Устройство управления включением трехфазной линии электропередачи
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для управления включением трехфазной линии электропередачи при автоматическом повторном включении после аварийного отключения линии или при вводе ее в работу. Требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей и повышении безопасности включения, достигается в устройстве, содержащем блок управления выключателями, первое, второе и третье реле положения «включено» фаз A, B и C соответственно, с первого по восьмой блоки задания уставок измерительных органов напряжения, с первого по пятый регулируемые таймеры, с первого по восьмой элементы И и с первого по третий элементы ИЛИ, при этом, блок управления выключателями выполнен в виде первого, второго и третьего формирователей сигнала отключения фаз. 1 ил.
Полезная модель относится к электроэнергетике и автоматике и может быть использована для управления включением трехфазной линии электропередачи при автоматическом повторном включении после аварийного отключения линии или при вводе ее в работу.
Предложенное техническое решение представляет собой специализированное устройство автоматики и вычислительной техники, содержащее объединенные в единое целое различные средства (элементы, блоки, узлы и связи между ними), в результате объединения которых создано новое устройство, части которого находятся в конструктивном единстве, функциональной взаимосвязи и размещенные в ограниченном пространстве с возможностью выполнения в едином корпусе.
Известно устройство [RU 136260, U1, H02P 1/42, 27.12.2013], снабженное полупроводниковым ключом, подключающим обмотки трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети переменного тока, причем, начало первой обмотки трехфазного асинхронного двигателя подключено к фазе, а ее конец подключен к нулю однофазной сети переменного тока, вторая обмотка подключена к полупроводниковому ключу, в свою очередь, соединенному с фазой, и к нулю однофазной сети переменного тока, начало третьей обмотки подключено к нулю однофазной сети переменного тока, при этом, в качестве полупроводникового ключа использованы первый и второй динисторы, включенные встречно параллельно, у которых анод первого динистора и катод второго динистора объединены и подключены к фазе однофазной сети переменного тока, катод первого динистора и анод второго динистора объединены и подключены к началу второй обмотки, при этом конец второй обмотки подключен к нулю однофазной сети переменного тока, а конец третьей обмотки подключен к фазе однофазной сети переменного тока.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.
Известно также устройство [RU 26701, U1, H02J 3/00, 10.12.2002], содержащее трехфазный с нулевым проводом первый ввод сети, реле первой, второй и третьей фаз, обмотки которых включены между соответствующими фазами и нулевым проводом первого ввода сети, реле контроля напряжения первого ввода сети, обмотка которого включена между первой фазой первого ввода сети и нулевым проводом через последовательно соединенные замыкающие контакты реле второй и третьей фаз, трехфазный с нулевым проводом второй ввод сети, реле состояния первого ввода, обмотка которого включена последовательно с соединенными параллельно между собой размыкающими контактами реле первой, второй и третьей фаз между третьей фазой и нулевым проводом второго ввода, кроме того, шина надежного питания, фазы которых соединены через соответствующие замыкающие контакты реле контроля напряжения первого ввода сети с соответствующими фазами первого ввода сети, а через соответствующие замыкающие контакты реле состояния первого ввода - с соответствующими фазами второго ввода сети, отличающееся тем, что введены три размыкающих контакта первого ввода сети, каждый из которых включен между соответствующими фазами дизель-генераторного агрегата и шин надежного питания.
Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предложенному является устройство [RU 2358368, C1, H02H 3/06, 10.06.2009], содержащее три фазных провода, три выключателя, подключающие соответствующие им фазы к трехфазной шине подстанции, три измерительных фазных трансформаторов напряжения, подключенные к соответствующим фазным проводам, измерительный блок, к которому подключены выходы фазных трансформаторов напряжения, блок анализа и блок управления выключателями.
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, обусловленные, в частности, тем, что в результате проведения процедур (частных операций) проверок при управлении включением трехфазной линии электропередач не выявляется факт замыкания второй и/или третьей фаз с первой фазой, что, в результате, снижает безопасность включения трехфазных линий электропередач.
