[go: up one dir, main page]

RU2353015C2 - Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents - Google Patents

Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents Download PDF

Info

Publication number
RU2353015C2
RU2353015C2 RU2007111287/09A RU2007111287A RU2353015C2 RU 2353015 C2 RU2353015 C2 RU 2353015C2 RU 2007111287/09 A RU2007111287/09 A RU 2007111287/09A RU 2007111287 A RU2007111287 A RU 2007111287A RU 2353015 C2 RU2353015 C2 RU 2353015C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
value
circuit
currents
equal
Prior art date
Application number
RU2007111287/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007111287A (en
Original Assignee
Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" filed Critical Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы"
Priority to RU2007111287/09A priority Critical patent/RU2353015C2/en
Publication of RU2007111287A publication Critical patent/RU2007111287A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2353015C2 publication Critical patent/RU2353015C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to protection systems for electrical circuits with long lines from the remote short circuits in case powerful electric motors are available in the circuits. Multiple three-phase electric circuit protection systems includes protection device, e.g. switch, with current sensors and semi-conducting release. There is a comparison unit in the release to compare current flowing through the unit with current setting by short circuit current Isd. The unit is designed so that low setting level Isd can be set up within (1.5÷3) from the unit operating current Ir. Long mainline electric line is connected to the draining terminals of protection unit. Feeder lines with different types of loads are connected to the above mainline electric line along the whole length. The feeder lines are also connected to electric motor. Short circuit current value at the end of mainline line Isc is equal or lower than the value of start-up current in motor Ism coupled with the beginning of middle parts of mainline, but it is higher or equal to the current setting value Isd-(Ism≥Ish≥Isd). In addition, protection unit release includes the control unit of current sum of squares for all three phases {Si2(t)} and comparison of maximum current sum of squares value relation {Smaxi2(t)} to its minimum value {Smini2(t)} in the first period of current occurrence exceeding the setting Isd,. It also includes logic unit, which automatically increases current setting value Isd to Isd1 value equal to 1.1÷1.5 of startup current value Ism -Isd↑{Isd1=(1.1÷1.5)Ism} under condition that the above relation expressed by the coefficient Ks={Smaxi2(t)}/{Smini2(t)} is equal or more than 1.4 (Ks≥1.4).
EFFECT: improving protection reliability of long lines from remote short circuits and ensuring uninterrupted power supply during electric motor start-up not affecting fire safety class and protection system cost.
8 dwg

Description

Изобретение относится к системам защиты выключателями трехфазных разветвленных электрических цепей от токов короткого замыкания, в частности электрических цепей с длинными линиями и подключенными к этим линиям достаточно мощными электродвигателями, пусковой ток которых может оказаться больше тока короткого замыкания (КЗ) в конце длинной линии.The invention relates to protection systems for circuit breakers of three-phase branched electrical circuits against short-circuit currents, in particular, electric circuits with long lines and sufficiently powerful electric motors connected to these lines, the starting current of which may be greater than the short-circuit current (SC) at the end of a long line.

Известны системы защиты разветвленных электрических цепей с длинными линиями, в частности системы защиты электрических цепей Облэнерго (сельскохозяйственных объектов) [1] на базе автоматических выключателей, в которых к отводящим зажимам вводного выключателя комплектного трансформаторного пункта (КТП) подключена длинная магистральная воздушная линия, в разных частях которой по ее длине подключены фидерные линии, нагрузками которых являются электродвигатели достаточной мощности (крупорушки, насосы и т.п.).Known are systems for protecting branched electric circuits with long lines, in particular, systems for protecting electric circuits of Oblenergo (agricultural facilities) [1] based on circuit breakers in which a long main overhead line is connected to the outlet terminals of the input switch of the complete transformer point (KTP), in different parts of which feeder lines are connected along its length, the loads of which are electric motors of sufficient power (grits, pumps, etc.).

В связи с тем, что воздушные линии в основном выполняются стальными проводами (с большим удельным сопротивлением) и имеют большую протяженность, значения тока КЗ в конце такой линии получаются сравнительно небольшими. В результате в указанных системах защиты величина тока КЗ в конце длинной линии (Iкз) зачастую оказывается близкой к значению рабочего тока защитного аппарата (Ir).Due to the fact that overhead lines are mainly made by steel wires (with a large resistivity) and have a large length, the short-circuit current values at the end of such a line are relatively small. As a result, in these protection systems, the value of the short-circuit current at the end of a long line (I short ) often turns out to be close to the value of the working current of the protective device (I r ).

Поэтому для надежной защиты цепей от токов удаленных КЗ значения соответствующих токовых уставок расцепителей (Isd) выбирают достаточно малыми, равными (1,5÷3)Ir. Однако если в начале магистральной линии подключен фидер с достаточно мощным электродвигателем, величина его пускового тока (Iпд) в начале процесса запуска оказывается больше значения токовой уставки расцепителя (Isd).Therefore, for reliable protection of the circuits from remote short-circuit currents, the values of the corresponding current settings of the releases (I sd ) are chosen sufficiently small, equal to (1.5 ÷ 3) I r . However, if a feeder with a sufficiently powerful electric motor is connected at the beginning of the main line, the value of its starting current (I pd ) at the beginning of the starting process is greater than the value of the current setting of the release (I sd ).

В случае, если разветвленная электрическая цепь имеет систему резервирования питания, то в момент переключения в цепи возникают еще большие, чем Iпд, токи одновременного самозапуска всех электродвигателей Iсз.If the branched electric circuit has a power backup system, then at the time of switching in the circuit there are even greater currents than I PD , the simultaneous self-starting currents of all electric motors I sz .

Таким образом, в рассмотренных системах защиты разветвленных электрических цепей с длинными линями для обеспечения надежности защиты таких цепей от токов удаленных КЗ приходится реализовывать следующие технические решения:Thus, in the considered protection systems of branched electrical circuits with long lines, in order to ensure the reliability of protecting such circuits from remote short-circuit currents, it is necessary to implement the following technical solutions:

1. Увеличивать сечение проводов длинной линии с тем, чтобы повысить ток КЗ в конце этой линии.1. Increase the cross section of the wires of the long line in order to increase the short-circuit current at the end of this line.

