Наладка ВЧ каналов релейной защиты - Сведения об устройствах релейной защиты

Устройства релейной защиты BЛ служат для быстрого отключения линии при возникновении на ней повреждения, например короткого замыкания (КЗ). Линия должна быть отключена с обеих сторон. Этим предотвращается нарушение электроснабжения потребителей и разрушение аппаратуры.
Поврежденная линия должна быть отключена по возможности быстро. Современные быстродействующие защиты дают возможность это сделать за 0,1—0,2 с. При большем времени отключения возможны значительные повреждения оборудования, нарушение работы энергосистемы, выход из синхронизма отдельных блоков или станций. Отключение линий должно производиться селективно, т.е. в первую очередь должна быть отключена только поврежденная линия.
Релейная защита должна отличать короткие замыкания на защищаемых участках от замыканий на других участках — внешних коротких замыканий. Для этого производится обмен информацией между двумя полукомплектами защиты, установленными по концам линии. Информация передается по каналу связи, создаваемому проводами защищаемой линии, что экономичнее и надежнее, чем создание канала связи по специальным проводам или кабелям. Для высокочастотных релейных защит используют каналы высокочастотной связи по BЛ 110—750 кВ.
У нас применяют высокочастотные защиты, в которых по высокочастотному каналу передаются блокирующие сигналы, запрещающие отключение линии при внешнем коротком замыкании. Защита действует на отключение линии при отсутствии блокирующих сигналов, передаваемых по каналу связи.
При коротком замыкании на BЛ органы управления релейной защиты пускают высокочастотные передатчики и подключают избирательные органы защит. Если избирательные органы по результатам сопоставления информации на данном конце линии с информацией, переданной по высокочастотному каналу с другого ее конца, установят наличие повреждения на защищаемой линии, то выключатели BЛ будут отключены.
Направленные и дистанционные защиты с высокочастотной блокировкой построены по принципу сравнения направления потоков мощности по концам защищаемой линии. При внешнем коротком замыкании мощность направлена на одном конце от шин в линию, а на другом - от линии к шинам; при коротком замыкании на защищаемой линии мощность на обоих концах линии направлена от шин в линию.
Высокочастотный блокирующий сигнал передается с того конца линии, где мощность направлена к шинам, и принимается на другом конце, где мощность направлена от шин, что препятствует отключению. При коротком замыкании на защищаемой линии мощность на обоих концах линии направлена от шин и блокирующие сигналы не передаются. Линия отключается с обеих сторон релейными комплектами независимо друг от друга.
Направленная защита фиксирует направление мощностей соответствующими органами и останавливает пущенные при коротком замыкании высокочастотные передатчики на тех подстанциях, где мощность направлена от шин в линию.
В дистанционных защитах передатчики останавливают направленными реле сопротивления, которые кроме определения направления мощности измеряют сопротивление линии до места короткого замыкания.
Дифференциально-фазная защита (ДФЗ) сравнивает фазы токов по концам защищаемой линии. При внешнем коротком замыкании токи по концам линии противоположны по фазе, при коротком замыкании на защищаемой линии токи короткого замыкания по концам линии совпадают по фазе.
Защита сравнивает фазы токов по концам линии и отключает выключатели, если замыкание произошло на защищаемой линии. Передача фазы тока осуществляется по высокочастотному каналу при помощи амплитудной манипуляции несущей частоты передатчика. Манипуляция производится напряжением, пропорциональным току короткого замыкания. Токи высокой частоты при этом передаются в виде прерывистых сигналов, длительность которых, так же как и пауз между ними, примерно равна половине периода промышленной частоты.
При внешних коротких замыканиях паузы между сигналами своего передатчика заполняются сигналами противоположного конца, поэтому на вход приемника поступает сплошной сигнал и ток приема на выходе приемника равен нулю. Защита блокируется.