Задачей, которая решается в предложенной полезной модели, является расширение функциональных возможностей и повышение безопасности включения трехфазных линий электропередач.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих при управлении включением трехфазной линии электропередачи выявление факта замыкания второй и/или третьей фаз с первой фазой, что, в результате, повышает безопасность включения.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее блок управления выключателями, согласно предложенном полезной модели, введены, первое, второе и третье реле положения «включено» фаз A, B и C соответственно, с первого по восьмой блоки задания уставок измерительных органов напряжения, с первого по пятый регулируемые таймеры, с первого по восьмой элементы И и с первого по третий элементы ИЛИ, при этом, блок управления выключателями выполнен в виде первого, второго и третьего формирователей сигнала отключения фаз, выход реле положения «включено» фазы A соединен с первым входом первого элемента И и с входом первого регулируемого таймера, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, со входом второго регулируемого таймера и с первым входом второго элемента И, выходы блоков задания уставок измерительных органов напряжения с первого по пятый соединены, соответственно, с третьего по седьмой входами первого элемента И, выход которого соединен с прямым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и с инверсным входом третьего элемента И, прямой вход которого соединен с выходом второго регулируемого таймера, а выход - соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом третьего регулируемого таймера, выход которого соединен со входом первого формирователя сигнала отключения фаз, выход первого элемента И соединен с прямым входом четвертого элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход - соединен со входом второго формирователя сигнала отключения фаз, выход реле положения «включено» фазы B соединен со входом четвертого регулируемого таймера и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом реле положения «включено» фазы C, третий, четвертый и пятый входы - соединены с выходами, соответственно, шестого, седьмого и восьмого блоков задания уставок измерительных органов напряжения, а выход соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и с прямым входом восьмого элемента И, выход которого соединен со входом третьего формирователя сигнала отключения фаз, выход четвертого регулируемого таймера соединен с шестым входом пятого элемента И, с первым входом шестого элемента И и с входом пятого регулируемого таймера, выход которого соединен с прямым входом седьмого элемента И, инверсный вход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и с выходом шестого элемента И, а выход - соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и с инверсным входом восьмого элемента И.
На чертеже представлена функциональная схема устройства управления включением трехфазной линии электропередачи.
Устройство управления включением трехфазной линии электропередачи содержит первое 1, второе 2 и третье 3 реле положения «включено» фаз A, B и C соответственно, а также первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7, пятый 8, шестой 9, седьмой 10 и восьмой 11 блоки задания уставок измерительных органов напряжения.
Кроме того, устройство управления включением трехфазной линии электропередачи содержит первый 12, второй 13, третий 14, четвертый 15 и пятый 16 регулируемые таймеры, а также первый 17, второй 18, третий 19, четвертый 20, пятый 21, шестой 22, седьмой 23 и восьмой 24 элементы И.
Устройство управления включением трехфазной линии электропередачи содержит в своем составе первый 25, второй 26 и третий 27 элементы ИЛИ, а также первый 28, второй 29 и третий 30 формирователи сигнала отключения фаз, образующие блок управления выключателями и выполненными в виде формирователей сигнала логической единицы.
В устройстве управления включением трехфазной линии электропередачи выход первого реле 1 положения «включено» фазы А соединен с первым входом первого элемента И 17 и с входом первого регулируемого таймера 12, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И 17, со входом второго регулируемого таймера 13 и с первым входом второго элемента И 18.
Кроме того, выходы блоков 4-8 задания уставок измерительных органов напряжения с первого по пятый соединены, соответственно, с третьего по седьмой входами первого элемента И 17, выход которого соединен с прямым входом четвертого элемента И 20 и с первым входом первого элемента ИЛИ 25, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И 18, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 25 и с инверсным входом третьего элемента И 19, прямой вход которого соединен с выходом второго регулируемого таймера 13, а выход - соединен с первым входом второго элемента ИЛИ 26, выход которого соединен со входом третьего регулируемого таймера 14, выход которого соединен со входом первого формирователя 28 сигнала отключения фаз,
При этом, выход первого элемента И 17 соединен с прямым входом четвертого элемента И 20, инверсный вход которого соединен с выходом третьего элемента И 19, а выход - соединен со входом второго формирователя 29 сигнала отключения фаз.
