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

иэ

l,4.

lв lc

БИЭ

а) б)

Рис. 7.49. Принцип выпО1111ения пускового органа УБК на основе выделения векторного приращения тока обратной последовательности (а); соотиоОiения между векторами (б)

менты БИЭ. Сигнал на выходе ИЭ инвертируется и складывает­ ся в сумматоре 11:I с сигналом выхода БИЭ.

Далее используется абсолютное значение выходного сигнала

сумматора Л(nТ) = 1 е1 (пТ) - е2(пТ) 1- Инерционный элемент ИЭ задерживает сигнал на время Лt = тТ0, кратное периоду Т0 ос­

новной частоты ro0• Поэтому в установившемся режиме с часто­ той roo цифровой сигнал Л(nТ) на выходе сумматора примерно

равен нулю, так как сигналы е1 (пТ) и e2(n7') равны по модулю

и по фазе и сигнал e2(n7') дополнительно инвертируется.

При скачкообразном изменении вектора [2 при КЗ от значе­ ния l2н до значения I2к (рис. 7.49,б) сигнал e1(n7') на выходе бе­

зынерционного элемента сразу же принимает значения, соответ­ ствующие вектору l2к, а_сигнал e2(n7') на выходе инерционного элемеша в течение времениmT0 остается прежним, т.е. соответ­

ствующим вектору l2н- В результате на выходе сумматора на вре­ мя тТ0 возникает сигнал Л(nТ), пропорциональный геометриче­

скому приращению Лl.2 = l2к - l2н- В указаЮ1ый промежуток вре­ мени при достаточном значении сигнала Л(пТ) реагирующий ор­ ган РО срабатывает и обеспечивает запуск дистанционной заIЦИ­

ты при КЗ. Цифровая реализация данного принципа аналогична

описанной в п. 3.5.3 (см. рис. 3.15).

Возможны случаи, когда ПО на основе данного решения не­ достаточно чувствителен из-за необходимости отстройки реаги­

рующего органа от небалансов, возникающих при качаниях и

асинхронном ходе вследствие значительного различия частот сигналов. В этом случае сигналы е1 (пТ) и e2(n7') уже не совпа­ дают по фазе вследствие несоответствия задержки тТ0 реаль­

ным частотам в сети в установившемся режиме качаний или

393

асинхронного хода. В результате с учетом возможной несимме­

трии токов величина Л(nТ) на выходе сумматора (рис. 7.49,а) может быть значительной. Указанное требует соответствующе­ го заrрубления РО для отстройки от запуска ДЗ в условиях ка­ чаний.

В определенной степени этот недостаток УБК устраняет видо­ изменение данного принципа, заключающееся в повторном вы­ делении приращения разностного сиrнала. На рис. 7.50 приведе­ на как пример структурная схема ПО на основе двойного выде­ ления приращения вектора тока обратной последовательности.

В данном случае модуль Л(nТ) векторного приращения тока [2 формируется так же как на рис. 7.49,а и интегрируется (блок А). Затем приращение Л(nТ) подводится снова к инерционному ИЭ2

тора А возникает небаланс Л(nТ). Этому небалансу в установив­ шемся режиме соответствуют примерно равные значения одно­ полярных цифровых сигналов Л1 (nТ) и Л2 (nТ) на выходах бло­ ков БИЭ2 и ИЭ2. Пуска ДЗ" при этом не происходит, так как ус­

нию приращения вектора 12 с использованием интегральных ве­

личин, не выполняется. Указанным обеспечивается дополни­ тельная отстройка ПО от небалансов, возникающих вследствие отклонения частоты в условиях качаний и асинхронного хода.

При скачкообразном изменении амплитуды или фазы векто­ ра l2, сопровождающемся возникновением приращения дl.2 (см.

394

рис. 7.49,б) на выходе интегратора А вследствие инерционнос­

ти блока ИЭl возникает небаланс Л(nТ), пропорциональный мо­ дулю IЛ12 1 (рис. 7.50). Соответственно скачкообразно возника­ ет сигнал Л1 (пТ) на выходе безинерционного блока БИЭ2, в то

время как сигнал ЛinТ) на выходе инерционного блока ИЭ2 в первые моменты времени не изменяется. В результате условие Л1 (nТ) > kЛ2(пТ) при скачкообразном изменении контролируе­

мого вектора выполняется, что и обеспечивает пуск ДЗ в дан­ ном случае.