2. Увеличивать выдержку времени срабатывания аппарата защиты (селективного выключателя) до максимально возможного значения (0,4÷0,5)с для того, чтобы величина пускового тока или тока самозапуска за это время успела бы достаточно снизиться. Таким способом производится определенная «отстройка» защиты от пусковых токов и токов самозапуска электродвигателей.2. Increase the response time of the protection device (selective switch) to the maximum possible value (0.4 ÷ 0.5) s so that the value of the starting current or the self-starting current during this time can be sufficiently reduced. In this way, a certain “detuning” of protection against starting currents and self-starting currents of electric motors is performed.

Указанные технические решения, используемые в системах защиты разветвленных электрических цепей с длинными линиям, не являются оптимальными как с экономической, так и с технической точек зрения.The indicated technical solutions used in the protection systems of branched electric circuits with long lines are not optimal from both an economic and a technical point of view.

Действительно, увеличение сечения проводов повышает стоимость линии, а с увеличением выдержки времени при отключении снижается термическая устойчивость линии, особенно при возникновении КЗ в начале линии, что снижает показатель пожаробезопасности защищаемых электрических цепей.Indeed, an increase in the cross-section of wires increases the cost of the line, and with an increase in the time delay during shutdown, the thermal stability of the line decreases, especially when a short circuit occurs at the beginning of the line, which reduces the fire safety index of the protected electrical circuits.

В основу изобретения поставлена задача построения такой системы защиты разветвленных трехфазных электрических цепей от токов удаленных коротких замыканий, в которой путем анализа мгновенных значений тока во всех фазах цепи, а именно суммы квадратов указанных выше мгновенных значений токов в трех полюсах, обеспечивается быстрое (в течение одного периода изменения тока) распознавание случаев возникновения в цепи пусковых токов или токов самозапуска электродвигателей, в результате чего повышается надежность защиты длинных цепей от удаленных КЗ и обеспечивается возможность нормального запуска электродвигателей, а также снижается пожароопасность и стоимость защищаемых цепей.The basis of the invention is the task of constructing such a system for protecting branched three-phase electric circuits against remote short circuit currents, in which by analyzing the instantaneous current values in all phases of the circuit, namely the sum of the squares of the above instantaneous current values in three poles, it is fast (within one period of current change) recognition of the occurrence of inrush currents or self-starting currents of electric motors in the circuit, resulting in increased reliability of protection of long circuits from shock ennyh RS and it is possible to start the normal electric motors, and also reduces fire hazards and the cost of the protected circuits.

Эта задача решается в системе защиты разветвленных трехфазных электрических цепей от токов удаленных коротких замыканий, содержащей аппарат защиты с датчиками тока и с полупроводниковым расцепителем, который имеет устройство для сравнения протекающего через аппарат тока с величиной токовой уставки по току короткого замыкания Isd и выполненным с возможностью установки нижнего уровня уставок Isd в пределах (1,5÷3) от рабочего тока аппарата Ir, подключенную к отводящим зажимам аппарата защиты длинную магистральную электрическую линию, к которой по всей ее длине подсоединены фидерные линии с разными видами нагрузок, в том числе и с электродвигателями, при этом величина тока короткого замыкания в конце магистральной линии Iкз равна или меньше значения пускового тока электродвигателя Iпд, подсоединенного к магистральной линии в ее начале или в середине, но больше или равна значению тока уставки Isd-(Iпд≥Iкз≥Isd), за счет того, что расцепитель аппарата защиты дополнительно содержит узел контроля суммы квадратов токов всех трех фаз {Si2(t)} и сравнения соотношения максимального значения указанной суммы квадратов токов {Smaxi2(t)} к его минимальному значению {Smini2(t)} в первый период возникновения тока большего уставки Isd, а также логический узел, который при условии, если указанное соотношение, выраженное коэффициентом Ks={Smaxi2(t)}/{Smini2(t)}, равно или больше 1,4 (Ks≥1,4), автоматически увеличивает значение тока уставки Isd до значения Isd1, равного (1,1÷1,5) величины пускового тока Iпд электродвигателя - Isd↑{Isd1=(1,1÷1,5)Iпд}.This problem is solved in a system for protecting branched three-phase electric circuits from remote short-circuit currents, comprising a protection device with current sensors and a semiconductor release, which has a device for comparing the current flowing through the device with the value of the current setpoint for short-circuit current I sd and configured to of the lower level setpoints within I sd (1,5 ÷ 3) from the working machine current I r, connected to the outlet terminals of the protection unit length of the main electric line to co Ora throughout its length connected feeder lines with different types of loads including a motor, wherein the magnitude of the short circuit at the end of the trunk line I ks is equal to or less than the starting motor current I PD connected to the mains current at its beginning or in the middle, but greater than or equal to the setting current I sd - (I pd ≥I kz ≥I sd ), due to the fact that the trip unit of the protection device additionally contains a node for monitoring the sum of the squares of currents of all three phases {Si 2 (t)} and comparing the ratio of maximum the values of the indicated sum of squares of currents {S max i 2 (t)} to its minimum value {S min i 2 (t)} in the first period of occurrence of the current of a higher setpoint I sd , as well as a logical node, which, provided that the indicated relation, expressed by the coefficient K s = {S max i 2 (t)} / {S min i 2 (t)}, equal to or greater than 1.4 (K s ≥1.4), automatically increases the value of the set current I sd to the value I sd1 , equal to (1.1 ÷ 1.5) of the inrush current I pd of the electric motor - I sd ↑ {I sd1 = (1.1 ÷ 1.5) I pd }.