Дополнительно к указанному выше, выход второго реле 2 положения «включено» фазы B соединен со входом четвертого регулируемого таймера 15 и с первым входом пятого элемента И 21, второй вход которого соединен с выходом третьего реле 3 положения «включено» фазы C, третий, четвертый и пятый входы - соединены с выходами, соответственно, шестого 9, седьмого 10 и восьмого 11 блоков задания уставок измерительных органов напряжения, а выход - соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ 27 и с прямым входом восьмого элемента И 24, выход которого соединен со входом третьего 30 формирователя сигнала отключения фаз.
Укажем также, что выход четвертого регулируемого таймера 15 соединен с шестым входом пятого элемента И 21, с первым входом шестого элемента И 22 и с входом пятого регулируемого таймера 16, выход которого соединен с прямым входом седьмого элемента И 23, инверсный вход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ 27 и с выходом шестого элемента И 22, а выход - соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ 26 и с инверсным входом восьмого элемента И 24.
Работает устройство управления включением трехфазной линии электропередачи следующим образом.
По команде от ключа управления силовым выключателем включается любая наперед заданная фаза.
Если на первой включаемой фазе имеется короткое замыкание (КЗ) на землю, то от действия релейной защиты она отключается, процесс включения заканчивается и опробование считается неуспешным.
Пусть первой включается фаза A. Если на фазе A нет КЗ на землю, то она остается включенной (на выходе реле 1 положения «включено» фазы A будет сформирован сигнал логической единицы), и производится анализ напряжений на двух других фазах.
Если через интервал времени (0,1÷0,2) c, задаваемый первым регулируемым таймером 12 для отстройки от переходных процессов, после включения первой фазы уровень наведенного напряжения на двух других фазах 
(Uфн - номинальное фазное напряжение), то считается что
на фазе B (C) КЗ на землю. Об этом сигнализирует наличие на выходе блока 5 (6), а также первого элемента И 17 сигнала логического нуля. По истечении выдержки времени, задаваемого вторым регулируемым таймером 12, единичный сигнал поступает на вход третьего элемента И 19, выполняющего функции элемента ЗАПРЕТ, и через время, задаваемого третьим регулируемым таймером 14, первый формирователь 28 формирует единичный сигнал на отключение трех фаз. Процесс включения заканчивается и опробование считается неуспешным.
Для проверки отсутствия КЗ между фазами A и B, а также A и C анализируются соответствующие междуфазные напряжения. Если модуль векторной разности напряжений фаз A и B (A и C) 
, то это означает замыкание фаз A и B (или фаз A и C) между собой. Процесс включения прекращается, фаза A отключается, Процесс включения заканчивается и опробование считается неуспешным.
Если уровень наведенного напряжения на фазе B (C) 
, то замыкания на землю фаз B и C нет. На выходе блоков 5 и 6 будут наблюдаться единичные сигналы. Для проверки отсутствия КЗ между фазами A и B, а также A и C анализируются соответствующие междуфазные напряжения. Если модуль векторной разности напряжений фаз A и B (A и C) 
, то замыкания между фазами A и B (A и C) нет. На выходе блоков 7 и 8 будут наблюдаться единичные сигнал. На выходе первого элемента И 17 будет наблюдаться единичный сигнал, который позволяет сформировать сигнал на включение фазы B вторым формирователем 29. Кроме того, сигнал с выхода первого элемента И 17 поступает на вход триггера, образованного первым элементом ИЛИ 25 и вторым элементом И 18, блокируя формирование команды на отключение трех фаз.
