Секционирующие выключатели (СВ), устанавливаемые в линиях электропередач, предназначены для деления протяженных линий и позволяют: во-первых — при неустойчивых коротких замыканиях (КЗ), которые за время бестоковой паузе самоустранились, возобновить электроснабжение. Во-вторых — при устойчивых КЗ, отключить поврежденный участок линии, расположенный за местом установки СВ и сохранить питание потребителей, подключенных к головному участку линии. Возобновление питания при неустойчивых КЗ осуществляется путем автоматического повторного включения АПВ СВ, оно осуществляется при небольшом промежутке времени, поэтому не оказывает больших негативных последствий. Устойчивые КЗ могут приводить к длительным перерывам в электроснабжении потребителей и приводить к экономическим потерям.
С целью сокращения времени перерыва в электроснабжении и сокращения экономических потерь информацию о неуспешном АПВ необходимо получать в режиме реального времени. Для этого разработан способ контроля отключения и неуспешного АПВ секционирующих выключателей радиальных линий подстанции [1].
Согласно этому способу с момента появления первого броска тока КЗ на шинах трансформатора, измеряют время его протекания, сравнивают это время с временем выдержек срабатывания всех СВ, установленных в линиях, отходящих от шин подстанции. При равенстве измеренного времени с временем выдержки срабатывания защиты одного из СВ устанавливают отключившийся секционирующий выключатель. И с момента отключения первого броска тока КЗ начинают отсчет времени, равного времени выдержки АПВ, отключившегося СВ, при этом контролируют появление второго броска тока КЗ, и если он появится в момент окончания отсчитываемого времени, то устанавливают факт повторного включения этого выключателя на КЗ и с момента включения начинают отсчет времени выдержки срабатывания защиты с ускорением отключившегося СВ, при этом контролируют отключение второго броска тока КЗ. И если в момент окончания времени выдержки срабатывания защиты с ускорением происходит отключение второго броска тока КЗ, то устанавливают факт неуспешного АПВ секционирующего выключателя радиальной линии.
Рис.1. Упрощенная схема контроля неуспешного включения секционирующих выключателей
Суть предлагаемого способа поясняется рисунками 1 и 2, где:
на рис. 1 — представлена структурная схема, содержащая элементы для реализации способа;
на рис.2 — диаграмма сигналов на выходах элементов, показанных на рис.1 при устойчивом КЗ в точке 12 (см. рис.1).
Схема (см. рис.1) содержит: трансформатор силовой 1, головные выключатели линий 2, 3, 4, 5, 6 и 7. секционирующие выключатели линий 8, 9, 10 и 11, точки КЗ 12, 109, 110 и 111, датчик тока короткого замыкания (ДТКЗ) 13, элемент ЗАПРЕТ 14, элемент НЕ 15, элемент ПАМЯТЬ 16, элемент ЗАДЕРЖКА 17, элемент ОДНОВИБРАТОР 18, элемент ПАМЯТЬ 19, элемент И 20, элемент ПАМЯТЬ 21, элемент ЗАДЕРЖКА 22, элемент ОДНОВИБРАТОР 23, элемент И 24, элемент ПАМЯТЬ 25, элемент ЗАДЕРЖКА 26, элемент ОДНОВИБРАТОР 27, элемент И 28, элемент ПАМЯТЬ 29, элемент ЗАДЕРЖКА 30, элемент ОДНОВИБРАТОР 31, элемент И 32, элемент ИЛИ 33, элементы ПАМЯТЬ 34, 35 и 36, элементы ЗАПРЕТ 37, 38 и 39, элементы ПАМЯТЬ 40, 41, 42, 43 и 44, элемент ЗАДЕРЖКА 45, элемент ОДНОВИБРАТОР 46, элемент И 47, элемент ПАМЯТЬ 48, элемент ЗАДЕРЖКА 49, элемент ОДНОВИБРАТОР 50, элемент И 51, элементы И 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 и 59, регистрирующее устройство (РУ) 60.
