ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

зультате насыщения трансформатора ТА2 значительного диффе­

ренциального тока id .

Диаграммы изменения тормозного тока i5 = 1i 1 1 + 1 i2 I и диф­

ференциального тока id = i1 + i2 приведены на рис. 6.24,г и д. Алгоритм сравнения i d и i5 выполнен таким образом, что из тор­ мозного тока i5 формируется интегрированный тормозной ток i5- (рис. 6.24,г). Интегратор имеет разные постоянные времени

при возрастании и спаде тока i5• При этом возрастание тока i5 отслеживается практически без замедления, а при последующем уменьшении тока i, преобразованный ток ( спадает относитель-

272

но достигнутого максимального значения с заданной постоян­

ной времени.

При новом возрастании тока is запоминается его новое пико­ вое значение, относительно которого происходит дальнейший

спад. В результате формируется пилообразная кривая тормозно­ го тока ( (рис. твмяи.еийкоторая в дальнейшем используется при

реализации одного из условий срабатывания, имеющего в дан­

Как видно из рис. 6.24, до момента t1 насыщения трансфор­

матора тока ТА2 дифференциальный ток равен нулю (рис. тсмкрыерйьйтормозной ток дойвозрастает (рис. твзпитй.еийчто ха­

рактеризует внешнее повреждение. После момента t1 возника­ ет резкое увеличение дифференциального тока id (рис. твтпаыний

что соответствует условию id > ki;, приводящему без специаль­

ных мер к срабатыванию защиты.

На рис. 6.25 приведены диаграммы сравниваемых величин дифференциальной защиты при внутреннем КЗ, таюке сопро­ вождающемся насыщением трансформатора тока ТА2 под дей­ ствием апериодической составляющей.

Хотя в обоих случаях вследствие насыщееония трансформатора

тока возникает превышение Лi = id - дифференциального то­ ка над тормозным (рис. 6.24,ж и 6.25,ж), имеются два сущест­

венных отличия, позволяющих выявить каждый из указанных режимов и обеспечить быстрое отключение внутренних КЗ. Во-первых, внутреннее КЗ характеризуется, в отличие от внеш­ него, положительным значением Лi (рис. 6.25,ж), возникающим

в период О- t1 ненасыщенного состояния трансформатора тока. Вторым отличием является то, что с течением времени по

мере затухания апериодической составляющей промежуrки вре­ мени с положительным значением Лi при внутреннем КЗ воз­ растают (рис. 6.25,ж), а при внешнем КЗ - уменьшаются (рис. 6.24,ж).

Указанное позволяет реализовать алгоритм быстродействую­ щей дифференциальной защиты шин 7SS52 [9], состоящий из трех каналов (рис. 6.26).

Канал 1 включает в себя блок 1 выявления возникновения вну­

треннего или внешнего КЗ по критерию скорости возрастания тормозного тока I ,5 1 = 1i1 1 + l i2 1- При внутреннем КЗ в проме-

273

2

t

д)

i,

2

). t

2

жуrке времени O-t1 до насыщения ТТ соотношение между id и i"'(соответствует отключающей характеристике для мгновенных значений (блок З). С небольшой задержкой на отключение ЛТ"'("'3 мс (минимальное время ненасыщенного состояния), в течение которой рабочая точка должна находится в зоне сраба­ тывания блока З, происходит отключение внутреннего КЗ. В слу­ чае внешнего КЗ также возникает сиmал на выходе блока 1 вы­

явления КЗ. Однако, так как в первые моменты внешнего КЗ от­ ключающаяся характеристика мгновенных значений КЗ (блок З) не дает сигнал на отключение, отсутствие срабатывания бло-

274

Рис. 6.26. Упрощенная структура алгоритма дифференциальной защиты шин

ка 3 фиксируется на период Тбл = 150+200 мс блоком 4, форми­

рующим через логическую схему И (элемент 1О) блокирующий сигнал для быстродействующего канала отключения I.

Канал II функционирует параллельно с каналом I и резерви­

рует отключение в тех случаях, когда вследствие глубокого на­

сыщения трансформаторов тока значения токов id и i5 недоста­

точны в первые моменты для запуска блока выявления КЗ по критерию возрастания тормозного тока di5 /dt. Этот канал так­ же включаетв себя блок 3 с отключающей характеристикой

id = J(i5 ), элемент 5 задержки на время ЛТ2 = 7 мс и счетчик 6 с уставкой N = 2, срабатывающий при повторном возникновении

сигнала на выходе элемента задержки.

