6. Описание микроконтроллерной токовой защиты линий 10 кВ
6.1. Принципы построения защиты
В МКТЗ входными сигналами являются полные токи фаз, полученные от измерительных ТТ защищаемой линии. При этом в качестве контролируемых величин используются действующие значения основных гармоник токов. МКТЗ выполнена в виде автономного директивного канала, упрощенная функциональная схема которого приведена на плакате 4.
Токи фаз ίa, ίb, ίc с помощью входных преобразователей ВПТ1—ВПТЗ преобразуются в пропорциональные сигналы напряжений. Преобразователь ВПТ4 включен на сумму указанных токов ίo и, помимо других функций, позволяет обеспечить контроль исправности входных каналов. В двухфазной схеме МКТЗ, когда используются ТТ фаз А и С защищаемой линии, ВПТ4 оказывается включенным на сумму токов ίa и ίc.
Предварительная аналоговая фильтрация выходных сигналов ВПТ осуществляется активными фильтрами нижних частот второго порядка ФНЧ1-ФНЧ4 с fср = 70 Гц.
Входные преобразователи и фильтры нижних частот с дополнительными элементами образуют УППС АЧ защиты. Функции УПВС выполняет единственный блок — AM.
Принятая организация АЧ защиты является наиболее простой и экономичной, обеспечивая при этом вполне приемлемые ее характеристики.
В МКТЗ реализуется поочередное аналого-цифровое преобразование выходных сигналов АЧ двенадцатиразрядным АЦП с быстродействием микросекундного диапазона и максимальным уровнем разнополярного входного напряжения ±10 В. Высокое быстродействие АЦП при поочередном измерении токов фаз позволяет избежать существенного загрубления функционального контроля исправности входных каналов, степень которого определяется допустимой погрешностью εi, обусловленной различием характеристик токовых каналов.
Реализацию всех функций ЦЧ защиты обеспечивает микроконтроллерная система МКС, выполненная на базе одного восьмиразрядного МК. В состав МКС входит РПЗУ и ряд других элементов, необходимых для организации различных связей.
Действующие значения контролируемых токов в МКС определяется по ОС их основных гармоник
;
(6.1)
Ортогональные составляющие ίsjn и ίcjn формируются по шести счетам мгновенных значений каждого из токов, зафиксированных рез шаг Δt = 0,004 с. При этом применяются частотно-независимые ИОТ. Для выделения основных гармоник сигналов в составе ИОТ используются ЦФ, описываемые следующим выражением:
(6.2)
В общем случае МКС реализует функции трех ступеней защиты:
токовой отсечки без выдержки времени (первая ступень);
токовой отсечки с независимой характеристикой выдержки времени (вторая ступень);
максимальной токовой защиты с независимой и зависимой характеристиками выдержки времени (третья ступень).
Следует отметить, что предусмотрена возможность работы и первой ступени с выдержкой времени.
В зависимости от конкретных условий применения в защите могут не использоваться токовые отсечки без выдержки и с выдержкой времени, т. е. МКТЗ является относительно гибкой и может быть одно-, двух- или трехступенчатой.
МТЗ с зависимой выдержкой времени срабатывания позволяет реализовать семейство характеристик, близких к стандарту Международной электротехнической комиссии МЭК-2554, которое описывается следующим выражением:
(6.3)
где А = 0,8 — константа, определяющая вид характеристик семейства;
к = 0,2 ... 1 — константа, задающая характеристику в семействе;
I* — относительное значение тока (по отношению к току уставки);
I0* = 0,6 — относительное значение начального тока.
Вид характеристик семейства, соответствующих (6.3), показан на рис. 6.1.
Программа функционирования защиты находится в РПЗУ МКС. Здесь также хранятся все неизменяемые константы и данные о схеме соединения ТТ, виде характеристик выдержек времени, численные значения уставок по току и времени срабатывания всех ступеней.
Местное изменение уставок производится с помощью пульта блока управления и индикации БУИ. Наличие в БУИ буквенно-цифрового жидкокристаллического индикатора позволяет отображать численные значения уставок и контролируемых величин, а также данные о состоянии МКТЗ и другую необходимую информацию. Местное обслуживание защиты организовано с помощью интерфейса RS-232.
 |
tср
I*
Рис. 6.1. Зависимые характеристики выдержки времени:
1 — к = 0,2; 2 — к = 1; 3 — рекомендованная МЭК
Блок связи с верхним уровнем управления БСВУ дает возможность применять МКТЗ в составе многоуровневых систем с протоколом обмена MODBUS. Для этого используется интерфейс RS-485, позволяющий выполнять процедуры по изменению параметров срабатывания и получению информации дистанционно.
Все ступени МКТЗ имеют диапазон уставок по току 3 - 200 А с дискретностью установки 0,1—0,5 А. При этом диапазон уставок по времени срабатывания всех ступеней с независимой характеристикой составляет 0,05—20 с.
Блок исполнительных элементов БИЭ реализует команды управления и сигнализации: на отключение включателя; приведение в действие центральной сигнализации; о неисправности МКТЗ; в схему УРОВ.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.