Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий

Защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты линий 110 кВ и выше. Она основана на принципе сравнения фаз токов, проходящих по концам защищаемой линии.

Принято считать положительными токи, направленные от шин в линию. При внешнем КЗ (рис. 7.24, а) токи по концам линии имеют разные фазы, они сдвинуты на угол, близкий к 180°. Защита в этом случае блокируется и не действует на отключение. При повреждении в защищаемой зоне (рис. 7.24, б) токи, направленные от шин подстанции в линию, будут положительными. Защитой сравниваются эти токи, и, если они совпадают по фазе, подается импульс на отключение выключателей. Таким образом, местоположение КЗ устанавливается сравнением фаз токов.

Фазы токов сравниваются косвенным путем при помощи высокочастотных (ВЧ) сигналов, передаваемых по каналу, в качестве которого используется защищаемая линия. На каждом конце линии защита имеет однотипные органы (полукомплекты), действующие на ее пуск и отключение выключателей.

На структурной схеме (рис. 7.25) показаны основные органы одного полукомплекта защиты:

- пусковой орган ПО, состоящий из группы быстродействующих реле, пускает высокочастотный передатчик-генератор высокой частоты ГВЧ, при всех видах повреждений в зоне чувствительности, производит переключение в схеме органа сравнения фаз ОСФ и подготовляет цепь отключения. Отметим, что для надежного блокирования защиты при внешнем КЗ передатчики пускаются до начала сравнения фаз, а останавливаются после отключения повреждения;

- орган манипуляции ОМ - управляет работой передатчика так, что он генерирует импульсы тока высокой частоты лишь при положительной полуволне проходящего по линии тока КЗ (рис. 7.24, в), при отрицательной полуволне передатчик не работает. Манипулирующие токи по концам линии сфазированы таким образом, что при внешнем КЗ передатчики работают в разные полупериоды;

- орган сравнения фаз ОСФ сравнивает ВЧ сигналы, получаемые приемником высокочастотных сигналов ПВЧ от передатчиков обоих полукомплектов. Если на вход приемника поступает сплошной ВЧ сигнал (рис. 7.24, г), ток в выходной цепи приемника отсутствует, и реле органа сравнения фаз не действует на отключение выключателя. Если ВЧ сигнал прерывистый (рис. 7.24, д), на выходе приемника появляется ток и реле органа сравнения фаз срабатывает на отключение выключателя линии.

При внешнем КЗ оба приемника принимают сплошной ВЧ сигнал, так как промежутки между сериями одного передатчика заполнены серией импульсов другого.

При КЗ на защищаемой линии оба передатчика работают одновременно. Их ВЧ импульсы накладываются друг на друга, а промежутки между сериями импульсов остаются незаполненными. Перерывы ВЧ сигнала ведут к срабатыванию выходного реле защиты.

Отметим некоторые особенности, имеющие значение при обслуживании дифференциально-фазных ВЧ защит. Токи нагрузки и качания в системе не приводят к срабатыванию защиты, так как в указанных режимах токи по концам линии имеют разные знаки и защита работать не будет.

Если на линии, включаемой (или включенной) с одной стороны под напряжение, произойдет КЗ, защита на этом конце линии подействует на отключение, так как от защиты другого конца линии не поступит блокирующего сигнала.

Нарушения в цепях напряжения защит (ДФЗ-2, ДФЗ-201 и др. ) не вызывают неправильного срабатывания. В этом случае отключать защиту не обязательно. Однако при отсутствии на линии резервной защиты следует включить временную защиту от трехфазных КЗ и принять меры по восстановлению питания цепей напряжения.

Защиты типов ДФЗ-201 и ДФЗ-504 имеют блокировку, исключающую их неправильное действие при случайном перерыве питания постоянным током. Такой блокировки не имеют защиты типов ДФЗ-2 и ДФЗ-402. Поэтому при исчезновении на этих защитах постоянного тока их следует незамедлительно отключить.

Из принципа действия дифференциально-фазной защиты вытекает, что ее срабатывание возможно при внешнем КЗ, если нарушается по любой причине непрерывность ВЧ сигнала на входе приемника. К нарушению ВЧ сигнала могут привести повреждения в релейной части защиты и повреждения ВЧ каналов, которыми связываются полукомплекты защиты. Во избежание неправильного действия защиты исправность ее ВЧ части проверяется оперативным персоналом или автоматически.

Для автоматического контроля исправности ВЧ каналов применяют устройства контроля серий КВЧ. Они измеряют соответствующие параметры с каждого конца линии, причем одна часть параметров контролируется постоянно, другая - периодически при пуске устройства контроля от контактных часов. Устройство контроля каждого полукомплекта защиты пускается 2 раза в сутки. Таким образом, канал ВЧ контролируется 4 раза в сутки со сдвигом по времени на 6 ч (или на 4 ч на линиях с ответвлениями).

Постоянно контролируется ток покоя приемника при отсутствии ВЧ сигнала и исправность цепей накала ламп ВЧ поста.

При периодическом контроле устройством КВЧ измеряют параметры схемы защиты с одного конца линии и посылают сплошной (неманипулированный) ВЧ сигнал защите противоположного конца. Сигнал принимается дополнительным приемником устройства КВЧ, которое в свою очередь посылает в линию ответный неманипулированный сигнал. В случае исправности ВЧ канала через 0,2 с схема устройства КВЧ обоих полукомплектов защиты возвращается в исходное положение. Длительность всего цикла проверки около 1 с.

Если при контроле будет обнаружено отклонение от уставок реле, с помощью которых осуществлялась проверка, устройство КВЧ автоматически отключит свой полукомплект защиты и подаст сигнал о его неисправности. С другого конца линии защита должна отключаться вручную, так как автоматическое отключение ее последует лишь при пуске собственного устройства контроля, когда наступит время контроля. (Контрольное устройство КВЧ-4 обладает способностью дополнительного пуска, если в заданный момент времени оно не получит вызывного сигнала от КВЧ другого конца линии. Эти устройства осуществляют также дополнительную двухстороннюю проверку ВЧ канала после КЗ на защищаемой линии, когда возрастет вероятность повреждения ВЧ канала.) На подстанциях, обслуживаемых ОВБ, отключение неисправной защиты часто выполняется способом пуска устройства КВЧ по каналам телемеханики.

Перед включением в работу дифференциально-фазной защиты должен проверяться ее ВЧ канал. Дня этого кратковременно нажимают кнопки "Пуск" устройств КВЧ с обоих концов линии.

Если при этом не выпадают сигнальные блинкеры, канал считается исправным и защита вводится в работу. Ручной пуск устройства КВЧ возможен в любое время и даже при замкнутых контактах часов.

При КЗ в сети и срабатывании пусковых органов защиты начатый цикл контроля канала ВЧ мгновенно прерывается, устройство КВЧ блокируется и схема защиты восстанавливается для нормальной работы.