данного принципа блокирования

ДЗ являются:

• возможность излишних срабатываний быстродействующих ступеней при внешних КЗ, сопровождающихся качаниями с ма­ лыми периодами (быстрым расхождением эквивалентных ЭДС), когда за время tп входное сопротивление успевает войти в зону действия ДО, хотя подобный режим и маловероятен вследствие небольших значений t0;

• возможность отказа или существенного замедления дейст­ вия защиты при быстро следующих друг за другом повторных КЗ, когда в момент К3 защита выведена из действия предыду­ щим запуском пускового органа (особенно опасен этот недоста­ ток при чувствительных ПО, запускающихся при переключениях нагрузки);

• ограничение чувствительности Д3 с учетом необходимости отстройки ПО от срабатывания в условиях установившейся не­ симметрии сети в нагрузочном режиме при отклонении часто­ ты сети от номинальной, а также при качаниях и асинхронном ходе;

• определенное снижение надежности действия при отключе­ нии К3 вследствие возможности отказа действия ДЗ в результа­ те неисправности УБК.

7.12.3. Устройства блокирования при качаниях на основе контроля скорости изменения сопротивления

(«ЛZ/Лt»)

Принцип построения УБК. На рис. 7.51,а поясняется прин­ цип фиксации различия скоростей изменения сопротивления z

при К3 и качаниях.

Дистанционный орган ДО имеет помимо основной характе­ ристики 1 (рис. 7.51,б) пусковую характеристику 2, обеспечи-

395

jX 2

а) б)

Рис. 7.51. Принцип выполнения УБК на основе фиксации скорости изменения сопротивления на входе ДО

вающую совместно с характеристикой выявление качаний. Ха­ рактеристика 2 с определенным запасом охватывает основную характеристику 1. Выходы 1 и 2 ДО на рис. 7.51,а соответству­ ют характеристикам 1 и 2. Сигнал выхода 2 задерживается на время ЛТ элементом выдержки времени 2. Блокирующий сиг­ нал дистанционной ступени с характеристикой в случае качаний формируется триггером 4 при отсутствии в течение вре­ мени ЛТ после вхождения вектора z. в характеристику 2 сраба­ тывания ДО по контролируемой характеристике Указанное свидетельствует об относительно малой скорости изменения вектора Z, что характеризует режим качаний.

При К3 в области, ограниченной основной характеристикой 1 (точка Z.ю траектория 6 на рис. 7.51,6), сигналы на выходах 2 и ДО появляются с небольшой разницей во времени, меньшей ЛТ вследствие скачкQобразного изменения сопротивления на входе ДО при КЗ. Поэтому к моменту истечения выдержки вре­ мени ЛТ сигнал на выходе ДО меняет знак, что препятствует переключению схемы И (блок 3) и запуску триггера 4. При ка­

чаниях (траектории 4, 5 на рис. 7.51,б) элемент задержки 2 за­

396

повторному срабатыванию наступает после выхода траектории Z(t) из дополнительной характеристики 2, что обеспечивает воз­ врат триггера 4.

Приведенное выше описание является упрощенным и поясня­

ет лишь принцип выполнения УБК. Одним из недостатков дан­ ного решения является определенное сокращение зоны контро­

лируемой характеристики 1 при К3 вследствие того, что время срабатывания t2 при К3 вблизи граничной линии может быть достаточно большим. Указанное приводит к условию t2 - t > ЛТ при К3 вблизи точки Zкi (рис. 7.51,б) и отказу в действии. С уче­ том этого срабатывание ДО при данном способе блокирования при качаниях происходит реально в более узкой области, огра­ ниченной пунктирной линией З, где ДО срабатывает за время t2, соответствующее условию t2- t < ЛТ.

Таким образом, для выявления качаний можно использовать две дополнительные характеристики 1 и 2, с определенным за­ пасом охватывающие основную характеристику, например, ха­

рактеристику З (рис. 7.51,6).

