поскольку не требуется ограничение их небалансов при внешних К⁽³⁾ и качаниях с токами, превышающими I_{раб max}. Более грубый ОТ позволяет обеспечить срабатывание защиты при К⁽³⁾ без предварительной несимметрии, когда фильтровый ПО может отказать.

Логическая часть

Особенности логической части защиты определяются рассмотренными принципами её действия и выполнения. Она осуществляет логические операции ИЛИ, И, ИЛИ-НЕ, ВРЕМЯ, ПАМЯТЬ (см. рис.8.11). Пуск передатчика и подготовка цепей отключения от ПО происходит через логические элементы ИЛИ1 и ИЛИ2. Посылка передатчиком ВЧ импульсов имеет место при наличии сигналов от ПО и напряжения от органов манипуляции через логический элемент И, который выполнен в собственно передатчике. Передатчик должен запускаться даже при кратковременном срабатывании основных ПО; это обеспечивается элементом временной памяти П1. Остановка передатчика с некоторой задержкой осуществляется элементов времени В1, запускаемым чувствительными элементами ПО I₂ и I_ф при их возврате, т.е. через элементы ИЛИ-НЕ. Работа защиты на отключение происходит при срабатывании более грубых элементов ПО и появлении сигнала на выходе органа сравнения фаз, что обеспечивается элементов И2. Подготовка цепей отключения указанными ПО осуществляется с помощью логического элемента ИЛИ2; при этом подготовка этих цепей от органа сопротивления возможна при хотя бы кратковременном срабатывании более чувствительного элемента основного ПО I₂ через элемент временной памяти П2, что обеспечивается элементом И1. Память П2 снимается элементом времени В2, пускаемым органом сопротивления.

Для дифференциально-фазной высокочастотной защиты принципиальное значение имеет вопрос фазовых соотношений токов по концам поврежденного участка, а также вопрос фазовых погрешностей при внешних коротких замыканиях; от них зависит выбор типа суммирующего органа, зоны действия органа сравнения фаз и типа пускового органа защиты.