Именно за счет того, что расцепитель аппарата защиты дополнительно содержит узел контроля суммы квадратов токов всех трех фаз {Si2(t)} и сравнения соотношения максимального значения указанной суммы квадратов токов {Smaxi2(t)} к его минимальному значению {Smini2(t)} в первый период возникновения тока большего уставки Isd, а также логический узел, который при условии, если указанное соотношение, выраженное коэффициентом Ks={Smaxi2(t)}/{Smini2(t)}, равно или больше 1,4 (Ks≥1,4), автоматически увеличивает значение тока уставки Isd до значения Isd1, равного (1,1÷1,5) величины пускового тока Iпд электродвигателя - Isd↑{Isd1=(1,1÷1,5)Iпд}, обеспечивается как надежность защиты длинной линии от удаленных КЗ, так и возможность нормального запуска электродвигателей.It is due to the fact that the trip unit of the protection device additionally contains a node for monitoring the sum of squares of currents of all three phases {Si 2 (t)} and comparing the ratio of the maximum value of the indicated sum of squares of currents {S max i 2 (t)} to its minimum value {S min i 2 (t)} in the first period of occurrence of a current of a higher setpoint I sd , as well as a logical node, which provided that the indicated ratio, expressed by the coefficient K s = {S max i 2 (t)} / {S min i 2 (t)}, equal to or greater than 1.4 (K s ≥1.4), automatically increases the setting current I sd to the value I sd1 equal to (1.1 ÷ 1, 5) the inrush current value I PD of the electric motor - I sd ↑ {I sd1 = (1.1 ÷ 1.5) I PD }, it ensures both the reliability of protecting the long line from remote faults and the possibility of the normal starting of the electric motors.

В случае, если в защищаемой цепи возможно возникновение как пусковых токов, так и токов самозапуска, расцепитель аппарата защиты дополнительно содержит узел памяти, который контролирует наличие или отсутствие в предыдущие 20÷40 мс момента возникновения в цепи тока, равного величине уставки Isd, тока «предыстории» Iр, а также логический узел, который в случае, если значение коэффициента Ks={Smaxi2(t)}/{Smini2(t)} равно или больше 1,4 (Ks≥1,4), а значение тока «предыстории» Iр равно нулю, автоматически увеличивает значение тока уставки Isd до значения Isd2, равного (1,1÷1,5) величины тока самозапуска Iсз всех подключенных к цепи электродвигателей - Isd↑{Isd2=(1,5÷1,5)Iсз}.In the event that both inrush currents and self-starting currents can occur in the protected circuit, the trip unit of the protection device additionally contains a memory unit that controls the presence or absence in the previous 20–40 ms of the instant of occurrence of the current in the circuit equal to the set value I sd of the current “History” I p , as well as a logical node, which if the value of the coefficient K s = {S max i 2 (t)} / {S min i 2 (t)} is equal to or greater than 1.4 (K s ≥ 1,4), and the value of the current "history" I p is zero, automatically increases the value of the current setting I sd to the value I sd2 , equal to (1.1 ÷ 1.5) the self-starting current I sz of all motors connected to the circuit - I sd ↑ {I sd2 = (1.5 ÷ 1.5) I sz }.

Действительно, как показывает анализ особенностей зависимости суммы квадратов значений токов трех фаз в функции времени - (Smaxi2(t)} (основные результаты такого анализа будут приведены ниже), именно значение соотношения максимального и минимального значения указанной зависимости Smaxi2(t) позволяет распознать случаи пуска электродвигателя или одновременного самозапуска нескольких электродвигателей от случая возникновения удаленного КЗ и выбрать необходимую для каждого из указанных случаев токовую уставку (Isd1 или Isd2).Indeed, as the analysis of the features of the dependence of the sum of squares of the values of the currents of three phases in the function of time - (S max i 2 (t)} (the main results of such an analysis will be given below) shows, it is the value of the ratio of the maximum and minimum values of the indicated dependence S max i 2 ( t) allows you to recognize cases of starting the electric motor or simultaneous self-starting of several electric motors from the occurrence of a remote short circuit and to select the current setting necessary for each of these cases (I sd1 or I sd2 ).

Физическая суть распознавания случаев возникновения пусковых токов и токов удаленных КЗ заключается в том, что значение индуктивности цепи, а следовательно, и значение cosφ для указанных выше случаев, существенно отличаются друг от друга. Так, в случае запуска электродвигателей величина cosφ цепи находится в пределах 0,2÷0,3, а в случае КЗ на кабельных и воздушных линиях значения cosφ находятся, как правило, в диапазоне (0,65÷0,8), где меньшая величина cosφ (0,65) относится к воздушным линиям со стальными проводами.The physical essence of recognizing the occurrence of inrush currents and remote short-circuit currents is that the value of the inductance of the circuit, and therefore the value of cosφ for the above cases, are significantly different from each other. So, in the case of starting the electric motors, the value of cosφ of the circuit is in the range 0.2–0.3, and in the case of short circuit on cable and overhead lines, the values of cosφ are usually in the range (0.65–0.8), where cosφ (0.65) refers to overhead lines with steel wires.

Таким образом, с помощью анализа величины cosφ цепи (или угла сдвига между током и напряжением в каждой фазе) действительно можно произвести распознавание случаев запуска двигателей и удаленного КЗ на линии. Однако реализация такого технического решения применительно к электронным расцепителям выключателей затруднена, а ряде случаев просто невозможна в силу следующих причин:Thus, by analyzing the value of cosφ of the circuit (or the angle of shear between the current and voltage in each phase), it is indeed possible to recognize cases of starting the motors and remote short circuit on the line. However, the implementation of such a technical solution in relation to electronic trip units of circuit breakers is difficult, and in some cases simply impossible for the following reasons:

- Во-первых, это причины конструктивного и экономического характера. Действительно, на вход расцепителя, кроме сигналов от датчиков тока в каждой фазе, при данном техническом решении следует дополнительно подавать и все три фазные напряжения, а в самих расцепителях иметь соответствующие каналы измерения и обработки таких дополнительных входных параметров. Все это приводит к значительному увеличению габаритов расцепителей, их стоимости, что чаще всего неприемлемо для наиболее массовых малогабаритных выключателей в пластмассовых корпусах.- Firstly, these are reasons of a constructive and economic nature. Indeed, in addition to the signals from current sensors in each phase, with the given technical solution, all three phase voltages should be additionally fed to the release of the release, and the corresponding measurement and processing channels for such additional input parameters should be supplied to the releases themselves. All this leads to a significant increase in the dimensions of the releases, their cost, which is most often unacceptable for the most massive small-sized circuit breakers in plastic cases.