Диаграммы сигналов на выходах элементов, показанных на фигуре 1 при устойчивом КЗ в точке 12 (см. рис.1), имеют вид (см. рис.2): 61 — на выходе элемента 13, 62 — на выходе элемента 14, 63 — на выходе элемента 15, 64 — на выходе элемента 16, 65 — на выходе элемента 17, 66 — на выходе элемента 18, 67 — на выходе элемента 19, 68 — на выходе элемента 20, 69 — на выходе элемента 21, 70 — на выходе элемента 22, 71 — на выходе элемента 23, 72 — на выходе элемента 24, 73 — на выходе элемента 25, 74 — на выходе элемента 26, 75 — на выходе элемента 27, 76 — на выходе элемента 28, 77 — на выходе элемента 29, 78 — на выходе элемента 30, 79 — на выходе элемента 31, 80 — на выходе элемента 32, 81 — на выходе элемента 33, 82 — на выходе элемента 34, 83 — на выходе элемента 35, 84 — на выходе элемента 36, 85 — на выходе элемента 37, 86 — на выходе элемента 38, 87 — на выходе элемента 39, 88 — на выходе элемента 40, 89 — на выходе элемента 41, 90 — на выходе элемента 42, 91 — на выходе элемента 43, 92 — на выходе элемента 44, 93 — на выходе элемента 45, 94 — на выходе элемента 46, 95 — на выходе элемента 47, 96 — на выходе элемента 48. 97 — на выходе элемента 49, 98 — на выходе элемента 50, 99 — на выходе элемента 51. 100 — на выходе элемента 52, 101 — на выходе элемента 53, 102 — на выходе элемента 54, 103 — на выходе элемента 55, 104 — на выходе элемента 56, 105 — на выходе элемента 57, 106 — на выходе элемента 58, 107 — на выходе элемента 59, 108 — в РУ 60.
На рис.2 кроме диаграмм выходных сигналов элементов схемы также показаны: t1 — момент времени возникновения устойчивого КЗ в точке 12, t2 — момент времени отключения первого броска тока КЗ секционирующим выключателем 8, t3 — момент времени повторного включения секционирующего выключателя 8, t4 — момент времени повторного отключения секционирующего выключателя 8.
Рис.2. Диаграммы выходных сигналов элементов структурной схемы
Способ осуществляется следующим образом.
В нормальном режиме работы сети головные выключатели линий 2, 3, 4, 5, 6 и 7 включены (рис.2, момент времени t0). На выходе ДТКЗ 13 сигнала нет, поэтому схема находится в режиме контроля.
При устойчивом КЗ, например, в точке 12, на выходе ДТКЗ 13 появится сигнал (рис.2, диагр.61, момент времени t1), который поступит на вход элемента НЕ 15, при этом существовавший до этого его выходной сигнал исчезнет (рис.2, диагр.63, момент времени t1), также он поступит на вход элемента ЗАПРЕТ 14 (рис.2, диагр.62) и с его выхода на входы элементов ПАМЯТЬ 16, 21, 25 и 29, а также на вторые входы элементов И 47 и 51. Сигнал, поступивший на элемент ПАМЯТЬ 16. запомнится им (рис.2, диагр.64) и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 17. С выхода этого элемента сигнал появится через время, равное времени выдержки срабатывания защиты СВ 8 (рис.2, диагр.65) и поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 18. Он совершит одно колебание (рис.2, диагр.66), этот сигнал «сбросит» память с элемента 16 (рис.2, диагр.64) и поступит на второй вход элемента И 20. При этом на первом входе этого элемента вновь появится сигнал с элемента НЕ 15 (рис.2, диагр.63), т. к. в момент времени t2 (рис.2) произойдет отключение тока КЗ головным выключателем 8. Наличие двух входных сигналов на И 20 приведет к появлению его выходного сигнала (рис.2, диагр.68). Этот сигнал поступит на элемент ПАМЯТЬ 43, запомнится им (рис.2, диагр.91) и поступит в РУ 60, где появится информация об отключении СВ 8 (рис.2, диагр. 