Основные недостатки данного принципа:

•сложность реализации дополнительных характеристик, ох­ ватывающих на определенных расстояниях основные характе­ ристики;

•меньшая степень отстройки от нагрузочных режимов или

загрубление ДО в результате того, что отстройка от нагрузоч­ ных режимов определяется внешней характеристикой 2, а чув­

ствительность к повреждениям - основной характеристикой 1;

• необходимость обеспечения определенного расстояния меж­ ду внутренней и внешней характеристиками и достаточного бы­ стродействия ДО, так как в противном случае качания с малы­ ми периодами будут восприниматься как КЗ, что вЬIЗывает из-

лишние срабатывания ДО.

Чем больше разность частот Л/ = Л -/2 эквивалентных ЭС, тем больше скорость изменения вектора Z(t) при качаниях и тем больше должна быть уставка контроля УБК по скорости кача­ ний V = IЛZI/ЛT, где IЛZI - модуль расстояния между точка­ ми Z1 и Z2 прохождения характеристик 1 и 2, ЛТ - уставка по времени элемента, фиксирующего разновременность прохожде­

ния характеристик при качаниях. Существуют ограничения в увеличении расстояния I ЛZmax 1, определяемые необходимостью отстройки от нагрузочных режимов, и уменьшении ЛТ, связан-

397

ные с максимально возможной разницей времен срабатывания

при КЗ Тmax = t2max - t1min• от которой необходимо отстроиться· при выявлении качанийz. С учетом этого имеется предельная ско­

рость Vпре,ц изменения (разрешающая способность УБК), при превышении которой качания распознаются как КЗ, т.е. УБК не

функционирует (Vnре.д > 1 ЛZ:min 1 /ЛТшах).

7.12.4. Граничные условия выявления качаний на основе критерия «ЛZ/ЛЬ>

Траектория изменения сопротивления Zp на входе ДО описы­ вается в общем случае соотношением (7.114). Рассматривая эк­ вивалентную систему (рис. 7.52,а) в условиях качаний, примем обозначения

где q - соотношение модулей эквиваленrnых ЭДС f1 и f2; <р - угол между ЭДС t;1 и f2, изменяющийся в процессе качаний

(асинхронного хода); д/ - разность частот эквивалентных ге­ нераторов.

С учетом принятых обозначений имеем значения угла <р в про­ извольный момент времени t

(7.186)

Траектории z. при значениях q * 1 являются окружностями с центром Zo и радиусом описываемыми выражениями (7.116), а при q = 1, rn1 = Е.2) - прямыми линиями, равноотстоящими

а) б)

Рис. 7. 52. ЭIС!lивалентная схема ЭС (а) и траектории изменения z.при качаниях (б)

398

Рис. 7.53. К оценке предельной скоросrи качаний (а) и предельной часrоrы д/nрц. (б): 1, 2 - характеристики ДО для вЫЯВllения качаний; З - траектория Z при качаниях;

4 - характеристика линии

от точек -Z1c и Z.2c (рис. 7.52,б), соответствующих сопротивле­ ниям эквивалентных систем (рис. 7.52,а).

Найдем линейную скорость .f = dZ./dt в заданной точке Z1 (R1,X1) траектории (рис. 7.53,а) для случая прямолинейной траектории 3 (q = 1), соответствующей дуге окружности беско­ нечного радиуса (линейная скорость при этом максимальна).

В этом случае уравнение траектории (7.114) примет вид

(7.189)

Скорость J:::' изменения комплексного параметра z. определит­ ся соотношением

399

Для нахождения скорости изменения сопротивления в точке Z1 (R 1 , Х1 ) пересечения траектории i с характеристикой 2

(рис. 7.53,а), примем в уравнении траектории качаний (7.188) z = Z1 = R 1 + jX1 • В результате, рассматривая отдельно вещест­ венную или мнимую части уравнения (7.188), получим

откуда имеем

Значения составляющих скорости изменения сопротивления в точке Z1 получим, подставив в выражение (7.191) найденное

значение sin21tЛft:

Отрицательный знак при значениях активной составляющей скорости Vю означает, что в рассматриваемом случае направле­ ние этой составляющей противоположно направлению оси R

(рис. 7.53). Полная скорость изменения сопротивления с уче­ том соотношений (7.192) равна

400