- Во-вторых, это причины технического и функционального характера. Известно, что из-за наличия переходного процесса в первый момент после возникновения пускового или аварийного тока, в течение нескольких периодов изменения тока существует апериодическая составляющая тока электрической цепи. Наличие такой апериодической составляющей тока приводит к существенной погрешности при определении величины cosφ, если такое определение осуществляется достаточно быстро, например в первый период изменения тока. Поэтому рассматриваемое техническое решение может быть использовано только в том случае, если не требуется быстродействия защиты и поэтому значение величины cosφ можно определять после затухания апериодической составляющей тока, а именно спустя 2-3 периода после возникновения броска тока в цепи.- Secondly, these are technical and functional reasons. It is known that due to the presence of a transient process at the first moment after the occurrence of a starting or emergency current, for several periods of current change there is an aperiodic component of the current of the electric circuit. The presence of such an aperiodic component of the current leads to a significant error in determining the value of cosφ, if such a determination is carried out quickly enough, for example, in the first period of the current change. Therefore, the considered technical solution can be used only if the protection speed is not required and therefore the value of cosφ can be determined after attenuation of the aperiodic component of the current, namely, 2-3 periods after the occurrence of an inrush current in the circuit.

С учетом указанных выше соображений реализация системы защиты от удаленных КЗ путем непосредственного измерения значения угла сдвига φ между напряжением и током или величины cosφ имеет недостатки, не позволяющие использовать такое техническое решение для систем защиты, в которых в качестве аппаратов защиты использованы малогабаритные выключатели в пластмассовых корпусах. Тем более, если электронные расцепители таких выключателей имеют интегральные уставки для реализации быстродействующей «интегральной» селективной защиты [2]. В последнем случае управляющий сигнал на срабатывание расцепителя должен вырабатываться в течение первого периода тока (до 20 мс).In view of the above considerations, the implementation of a protection system against remote short-circuit by directly measuring the value of the angle of shift φ between voltage and current or the value of cosφ has drawbacks that do not allow the use of such a technical solution for protection systems in which small-sized switches in plastic cases are used as protection devices . Moreover, if the electronic releases of such switches have integral settings for the implementation of high-speed "integral" selective protection [2]. In the latter case, the control signal for the trip operation must be generated during the first current period (up to 20 ms).

Таким образом, для реализации системы защиты от удаленных КЗ на базе малогабаритных выключателей, которые к тому же обеспечивают быстродействующую селективную защиту цепей, определение значения индуктивности цепи должно производиться на основании анализа только протекающих через аппарат токов (без напряжений), при этом указанный анализ должен производиться достаточно быстро - в течение первого полупериода изменения тока (тока КЗ или пускового тока).Thus, in order to implement a protection system against remote faults based on small-sized circuit breakers, which also provide high-speed selective protection of circuits, the value of the circuit inductance should be determined based on the analysis of only currents flowing through the device (without voltage), and this analysis should be carried out quickly enough - during the first half-cycle of a current change (short-circuit current or inrush current).

Такое быстрое определение cosφ защищаемой цепи с помощью только датчиков тока может быть произведено на основании анализа параметров переходного процесса токов в фазах.Such a quick determination of the cosφ of the protected circuit using only current sensors can be made based on an analysis of the transient parameters of the currents in phases.

Как известно, текущее мгновенное значение тока (фиксируемое датчиком тока) в рассматриваемой фазе, с учетом апериодической составляющей тока КЗ определяется следующим выражением:As you know, the current instantaneous value of the current (recorded by the current sensor) in the considered phase, taking into account the aperiodic component of the short-circuit current, is determined by the following expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Im=√2Iэфф - амплитудное значение симметричной составляющей; Iэфф - эффективное значение симметричной составляющей тока, φ - угол сдвига фаз, на который периодическая составляющая тока отстает от фазной ЭДС; φ=arctg(ωL/r); ψ - угол ЭДС в фазе, соответствующий началу процесса (КЗ или запуска); Т - электромагнитная постоянная времени цепи T=L/r=tgφ/ω.where I m = √2I eff is the amplitude value of the symmetric component; I eff is the effective value of the symmetric component of the current, φ is the phase angle by which the periodic component of the current lags the phase EMF; φ = arctan (ωL / r); ψ is the angle of the emf in phase, corresponding to the beginning of the process (short circuit or start); T is the electromagnetic time constant of the circuit T = L / r = tgφ / ω.

Из выражения (1) по мгновенным значениям тока в одной фазе i невозможно определить величину cosφ, так как в правой части выражения две неизвестные величины - искомая величина угла φ и случайная величина- момент возникновения пускового тока, который характеризуется углом - ψ.From expression (1), it is impossible to determine cosφ from the instantaneous values of current in one phase i, since there are two unknown quantities on the right side of the expression — the desired value of the angle φ and a random value — the moment of inrush current occurrence, which is characterized by the angle ψ.

Однако если анализировать зависимость изменения суммы квадратов мгновенных значений токов всех трех фаз во времени S{i2(t)}, то такой анализ, как это будет показано ниже, позволяет определить величину cosφ. Следует отметить, что зависимость S{i2(t)} условно может быть названа «силовой» характеристикой цепи, т.к. она характеризует электродинамические силы, которые приходится преодолевать аппарату защиты при протекании через него тока. Указанные силы пропорциональны квадрату мгновенного значения тока i2 в каждой фазе, поэтому зависимость суммы квадратов токов во времени для всех фаз цепи S{i2(t)} и является силовой характеристикой цепи.However, if we analyze the dependence of the change in the sum of squares of the instantaneous values of the currents of all three phases in time S {i 2 (t)}, then such an analysis, as will be shown below, allows us to determine the value of cosφ. It should be noted that the dependence S {i 2 (t)} can conditionally be called the "power" characteristic of the circuit, because it characterizes the electrodynamic forces that the protection apparatus has to overcome when current flows through it. The indicated forces are proportional to the square of the instantaneous value of current i 2 in each phase; therefore, the dependence of the sum of squares of currents in time for all phases of the circuit S {i 2 (t)} is the power characteristic of the circuit.