108, момент времени t2). Также этот сигнал поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 34, запомнится им (рис.2, диагр.82) и поступит на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 37. Это предотвратит поступление сигнала с элемента И 24 на вход элемента ИЛИ 33, т. к. он сработает после окончания времени задержки элемента 22. Каждый элемент ЗАДЕРЖКА 17, 22, 26 и 30 имеет свое время задержки, равное времени выдержки срабатывания защиты СВ 8, 9, 10, и 11 соответственно. Причем время задержки СВ 8 — Dt8<Dt9<Dt10<Dt11, где Dt9, t10 и Dt11 -время задержек СВ 9, СВ 10 и СВ 11 соответственно. Поэтому элементы И 24, 28 и 32 сработают позже элемента И 20, и их сигналы не поступят в элемент ИЛИ 33 потому, что на запрещающие входы элементов ЗАПРЕТ 37, 38 и 39 с элементов ПАМЯТЬ 34, 35 и 36 соответственно сигналы поступят раньше, чем сигналы с элементов И 24, 28 и 32 соответственно. Сброс памяти с элементов 34, 35 и 36 и снятие сигналов запрета с элементов 37, 38 и 39 произойдет после срабатывания ОДНОВИБРАТОРА 50 (рис.2, диагр.98). Кроме этого выходной сигнал с элемента И 20 поступит на элемент ПАМЯТЬ 19, запомнится им (рис.2, диагр.67) и с его выхода поступит на запрещающий вход элемента ЗАПРЕТ 14 и предотвратит повторное поступление сигнала с ДТКЗ 13 до момента «сброса» памяти с элемента 19 сигналом ОДНОВИБРАТОРА 50 (рис.2, диагр.98), а так же поступит на вход элемента ИЛИ 33 (рис.2, диагр.81). С выхода элемента ИЛИ 33 сигнал поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 44, запомнится им (рис.2, диагр.92), и поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 45, задержится в ней на время, равное времени выдержки АПВ секционирующего выключателя 8 (рис.2, диагр.93). По истечении указанного времени сигнал поступит на вход элемента ОДНОВИБРАТОР 46. Он совершит одно колебание (рис.2. диагр.94) и своим сигналом «сбросит» память с элемента 44 (рис.2, диагр.92), и поступит на первый вход элемента И 47. В этот момент времени произойдет повторное включение СВ 8 на КЗ (рис.2, момент времени t3), поэтому на второй вход элемента И 47 с ДТКЗ 13 (рис.2, диагр.61) поступит второй сигнал. Это приведет к срабатыванию элемента И 47, появлению его выходного сигнала (рис.2, диагр.95), который поступит на второй вход элемента И 52. При этом на первом входе этого элемента уже есть сигнал с элемента ПАМЯТЬ 43 (рис.2, диагр.91), и на выходе элемента И 52 появится свой сигнал (рис.2, диагр. 100), который обеспечит появление информации в РУ 60 (рис.2. диагр.108) о повторном включении головного выключателя 2 на КЗ. Параллельно с этим выходной сигнал с элемента И 47 поступит на вход элемента ПАМЯТЬ 48 (рис.2, диагр.96), а также на вторые входы элементов И 53, 54 и 55. С выхода элемента ПАМЯТЬ 48 сигнал поступит на вход элемента ЗАДЕРЖКА 49, а с его выхода сигнал появится через время выдержки срабатывания защиты с ускорением СВ 8 (рис.2. диагр.97, момент времени t4) и поступит на вход ОДНОВИБРАТОРА 50. Он совершит одно колебание (рис.2, диагр.98), своим сигналом «сбросит» память с элемента ПАМЯТЬ 48 (рис.2, диагр.96) и поступит на первый вход элемента И 51, при этом на втором входе этого элемента появится второй сигнал с элемента НЕ 15 (рис.2, диагр.63), т. к. в момент времени t4 СВ 8 повторно отключится. Это приведет к появлению выходного сигнала с элемента И 51 (рис.2, диагр.99), который поступит на второй вход элемента И 56. При этом на первом входе этого элемента уже есть сигнал с элемента ПАМЯТЬ 43 (рис.2, диагр.91), поэтому появится выходной сигнал с элемента И 56 (рис.2, диагр.104), который, поступив в РУ 60, обеспечит появление там информации о повторном отключении СВ 8 (рис.2, диагр. 108, момент времени t4).
Появление информации в регистрирующем устройстве 60 о действиях секционирующих выключателей 9, 10 или 11 произойдет только при возникновениях устойчивых КЗ в точках 109, 110 или 111 соответственно. При этом после истечения выдержки времени срабатывания защиты и отключения одного из секционирующих выключателей 9, 10 или 11 в РУ 60 появится информация об его отключении по причине появления выходного сигнала на элементе И 24, 28 или 32. Работа остальных элементов схемы будет осуществляться аналогично выше описанной.
Таким образом, при использовании предлагаемого способа можно получать информацию об отключении и неуспешном АПВ секционирующих выключателей радиальных линий подстанции.
Литература:
1. Патент РФ № 2479911 С1 кл.НО2J 13/00 опубл.20.04.2012. Бюл.№ 11.
