Шкафы продольной дифференциальной защиты с функциями КСЗ и ОАПВ линий 220-750 кВ серии «Ш2700 05.62Х»

Предлагаются типовые решения, выполненные на основе приведенных вариантов выполнения шкафов защиты.

Комплект продольной дифференциальной защиты состоит из двух полукомплектов (шкафов) «Ш2700 05.62Х».

Связь может быть обеспечена как при помощи выделенных оптических линий связи между устройствами, так и с использованием цифровой среды передачи информации – сетей с мультиплексорным оборудованием. Шкафы обеспечивают параллельную работу по двум каналам связи с постоянным резервированием. Работа по мультиплексированному каналу предполагает как непосредственное подключение терминала к мультиплексору, поддерживающему данный стандарт, так и использование дополнительных преобразователей протокола (например, «IEEE C37.94»/«E1»)

При использовании специализированных оптических усилителей связь по выделенному каналу может осуществляться на расстояние до 170 км

•  воздушные двухконцевые или многоконцевые линии электропередачи 330-750 кВ.

Терминал «ТОР 300 ДЗЛ 621»

Терминал «ТОР 300 ДЗЛ 621» содержит функции защиты и автоматики:

• продольную дифференциальную защиту (ДЗЛ);
• дистанционную защиту (ДЗ) с логикой ВЧ-блокировки;
• токовую направленную защиту нулевой последовательности (ТНЗНП) с логикой ВЧ-блокировки;
• алгоритмы ускорения ДЗ и ТНЗНП;
• токовую отсечку (ТО);
• ненаправленную максимальную токовую защиту (МТЗ);
• функцию резервирования при отказе выключателя (УРОВ);
• токовую защиту неповрежденных фаз (ТЗНФ);
• защиту от неполнофазного режима (ЗНФР);
• избиратель поврежденных фаз (ИПФ);
• функцию однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ);
• функцию определения места повреждения (ОМП).

Терминал обеспечивает осциллографирование с частотой дискретизации до 4000 Гц и хранение в энергонезависимой памяти до 200 записей.

ДЗЛ реализует основную защиту линии с абсолютной селективностью. ДЗЛ обеспечивает селективное отключение линии со всех сторон при всех видах внутренних КЗ и не срабатывает при всех видах внешних КЗ. ДЗЛ не срабатывает излишне при качаниях и асинхронном ходе на линии электропередачи. Принцип действия защиты основан на выявлении дифференциального тока в каждой фазе линии путем сравнения токов, измеренных на ее концах.

Сравнение осуществляется для синхронизированных по времени данных, что позволяет исключить влияние задержки в канале связи ДЗЛ на чувствительность защиты.

Для линий с подключением через два выключателя обеспечена возможность подключения двух групп токовых цепей для работы ДЗЛ с программным суммированием токов ТТ этих выключателей для исключения ложного срабатывания при близких внешних КЗ. Вторая группа токовых цепей может быть задействована для подключения токовых цепей шунтирующего реактора, установленного на линии электропередачи.

В зависимости от проекта при отсутствии связи между полукомплектами ДЗЛ может осуществляться автоматический ввод оперативного ускорения ДЗ и ТНЗНП вне зависимости от положения оперативных переключателей устройства. Этот режим работы ОУ ДЗ и ТНЗНП отменяется после восстановления работоспособности ДЗЛ или по внешнему сигналу.

ДЗЛ реализована с использованием чувствительных ИО (дифференциальный ИО с торможением) и грубых ИО (дифференциальная токовая отсечка), установленных на фазные токи линии.

Для уменьшения небаланса в дифференциальной цепи, который может быть вызван возможным неравенством коэффициентов трансформации ТТ, установленных по концам линии, предусмотрено цифровое выравнивание.

ДЗ содержит пять ступеней и используется для защиты энергообъектов от междуфазных замыканий и замыканий на землю. Каждая из ступеней ДЗ устройства содержит шесть ненаправленных ИО полного сопротивления (три фазных и три междуфазных). Для обеспечения направленности ИО ДЗ используются органы направленности по замеру сопротивления и мощности обратной последовательности. Защита срабатывает при снижении замера сопротивления сети, т.е. по принципу действия является минимальной. 

ДЗ селективно срабатывает при всех видах замыканий в защищаемом объекте и на резервируемых элементах; не срабатывает при внешних замыканиях, неполнофазных режимах, реверсе мощности, качаниях, асинхронном режиме, несинхронных включениях и при оперативных переключениях, а также правильно функционирует в режиме опробования.

Предусмотрена возможность ускорения ступеней ДЗ.

Логика работы ДЗ с использованием каналов связи

Для быстрого устранения повреждений, которые произошли на той части линии, которая не охвачена первой ступенью ДЗ, функция ДЗ может дополняться логикой, использующей каналы связи. В каждом направлении требуется один канал связи, который может передавать сигнал логического нуля или логической единицы.

Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП)

ТНЗНП содержит восемь ступеней и используется для защиты энергообъектов от замыканий на землю. Защита работает при превышении уставки тока нулевой последовательности и фиксации направления аварийной мощности от защищаемого объекта к шинам, т.е. по принципу действия является максимальной направленной защитой.

Предусмотрена возможность ускорения ступеней ТНЗНП.

Логика работы ТНЗНП с использованием каналов связи

Для быстрого устранения повреждений, которые произошли на той части линии, которая не охвачена первой ступенью ТНЗНП, функция ТНЗНП может дополняться логикой, использующей каналы связи. В каждом направлении требуется один канал связи, который может передавать сигнал логического нуля или логической единицы. Логика поддерживает схемы связи c посылкой блокирующего или разрешающего сигналов.

Токовая отсечка (ТО)

Устройство включает ТО, содержащую четыре токовых ИО: три из них включены на фазные токи и один – на ток нулевой последовательности.

Максимальная токовая защита (МТЗ)

Устройство включает двухступенчатую максимальную токовую защиту.

Токовая защита неповрежденных фаз (ТЗНФ)

ТЗНФ предназначена для защиты неповрежденных фаз защищаемой линии в цикле однофазного отключения.

Избиратель повреждённых фаз (ИПФ)

Алгоритм ИПФ на базе симметричных составляющих основан на фазовых соотношениях токов прямой, обратной и нулевой последовательностей при различных видах КЗ, которые вытекают из граничных условий в месте повреждения

В устройстве реализована блокировка при неисправностях цепей напряжения (БНН), реагирующая на все виды обрывов и замыканий, как в цепях «звезды», так и в цепях «разомкнутого треугольника», а также обрыв нейтрального провода.

Кроме этого, в устройстве предусмотрена функция блокировки при длительном отсутствии напряжения (БДОН). Данная защита сигнализирует о неисправности измерительных цепей.

Принцип работы контроля ТН основан на контроле величин фазных напряжений. При длительном (более 15 с) отсутствии фазных напряжений на входе устройства при включенном состоянии выключателя выдается блокирующий сигнал на дистанционную защиту, общий критерий повреждения и других модулей, использующих эти цепи напряжения. Длительное отсутствие напряжение контролируется пофазно.

В устройстве предусмотрена функция защиты от обрывов токоведущих проводников (ЗОП) и контроль небаланса в дифференциальной цепи (КНДЦ).

ЗОП сигнализирует о неисправности измерительных цепей.

КНДЦ выявляет неисправность в токовых цепях (обрывов, замыканий и т.д.), которые приводят к повышенным токам небаланса в дифференциальной цепи и могут быть причиной излишнего срабатывания ДЗЛ.

ОАПВ выполнено с использованием токовых измерительных органов для защиты неповреждённых фаз в неполнофазном режиме, органа контроля погасания дуги подпитки, органа выявления успешности включения, а также ИПФ.

Устройство ОАПВ выполняется как с расчётной, так и с адаптивной паузой. Длительность расчётной паузы определяется исходя из наихудшего по длительности режима горения дуги подпитки, что приводит к неоправданным затяжкам неполнофазного режима линии. Алгоритм адаптивной паузы, контролирующий момент погасания дуги подпитки, позволяет значительно ускорить восстановление нормального режима работы линии.

Орган выявления успешности включения работает в цикле ОАПВ и предназначен для определения успешного включения отключённой фазы на другом конце защищаемой линии и предотвращения повторного включения на устойчивое КЗ.

Блок ОМП выполняет следующие функции:

• фиксация параметров аварийного и предаварийного режимов;
• расчет места повреждения, определение вида повреждения и величины переходного сопротивления, длительности аварии;
• составление и хранение отчетов ОМП.

• Передача до 32 дискретных сигналов с одного конца линии на другой. Передача дополнительных (внешних и внутренних) дискретных сигналов по каналу связи может широко использоваться в автоматике.
• Работа каналов связи по международному стандарту позволяет использовать в качестве сети связи любое мультиплексорное оборудование, поддерживающее стандарт.
• Осциллографирование удаленных токов позволяет контролировать фазные токи на противоположной стороне линии.

Терминал типа «ТОР 300 ДЗЛ 621» может иметь до 4-х портов связи для интеграции в АСУ ТП, физический интерфейс – RS-485, Ethernet (оптика или медь), или ВОЛС по выбору. Протоколы связи – ModBus-RTU, ModBus-ASCII, МЭК 60870-5-103, МЭК 60870-5-104, IEEE C37.94. Терминал поддерживает стандарт МЭК 61850-8-1 (MMS, GOOSE), МЭК 61850-9-2 (SV), физический интерфейс – Ethernet (оптика или медь). Предусмотрено резервирование по стандарту МЭК 62439-3 PRP.