Таким образом, отключение по каналу II произойдет при на­

личии двух следующих друг за другом положительных сигналов Лi, каждый из которых имеет длительность не менее ЛТ2• Ука­ занное может происходить лишь при КЗ в зоне (рис. 6.25,ж), когда с течением времени положительные импульсы сигналов Лi не исчезают, а лишь возрастают по длительности. При КЗ в-не зоны (например рис. 6.24,ж) имеется тенденция с течением вре­ мени к исчезновению указанных импульсов и сокращению их длительности. Поэтому отключение по каналу II в этом случае

не происходит. Канал III использует отфильтрованные с помо­ щью злементов цифровой фильтрации 7 и 8 значения, соответ-

275

где Т () ( период основной частоты.

В качестве амплитуды и фазы скорректированного тока при­

нимаются параметры первой гармонической составляющей пе­ риодической кривой, полуволна которой соответствует прямо­

угольному импульсу 2 (рис. 6.28).

В качестве примера на рис. 6.29 показана в упрощенном ви­ де структура цифровой децентрализованной дифференциальной

защиты сборных шин 7SS52 [9].

Принципиальной особенностью выполнения цифровой децен­ трализованной дифференциальной защиты является цифровая обработка каждого из токов п присоединений непосредственно у мест присоединений соответственно местными блоками МБ (-(((-МБп. К указанным блокам подводятся потоки информации

по каналам В ()(-Вп, включающие аналоговые сигналы от транс­

)-

форматоров тока ТА (((-ТА , а также дискретные сигналы, харак­

)- п

теризующие состояние соответствующих выключателей () и

щую информацию (выборки мгновенных сиrnалов, вычислен­

ные значения векторов, логические сигналы) в центральный

блок )(, в котором реализуются основные алгоритмы диффе­ ренциальной защиты.

Сигналы для отключения отдельных присоединений и сооб­ щения для сигнализации передаются по каналамА1 .• Лn, В,-( ) В) -п

к соответствующим местным блокам МБ , -МБ, - п и от них - к

--

коммутационным элементам. Основным преимуществом децен­ трализованной защиты является существенное сокращение длины кабелей, связывающих трансформаторы тока и устройст-

277

имЦБ

• • : • • (hlм

Q,,_l

Рис. 6.29. Децентрализо118Нная цифровая защита сборных шин

во защиты, вследствие того, что местные блоки МБ1•••МБп с ци­

фровой обработкой токов отдельных присоединений устанавли­ ваются вблизи мест присоединений. Указанное существенно снижает и нагрузку на трансформаторы тока вследствие сокра­ щения длины кабелей. К центральному блоку подводится циф­ ровая информация, характеризующая как мгновенные значения сравниваемых токов, необходимые для реализации быстродей­ ствующих алгоритмов, так и их интегральные (векторные) зна­

чения.

Информация о состоянии коммуrационных элементов необ­ ходима центральному блоку для отслеживания изменений в конфигурации систем шин и учета указанных изменений при формировании дифференциального и тормозного токов и реа­ лизации алгоритма дифференциальной защиты на основе соот­ ношения (6.2). Может быть обеспечена защита нескольких от­ дельных участков шин, содержащих в совокупности до 48 при­ соединений. Алгоритм измерения, в общем, соответствует

278

рис. 6.26 и использует соотношения как между мгновенными значениями дифференциального и тормозного токов, так и меж­ ду их интегральными значениями. Указанное в совокупности обеспечивает правильное и быстрое функционирование защи­ ты при внутренних и внешних КЗ, сопровождающихся достаточ­ но глубоким насыщением трансформаторов тока.

6.7. Требования к измерительным трансформаторам тока

Характеристики используемых для дифференциальной защи­ ты трансформаторов тока определяют во многом правильность функционирования защиты при внешних и внутренних КЗ. Ука­ занное обусловлено, прежде всего, возможностью насыщения ТТ

и искажения кривых вторичных токов_ под действием перемен­ ной и апериодической составляющих первичного тока (см. §4.1,

рис. 4.4 и 4.5).

Пусть kп - предельная кратность тока /кllком (параметр rранс­

форматора тока), соответствующая погрешности трансформато­ ра тока п, %, (например, при п = 10% имеем kn = k10 и погреш­

ность 10% в измерении вторичного тока Ik = kпlном). С учетом выражения (4.1) параметры трансформатора тока и его нагруз­ ка должны быть выбраны таким образом, чтобы выполнялось

условие

(6.25)

Данное значение kп соответствует синусоидальному первичному току. При наличии апериодической составляющей в токе К3 насыщение наступает раньше, что снижает значение kп- Указанное означает, что значение в выражении (6.25) для

выхода на эквивалентный режим ТГ с апериодической составляющей при заданном токе К3 Iк должно бЪIТЪ увеличено пропорционально коэффициенту "kg, характеризующему соотно­ шение индукций (или токов намагничивания) в режимах с апе­ риодической составляющей и без нее [8].

С учетом этого условия выбора ТГ в этом случае примут вид:

279

)(,

Iµ

б)

Рис. 6.30. Первичный ток (а) и ток намагничивания (б) в измерительном трансформаторе тока

280