Глава шестая
ПРОДОЛЬНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНЫЕ ЗАЩИТЫ
- Особенности выполнения ПДФЗ и повышение эффективности использования Л С
В последнее время возможности выполнения ПДФЗ существенно расширились, благодаря значительному развитию полупроводниковой техники и переходу от аналоговой обработки сравниваемых величин к цифровой.
Достаточно простым способом кодирования сигнала, несущего информацию о фазе тока, является преобразование тока, получаемого от измерительного ТТ, в однополярные импульсы постоянной амплитуды, одинаковой формы и равной длительности. Фаза этих импульсов должна строго соответствовать фазе тока, что легко реализуется, если в качестве кодированных сигналов использовать импульсы прямоугольной формы длительностью, равной половине периода промышленной частоты.
В зависимости от характера использования ЛС ПДФЗ можно разделить на две группы: а) с блокирующими сигналами (рис. 6.1,а), когда сигнал, приходящий с противоположной стороны, препятствует отключению; б) с разрешающими сигналами (рис. 6.1,б), когда сигнал, приходящий с противоположной стороны, наоборот, разрешает отключение.
При применении проводных ЛС могут быть использованы как блокирующие, так и разрешающие сигналы. Схемы с разрешающими сигналами более рациональны.
Рис. 6.1. Поясняющие схемы выполнения ПДФЗ
Как показано ниже, такие схемы позволяют построить ПДФЗ, которые не действуют на отключение при повреждениях ЛС. Поэтому в дальнейшем изложении рассматриваются варианты ПДФЗ с разрешающими сигналами.
Раздельное сравнение токов прямой и обратной последовательностей и обеспечивает правильную работу защиты независимо от режима питания линии и наличия токов нагрузки. При несимметричных КЗ сравнивают сигналы, определяемые токами I2, а токи I1 и соответствующие им токи нагрузки в сравнении не участвуют. При симметричных КЗ, наоборот, сравнивают только токи I1.
Оптимальное число сравниваемых величин (СВ) в ПДФЗ равно двум или трем. При этом обеспечивается надежное действие защиты при всех видах КЗ, а увеличение числа СВ приводит к ее резкому усложнению.
При использовании проводной ЛС наиболее целесообразными способами разделения каналов связи (КС) являются разделение по уровню и временное разделение. Поскольку ЛС искажает форму импульсов, то ПДФЗ с ЛС может найти применение на коротких линиях.
Разделение каналов связи по уровню. Структурная схема устройства защиты с разделением КС по уровню, позволяющая одновременно сравнить несколько электрических величин в двухпроводной ЛС, представлена на рис. 6.2.
Рис. 6.2. Структурная схема ПДФЗ с разделением каналов связи по уровню
В процессе преобразования каждый из ИС наделяется совокупностью физических признаков, отличающих его от остальных. Для получения групповых сигналов (ГС) обычно используют аддитивные методы.
(6.1)
Рис. 6.3. Структурная схема ПДФЗ с временным разделением каналов связи
Рис. 6.4. Временные диаграммы работы ПДФЗ с временным разделением каналов связи:
а — первый канал; б — второй канал
Работа ключей S1, S2,..,Sn> S1 ',...,S' управляет периодическая последовательность импульсов специального задающего генератора устройства синхронизации AS (рис. 6.3). Для правильной работы защиты ключи должны работать синхронно и синфазно.
Продольная дифференциально-фазная защита с временным разделением каналов может быть выполнена либо cо сравнением электрических величин в ЛС (вариант 1), либо со сравнением величин в комплекте защиты (вариант 2). В варианте 1 устройства формирования одноименных СB на концах защищаемой линии на короткие промежутки времени периодически подключаются к ЛС, и в ней образуется результирующий сигнал для одной СВ. В последующий момент времени к ЛС подключаются устройства формирования следующей СВ и т. д., т. е. ключи Si, Si' и S'i+1 на рис. 6.3 замыкаются поочередно и многократно за период. Дифференциальное реле должно реагировать на суммарное количество импульсов и выполняться либо в виде интегратора, либо в виде счетчика импульсов. По окончании периода счетчики всех СВ должны устанавливаться на нуль.
В варианте 2 происходит поочередная передача информации о СВ с одного конца линии на другой. На каждом конце линии формируется ГС в соответствии с (6.1), несущий в себе информацию о каждом канале связи, для чего может быть использован, например, амплитудный признак. В схеме рис. 6.3 необходимы только два ключа S1 и S1', которые должны синфазно замыкаться таким образом, чтобы каждый комплект защиты работал поочередно на «передачу» и «прием». При этом другой комплект должен работать соответственно на «прием» и «передачу». Сравнение сигналов противоположных концов линии происходит поочередно в каждом комплекте защиты и при этом выделяется результирующий сигнал для каждой из сравниваемых величин.
Правильнее сказать, что вариант 2 представляет собой некоторую комбинацию разделения каналов по уровню и по времени. По уровню здесь разделяются СВ одного конца линии от другого. Число разрешенных уровней группового сигнала V, которое должна различать защита, определяется в соответствии с (6.4) и меньше числа уровней N при разделении каналов по уровню. Это обстоятельство Упрощает выполнение защиты при одинаковом числе СВ. Например, при п=2 V=4, N= 5; при n=3, V=8, N=14.
Промежуток времени Тq, на который комплект защиты Подключается к ЛС в варианте 2, может быть существенно больше соответствующего промежутка в варианте 1, что позволяет уменьшить влияние ЛС на форму сигнала и увеличить тем самым допустимую длину ЛС.
Недостатком варианта 2 является каскадность действия защиты равная времени Tq передачи информации на противоположный конец линии.