При коротком замыкании на защищаемой линии фаза тока на одном из концов линии изменяется на угол около 180°. Импульсы и паузы высокочастотного сигнала появляются на входе приемников одновременно, поэтому ток приема также имеет вид импульсов постоянного тока.
Импульсы тока приема, трансформируясь, попадают на реле в органе сравнения фаз, подготавливающее цепь отключения выключателя линии. При отсутствии высокочастотного сигнала с противоположного конца защита также действует на отключение.
Среднее значение тока в реле органа сравнения фаз зависит от разности фаз токов суммирующих устройств по концам линии. Эта зависимость является основной характеристикой ДФЗ. При внешнем
коротком замыкании разность фаз получается равной 180°. Ток в реле при этом равен нулю. В области, называемой зоной блокировки, ток в реле меньше тока срабатывания и защита не работает. Защита сработает, если при повреждении на BЛ, при котором сработали пусковые органы, расхождение фаз токов составляет не более 115—135°.
Передача ВЧ сигналов по BЛ связана с особенностями, не встречающимися в других каналах связи. Линии электропередачи — многопроводные системы с несколькими путями распространения токов высокой частоты. Поэтому трудно согласовать параметры аппаратуры и линии, значительной бывает неравномерность частотных характеристик затухания ВЧ каналов. Каналы связи по BJT имеют высокий уровень электрических помех. Помехи могут быть вызваны коронированием проводов и электрическими разрядами по изоляции; помехи также возникают при переключениях, коротких замыканиях, атмосферных перенапряжениях и других изменениях режимов работы.
Для подключения аппаратуры передачи информации к проводам ВЛ применяют специальные устройства обработки и присоединения, позволяющие осуществить тракт для передачи ВЧ сигналов и отделить высокое напряжение от слаботочной аппаратуры. Подключение аппаратуры к ВЛ производят через конденсатор связи высокого напряжения. Для создания канала связи в фазный провод линии включают высокочастотный заградитель, отделяя канал от остальной сети по токам высокой частоты, так как оборудование высокого напряжения подстанции может иметь небольшое сопротивление для высоких частот канала связи.
Нижнюю обкладку конденсатора связи подключают к фильтру присоединения, который согласует сопротивление ВЧ кабеля с входным сопротивлением ВЛ. Главным же назначением фильтра присоединения является компенсация реактивного сопротивления конденсатора связи на частотах каналов связи. Большинство устройств компенсации используют конденсатор связи по схеме полосового фильтра, пропускающего определенную полосу частот. Фильтр присоединения, установленный у конденсатора связи, соединяют с аппаратурой высокочастотным кабелем. К одному кабелю может быть подключено несколько высокочастотных аппаратов. Для ослабления влияния между ними применяют разделительные фильтры.
Устройства системной автоматики (релейная защита, телеотключение), которые должны быть особо надежны, требуют обязательного применения разделительных фильтров на уплотненных каналах, работающих через общее устройство присоединения. Конденсаторы связи часто используют и для отбора мощности и для конденсаторного трансформатора напряжения.
Для передачи сигналов могут служить любые провода (фазы) ВЛ или грозозащитные тросы и земля, причем фазные провода или тросы могут
быть расщепленными. Присоединить аппаратуру к ним можно различными способами.
При несимметричной схеме ВЧ аппаратуру включают между проводом (или несколькими проводами), тросом и землей. Однофазную схему фаза — земля применяют наиболее широко. При симметричных схемах ВЧ аппаратуру подключают между двумя или несколькими проводами линии. Двухфазную схему фаза—фаза применяют наиболее часто.
Таким образом, присоединение высокочастотной аппаратуры передачи информации к ВЛ осуществляют при помощи аппаратуры обработки и присоединения — заградителей, конденсаторов связи, фильтров присоединения и высокочастотного кабеля. Переход от оборудования высокого напряжения (заградитель, конденсатор связи) к оборудованию низкого напряжения осуществляет фильтр присоединения. Принцип работы, технические данные и схемы, методы наладки этих устройств приведены в [1,2, 6, 10].