«Силовая» характеристика цепи S{i2(t)} в общем виде может быть представлена как:The "power" characteristic of the circuit S {i 2 (t)} in general form can be represented as:

Figure 00000002
Figure 00000002

где iл(t), ic(t) и iп(t) - известные функции изменения тока во времени в левой, средней и правой фазах цепи. Выражение для S{i2(t)} можно записать следующим образом:where i l (t), i c (t) and i p (t) are the known functions of the current in time in the left, middle and right phases of the circuit. The expression for S {i 2 (t)} can be written as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

С учетом, что Iэфф=Im/√2, выражение для S{i2(t)} примет вид:Given that I eff = I m / √2, the expression for S {i 2 (t)} takes the form:

Figure 00000004
Figure 00000004

Как следует из выражения (4), мгновенное значение суммы квадратов токов всех трех фаз уже не зависит от случайной величины - начальной фазы возникновения пускового тока или тока КЗ. Величина «силовой» характеристики цепи при заданном значении тока Iэфф зависит только от электромагнитной постоянной цепи Т (или от величины cosφ).As follows from expression (4), the instantaneous value of the sum of the squares of the currents of all three phases no longer depends on a random variable - the initial phase of the inrush current or short-circuit current. The magnitude of the "power" characteristics of the circuit at a given current value I eff depends only on the electromagnetic constant circuit T (or on the value of cosφ).

Рассмотренная особенность «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} и положена в основу построения системы защиты разветвленных электрических цепей от токов удаленных КЗ с отстройкой от пусковых токов и токов самозапуска мощных электродвигателей путем анализа характера «силовой» характеристики цепи.The considered feature of the "power" characteristic of the circuit S {i 2 (t)} is the basis for constructing a system for protecting branched electrical circuits from remote short-circuit currents with detuning from starting currents and self-starting currents of powerful electric motors by analyzing the nature of the "power" circuit characteristic.

Сущность изобретения представлена на фиг.1-8.The invention is presented in figures 1-8.

На фиг.1 приведена принципиальная схема системы защиты разветвленной цепи от токов удаленных КЗ при наличии в ней мощных электродвигателей.Figure 1 shows a schematic diagram of a system for protecting a branched circuit from currents of remote short circuits in the presence of powerful electric motors in it.

На фиг.2 приведены зависимости «силовой» характеристики цепи в функции времени S{i2(t)} для разных значений cosφ.Figure 2 shows the dependence of the "power" characteristics of the circuit as a function of time S {i 2 (t)} for different values of cosφ.

На фиг.3 приведена зависимость коэффициента Ks=Smax{i2(t)}/Smin{i2(t)} в функции величины cosφ.Figure 3 shows the dependence of the coefficient Ks = S max {i 2 (t)} / S min {i 2 (t)} as a function of cosφ.

На фиг.4 показана система защиты цепей и характер изменения «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} при возникновении КЗ в конце магистральной линии.Figure 4 shows the circuit protection system and the nature of the change in the "power" characteristics of the circuit S {i 2 (t)} when a fault occurs at the end of the trunk line.

На фиг.5 показана система защиты и характер изменения «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} при пуске мощного двигателя в начале магистральной линии.Figure 5 shows the protection system and the nature of the change in the "power" characteristics of the circuit S {i 2 (t)} when starting a powerful engine at the beginning of the trunk line.

На фиг.6 приведен алгоритм реализации микропроцессорным расцепителем выключателя функции «остройки» от пускового тока путем автоматического увеличения уставки Isd до величины Isd1 на основе анализа значения коэффициента Ks=Smax{i2(t)}/Smin{i2(t)}.Figure 6 shows the algorithm for the implementation of the switch-off function from the starting current by the microprocessor release by automatically increasing the setpoint I sd to the value I sd1 based on the analysis of the coefficient value Ks = S max {i 2 (t)} / S min {i 2 ( t)}.

На фиг.7 показана система защиты и характер изменения «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} при самозапуске нескольких электродвигателей после переключения цепи на резервное питание.Figure 7 shows the protection system and the nature of the change in the "power" characteristics of the circuit S {i 2 (t)} during self-start of several electric motors after switching the circuit to backup power.

На фиг.8 приведен алгоритм реализации микропроцессорным расцепителем выключателя функции «остройки» от токов самозапуска путем автоматического увеличения уставки Isd до величины Isd2 на основе анализа значения коэффициента Ks=Smax{i2(t)}/Smin{i2(t)} и с учетом тока предыстории Iр.Figure 8 shows the algorithm for the implementation of the switch-off function from the self-starting currents by the microprocessor release of the switch from self-starting currents by automatically increasing the setpoint I sd to the value I sd2 based on the analysis of the coefficient value Ks = S max {i 2 (t)} / S min {i 2 ( t)} and taking into account the background current I p .

Прежде чем рассмотреть работу заявляемой системы защит, укажем на особенности «силовой» функции цепи, которые и положены в основу принципа «отстройки» от пусковых токов при реализации защиты от удаленных КЗ.Before considering the operation of the claimed protection system, we point out the features of the "power" function of the circuit, which are the basis for the principle of "detuning" from the starting currents when implementing protection against remote faults.

Заявляемая система защиты (фиг.1) включает в себя основной источник тока 1 (силовой трансформатор), разъединитель 2, с помощью которого питание от трансформатора 1 подается на распределительный шинопровод 3, отводящие магистральные шинопроводы 4 и 5. К магистральному шинопроводу 5 подключен магистральный выключатель 6 (ВА1) с микропроцессорным расцепителем 7. К отводящим зажимам выключателя 6 подключена длинная воздушная (или кабельная) линия 8, к которой по всей ее длине, вплоть до конца длинной линии 9 подключены отводящие фидерные линии 10, 11 и 14. Фидерная линия 11 включает в себя фидерный выключатель 12 (ВА2) и подключенный к его отводящим зажимам электродвигатель 13. Фидерная линия 14 включает в себя фидерный выключатель 15 (ВАЗ) и подключенный к его отводящим зажимам электродвигатель 16.The inventive protection system (Fig. 1) includes a main current source 1 (power transformer), a disconnector 2, with which power is supplied from a transformer 1 to a distribution busbar 3, the exhaust busbars 4 and 5. A main switch is connected to the busbar 5 6 (BA1) with a microprocessor release 7. A long overhead (or cable) line 8 is connected to the outlet clamps of the switch 6, to which, along the entire length of it, up to the end of the long line 9, outlet feeder lines 10, 11 and 14 are connected The feeder line 11 includes a feeder switch 12 (BA2) and an electric motor connected to its outlet terminals 13. The feeder line 14 includes a feeder switch 15 (VAZ) and an electric motor 16 connected to its outlet terminals.