Если через (0,1÷0,2) с после включения второй фазы наведенное напряжение от двух фаз (например, от фаз A и B) модуль векторной разности напряжений фаз B и C 
, то фазы B и C замкнуты между собой, процесс включения прекращается, включенные фазы отключаются (на выходе пятого элемента И 21 присутствует сигнал логического нуля). По истечении выдержки времени, задаваемой пятым регулируемым таймером 16, единичный сигнал с выхода седьмого элемента И 21, выполняющего функции элемента ЗАПРЕТ, попадает на вход второго элемента ИЛИ 26, в результате чего первым формирователем 28 формируется единичный сигнал на отключение трех фаз и опробование считается неуспешным.
Если модуль векторной разности напряжений фаз B и C 
, то КЗ между фазами B и C отсутствует. В этом случае единичный сигнал, сформированный на выходе пятого элемента И 21 блокирует прохождение сигнала на отключение (срабатывает триггер, образованный третьим элементом ИЛИ 27 и шестым элементом И 22) и формирует единичный сигнал на выходе восьмого элемента И 24, выполняющего функции элемента ЗАПРЕТ, на включение фазы C третьим формирователем 30.
При моделировании работы предложенного устройства с использованием моделей линий 500-750 кВ в ряде случаев наблюдалось явление биений наведенного напряжения на не включенных фазах, что может нарушать работу устройства. Для исключения влияния указанных биений на работу устройства предлагается формировать значения напряжений, используемых для сравнения с уставками, следующим образом:
- на интервале времени 0,1÷0,2 с (100 мс или 5 периодов промышленной частоты) от момента включения соответствующей фазы осуществляется пятикратная последовательная фиксация срабатывания соответствующих программных измерительных органов напряжения;
- на первый элемент И 17 (второй элемент И 21) в качестве входных логических величин подаются результаты мажоритарной обработки зафиксированных срабатываний измерительных органов напряжения по правилу 2 из 5 или 3 из 5.
Таким образом, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей и повышении безопасности включения трехфазных линий электропередач, поскольку в результате проведения процедур (частных операций) проверок при включении дополнительно выявляется факт замыкания второй и/или третьей фаз с первой фазой, что, в результате, повышает безопасность включения.
Устройство включения трехфазной линии электропередачи, содержащее блок управления выключателями, отличающееся тем, что введены первое, второе и третье реле положения "включено" фаз А, В и С соответственно, с первого по восьмой блоки задания уставок измерительных органов напряжения, с первого по пятый регулируемые таймеры, с первого по восьмой элементы И и с первого по третий элементы ИЛИ, при этом блок управления выключателями выполнен в виде первого, второго и третьего формирователей сигнала отключения фаз, выход реле положения "включено" фазы А соединен с первым входом первого элемента И и с входом первого регулируемого таймера, выход которого соединен со вторым входом первого элемента И, со входом второго регулируемого таймера и с первым входом второго элемента И, выходы блоков задания уставок измерительных органов напряжения с первого по пятый соединены, соответственно, с третьего по седьмой входами первого элемента И, выход которого соединен с прямым входом четвертого элемента И и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ и с инверсным входом третьего элемента И, прямой вход которого соединен с выходом второго регулируемого таймера, а выход - соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом третьего регулируемого таймера, выход которого соединен со входом первого формирователя сигнала отключения фаз, выход первого элемента И соединен с прямым входом четвертого элемента И, инверсный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а выход - соединен со входом второго формирователя сигнала отключения фаз, выход реле положения "включено" фазы В соединен со входом четвертого регулируемого таймера и с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом реле положения "включено" фазы С, третий, четвертый и пятый входы - соединены с выходами, соответственно, шестого, седьмого и восьмого блоков задания уставок измерительных органов напряжения, а выход соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и с прямым входом восьмого элемента И, выход которого соединен со входом третьего формирователя сигнала отключения фаз, выход четвертого регулируемого таймера соединен с шестым входом пятого элемента И, с первым входом шестого элемента И и с входом пятого регулируемого таймера, выход которого соединен с прямым входом седьмого элемента И, инверсный вход которого соединен со вторым входом третьего элемента ИЛИ и с выходом шестого элемента И, а выход - соединен со вторым входом второго элемента ИЛИ и с инверсным входом восьмого элемента И.