Кроме основного источника 1 система защиты имеет и резервный источник тока 17 и разъединитель 18 для подключения резервного источника к распределительному шинопроводу 3.In addition to the main source 1, the protection system has a backup current source 17 and a disconnector 18 for connecting a backup source to the distribution bus 3.

На фиг.2 приведены зависимости «силовой» функции цепи S{i2(t)} для разных значений cosφ. Из приведенных зависимостей видно, что максимальное значение «силовой» функции Smax{i2(t)) и ее минимальное значение Smin{i2(t) достаточно существенно отличаются при разных значениях cosφ цепи. Это значит, что по их значениям, а лучше всего по их соотношению можно достаточно точно и быстро определить величину cosφ цепи.Figure 2 shows the dependence of the "power" function of the circuit S {i 2 (t)} for different values of cosφ. It can be seen from the above dependences that the maximum value of the “power” function S max {i 2 (t)) and its minimum value S min {i 2 (t) are quite significantly different for different values of the cosφ of the circuit. This means that by their values, and best of all by their ratio, it is possible to determine the cosφ value of the circuit quite accurately and quickly.

На фиг.3 приведена зависимость коэффициента Ks, определяющего отношение максимального значения силовой функции к ее минимальному значению Ks=Smax{i2(t)}/Smin{i2(t)}, от величины cosφ. Если считать, что при пуске электродвигателя величина cosφ=0,7, а при удаленном КЗ на линии величина cosφ=0,3, то значение Ks для цепи с величиной cosφ=0,5 может быть принято критерием распознавания пуска двигателя или удаленного КЗ (если Ks≥1,4, то имеет место пуск электродвигателя, если Ks≤1,4, то имеет место удаленное КЗ).Figure 3 shows the dependence of the coefficient Ks, which determines the ratio of the maximum value of the force function to its minimum value Ks = S max {i 2 (t)} / S min {i 2 (t)}, on the value of cosφ. If we assume that when starting the electric motor, the value cosφ = 0.7, and with a remote short circuit on the line, cosφ = 0.3, then the value of Ks for a circuit with cosφ = 0.5 can be taken as a criterion for recognizing the starting of a motor or a remote short circuit ( if Ks≥1,4, then the motor starts, if Ks≤1,4, then there is a remote short circuit).

С учетом выбранного критерия распознавания удаленного КЗ или пускового тока рассмотрим работу системы защиты при разных режимах ее работы.Taking into account the selected recognition criterion for a remote short-circuit or inrush current, we consider the operation of the protection system under different modes of its operation.

Система защиты работает следующим образом.The protection system operates as follows.

Пусть в системе защиты, питаемой от основного источника тока 1 (фиг.4), произошло включение выключателя 6 и на линию 8 подано напряжение от источника тока. При этом все фидерные линии 10 и 11 к линии 8 остаются неподключенными (их фидерные выключатели отключены).Suppose that in the protection system powered by the main current source 1 (Fig. 4), the circuit breaker 6 was turned on and voltage from the current source was applied to line 8. Moreover, all feeder lines 10 and 11 to line 8 remain unconnected (their feeder switches are turned off).

Положение коммутационной аппаратуры, соответствующее указанному выше состоянию системы защиты, показано на левой стороне фиг.4. Пусть в момент включения выключателя 6 (или спустя некоторое время после его включения) возникло КЗ в конце длинной линии 8 (точка 9). При этом величина тока удаленного КЗ (Iкз) равна значению тока у ставки Isd расцепителя 7 магистрального выключателя 6. Так как при удаленном КЗ на линии значение cosφ равно 0,7, то характер изменения «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} будет иметь характер, показанный на фиг.4, а значение коэффициента Ks, характеризующего соотношение максимального значения «силовой» функции Smax{i2(t)} к минимальному значению Smin{i2(t), будет равно 1,2. Так как значение коэффициента Ks оказывается меньше 1,4, то автоматического увеличения значения тока уставки со значения Isd до Isd1 не происходит, а это значит, что под действием расцепителя 7 выключатель 6 отключит цепь. Коммутационное положение аппаратов системы защиты после возникновения удаленного КЗ (и его отключения) показано в правой части фиг.4.The position of the switching equipment corresponding to the above state of the protection system is shown on the left side of FIG. Suppose that at the moment of turning on the switch 6 (or some time after its inclusion) a short circuit occurred at the end of a long line 8 (point 9). The magnitude of the remote circuit current (I sc) equal to the current I sd at the rate of the release 7 of the main switch 6. Since for remote faults on the line cosφ value equal to 0.7, the behavior of the "power" chains characteristic S {i 2 ( t)} will have the character shown in Fig. 4, and the value of the coefficient Ks characterizing the ratio of the maximum value of the “power” function S max {i 2 (t)} to the minimum value S min {i 2 (t) will be 1 , 2. Since the value of the coefficient Ks turns out to be less than 1.4, there is no automatic increase in the set current value from the value I sd to I sd1 , which means that under the action of the release 7, switch 6 will disconnect the circuit. The switching position of the devices of the protection system after the occurrence of a remote short circuit (and its shutdown) is shown in the right part of figure 4.

Пусть в системе защиты (фиг.5) выключатель 6 включен и на линию 8 подано напряжение от источника тока. При этом все фидерные линии 10 и 11 остаются неподключенными к линии 8, их фидерные выключатели находятся в положении «отключено».Suppose that in the protection system (Fig. 5), the switch 6 is turned on and voltage is supplied to line 8 from the current source. Moreover, all feeder lines 10 and 11 remain unconnected to line 8, their feeder switches are in the “off” position.

Положение коммутационной аппаратуры, соответствующее указанному выше состоянию системы защиты, показано на левой стороне фиг.5. Пусть теперь включается фидерный выключатель 12 и начинается процесс пуска электродвигателя 13. При этом значение пускового тока Iпд в начальный момент оказывается больше значения тока уставки Isd расцепителя 7 выключателя 6.The position of the switching equipment corresponding to the above state of the protection system is shown on the left side of FIG. Let the feeder switch 12 turn on now and start the process of starting the electric motor 13. At that, the value of the starting current I PD at the initial moment is greater than the setting current I sd of the release 7 of the switch 6.

Так как при пуске электродвигателя значение cosφ цепи равно 0,3, то характер изменения «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} будет иметь характер, показанный на фиг.5, а значение коэффициента Ks, характеризующего соотношение максимального значения «силовой» функции Smaxi2(t) к минимальному значению Smini2(t), будет равно 2,7. Так как значение коэффициента Ks оказывается больше 1,4, то происходит автоматическое увеличение тока уставки от значения Isd до величины Isd1. В связи с тем, что значение токовой уставки Isd1 больше величины пускового тока Iпд, то выключатель 6 не отключится, запуск электродвигателя 13 произойдет успешно и будет обеспечена бесперебойность питания всех фидеров.Since when starting the electric motor the value of cosφ of the circuit is 0.3, the nature of the change in the “power” characteristic of the circuit S {i 2 (t)} will have the character shown in Fig. 5, and the value of the coefficient Ks characterizing the ratio of the maximum value of “power »Of the function S max i 2 (t) to the minimum value of S min i 2 (t) will be equal to 2.7. Since the value of the coefficient Ks turns out to be greater than 1.4, the setpoint current automatically increases from the value of I sd to the value of I sd1 . Due to the fact that the value of the current setting I sd1 is greater than the value of the starting current I PD , the switch 6 will not turn off, the start of the electric motor 13 will be successful and uninterrupted power supply of all feeders will be ensured.

Коммутационное положение магистрального и фидерных выключателей системы защиты в процессе запуска электродвигателя и после его запуска показано в правой части фиг.5.The switching position of the main and feeder circuit breakers of the protection system in the process of starting the motor and after starting it is shown in the right part of figure 5.

В рассмотренных выше случаях работы системы защиты при возникновения КЗ в конце линии (точка 9) или пуска электродвигателя 13, подключенного в начале линии, все фидерные линии 10 оставались неподключенными к линии 8. Это значит, что через выключатель 6 не протекал ток предыстории Iр, т.е. ток, обусловленный нагрузками остальных фидеров 10.In the above cases, the protection system when a short circuit occurs at the end of the line (point 9) or when the electric motor 13 is connected at the beginning of the line, all feeder lines 10 remain unconnected to line 8. This means that no history current I p passed through switch 6 , i.e. current due to the loads of the remaining feeders 10.

При протекании через выключатель 6 тока предыстории Iр значения коэффициента Ks будут отличаться от тех, которые были указаны выше для случая без учета тока предыстории (Ks=1,2 и 2,7). При этом возможны случаи, когда различие в величине Ks при запуске электродвигателя и удаленном КЗ будет не таким значительным, а значит селекция указанных случаев будет менее надежной.When the history current I p flows through the switch 6, the values of the coefficient Ks will differ from those that were indicated above for the case without taking into account the history current (Ks = 1.2 and 2.7). In this case, there may be cases where the difference in the value of Ks when starting the electric motor and remote short circuit will not be so significant, which means that the selection of these cases will be less reliable.

Для правильного анализа и последующей «отстройки» именно пусковых токов (или токов самозапуска) необходимо из хаотической картины общего полного тока в цепи вычленить только указанные выше токи, обусловленные пуском двигателей.For a proper analysis and subsequent “detuning” of inrush currents (or self-starting currents), it is necessary to isolate from the chaotic picture of the total total current in the circuit only the above currents caused by the starting of the motors.

Поэтому для обеспечения надежности системы защиты значение коэффициента Ks необходимо определять только для случаев трехфазных возмущающих токов и с учетом величины тока предыстории Iр. Для этого при определении величины коэффициента Ks под значениями токов в фазах i(t) следует принимать не абсолютные значения токов в фазах, а их превышение Δi(t) над токами предыстории ip(t). С учетом этого значение квадрата тока превышения в фазе Δi2(t) при определении коэффициента Ks определяется как разница текущих значений тока, зафиксированных во второй - i22(t) и в первый -i12(t) периоды изменения тока - Δi2(t)=i22(t)-i12(t). При этом значение тока в первый период i12(t) в данном случае и является током предыстории ip(t). При проведении анализа значения Ks для исключения случаев возникновения двухфазных или однофазных токов превышения проверяется трехфазность и симметричность цепи (мощные электродвигатели всегда трехфазные). Для такой проверки, например, может устанавливаться следующее ограничительное условие: действующие значения тока превышения в каждой из трех фаз за первый полупериод ΔIф должны быть не меньше 0,8 среднего значения суммы указанных токов во всех трех полюсах (ΔIф≥0,8∑ΔIф).Therefore, to ensure the reliability of the protection system, the value of the coefficient Ks must be determined only for cases of three-phase disturbing currents and taking into account the magnitude of the background current I p . For this, when determining the value of the coefficient Ks under the values of currents in phases i (t), one should not accept the absolute values of currents in phases, but their excess Δi (t) over currents of history i p (t). With this in mind, the value of the square of the excess current in the phase Δi 2 (t) when determining the coefficient Ks is determined as the difference between the current values of the current recorded in the second - i 2 2 (t) and in the first - i 1 2 (t) periods of current change - Δi 2 (t) = i 2 2 (t) -i 1 2 (t). Moreover, the current value in the first period i 1 2 (t) in this case is the current of the history i p (t). When analyzing the values of Ks to exclude cases of the occurrence of two-phase or single-phase overcurrent currents, the three-phase and symmetry of the circuit are checked (powerful electric motors are always three-phase). For such a check, for example, the following restrictive condition can be established: the effective values of the overcurrent current in each of the three phases for the first half-time ΔIf must be at least 0.8 of the average value of the sum of the indicated currents in all three poles (ΔI f ≥0.8∑ΔI f ).

Могут быть использованы и другие известные способы идентификации трехфазного тока в цепи.Other known methods for identifying a three-phase current in a circuit can be used.

Реализация указанного алгоритма определения действующего значения тока и мгновенных значений превышения тока i2(t) в сравнении с током предыстории ip(t), а также с идентификацией трехфазного тока в цепи не представляет сложности при использовании в расцепителях микропроцессорной элементной базы.The implementation of the indicated algorithm for determining the effective current value and instantaneous values of the excess current i 2 (t) in comparison with the background current i p (t), as well as with the identification of a three-phase current in the circuit, is not difficult when microprocessor based components are used in releases.

С учетом вышеизложенного на фиг.6 приведен соответствующий алгоритм реализации микропроцессорным расцепителем выключателя функции защиты цепей от удаленных КЗ путем «отстройки» от пусковых токов электродвигателей, основанной на анализе значений коэффициента Ks.In view of the foregoing, Fig. 6 shows the corresponding algorithm for the implementation by the microprocessor release of the circuit breaker of the function of protecting the circuits from remote faults by "detuning" from the starting currents of the electric motors, based on the analysis of the values of the coefficient Ks.

Алгоритм работы микропроцессорного расцепителя предусматривает выполнение следующих операций и их последовательность:The microprocessor trip operation algorithm provides for the following operations and their sequence:

1. Скользящее, с вытеснением предыдущих значений запоминание токов «предыстории» (iрл; ipc и iрп) за предыдущий период (поз.1).1. Moving, with the crowding out of previous values, memorizing the currents of "history" (i p ; i pc and i pp ) for the previous period (item 1).

2. Скользящее, с вытеснением предыдущих значений определение действующих значений фазного тока (4) в каждом из полюсов выключателя (поз.2).2. Sliding, with the displacement of the previous values, the determination of the effective values of the phase current (4) in each of the poles of the switch (pos.2).

3. Определение тока превышения Δi и квадратов S(Δi2) в трех полюсах выключателя (поз.3).3. Determination of excess current Δi and squares S (Δi 2 ) in the three poles of the switch (item 3).

4. Определение текущего значения коэффициента Ks (поз.4).4. Determination of the current value of the coefficient Ks (item 4).

5. Проверка граничного условия наличия в цепи трехфазного тока - определение действующего значения тока превышения ΔIф в каждой из фаз и сравнение их со средним значением токов всех трех фаз (поз.5).5. Checking the boundary condition for the presence of a three-phase current in the circuit — determining the effective value of the excess current ΔI f in each phase and comparing them with the average current value of all three phases (item 5).

6. Сравнение текущего значения Ks с его граничным значением (Ks=1,4) и при условии Ks>1,4 выработка управляющего сигнала на узел суммирования (поз.6).6. Comparison of the current value of Ks with its boundary value (Ks = 1.4) and under the condition Ks> 1.4, the generation of a control signal to the summing unit (item 6).

7. Операция суммирования сигнала с узлов 5 и 6 и выработка управляющего сигнала по логической схеме «И» и «И» для увеличения токовой уставки (поз.7)7. The operation of summing the signal from nodes 5 and 6 and generating a control signal according to the logic circuit “And” and “And” to increase the current setting (pos. 7)

8. Формирование увеличенной токовой уставки Isd1 (поз.8);8. Formation of the increased current setting I sd1 (pos. 8);

9. Сравнение значения тока в цепи Iф со значением токовой уставки Isd1 и при условии превышения им величины уставки выработка управляющего сигнала на узел формирования управляющего сигнала на исполнительный элемент расцепителя (поз.9).9. Comparison of the current value in the circuit I f with the value of the current setpoint I sd1 and, if it exceeds the setpoint value, generating a control signal to the control signal generating unit to the release actuator (pos. 9).

10. Выработка (при необходимости) управляющего сигнала на срабатывание исполнительного элемента.10. Development (if necessary) of a control signal for actuator actuation.

Случай возникновения токов самозапуска возможен при переводе питания цепи с основного источника 1 (фиг.1) на резервный 17 и включение разъединителя 18. Так как повторное включение магистрального шинопровода под напряжение происходит с определенной задержкой времени, происходит режим самозапуска электродвигателей Д1 и Д2.The occurrence of self-starting currents is possible when the circuit power is transferred from the main source 1 (Fig. 1) to the backup 17 and the disconnector 18 is turned on. Since the main busbar is switched on again with voltage with a certain time delay, the self-starting mode of electric motors D 1 and D 2 occurs.

С учетом указанных исходных условий состояние системы защиты после включения резервного питания будет таким, как это показано на фиг.7 слева.Given the specified initial conditions, the state of the protection system after turning on the backup power will be as shown in Fig. 7 on the left.

Так как при самозапуске электродвигателей значение cosφ цепи равно 0,3, то характер изменения «силовой» характеристики цепи S{i2(t)} будет иметь характер, показанный на фиг.7, а значение коэффициента Ks, характеризующего соотношение максимального значения «силовой» характеристики Smaxi2(t) к минимальному значению Smini2(t), будет равно 2,7. Так как значение коэффициента Ks оказывается больше 1,4, а ток предыстории Iр при самозапуске равен нулю, происходит автоматическое увеличение тока уставки от значения Isd до величины Isd2. В связи с тем, что значение токовой уставки Isd2 больше величины тока самозапуска Iсз, то выключатель 6 не отключится, запуск электродвигателя 13 произойдет успешно и будет обеспечена бесперебойность питания всех фидеров.Since during self-starting of electric motors the value of cosφ of the circuit is 0.3, the nature of the change in the “power” characteristics of the circuit S {i 2 (t)} will have the character shown in Fig. 7, and the value of the coefficient Ks characterizing the ratio of the maximum value of “power »Characteristics S max i 2 (t) to the minimum value of S min i 2 (t), will be equal to 2.7. Since the value of the coefficient Ks turns out to be more than 1.4, and the background current I p during self-start is zero, an automatic increase in the set current from I sd to I sd2 occurs . Due to the fact that the value of the current setting I sd2 is greater than the value of the self-starting current I sz , the switch 6 will not turn off, the motor 13 will start up successfully and uninterrupted power supply to all feeders will be ensured.

Коммутационное положение магистрального В1 и фидерных выключателей В2 и В3 системы защиты в процессе запуска электродвигателя и после его запуска показано в правой части фиг.7.The switching position of the main B 1 and feeder switches B 2 and B 3 of the protection system in the process of starting the electric motor and after it is started is shown in the right part of Fig. 7.

Алгоритм реализации микропроцессорным расцепителем выключателя функции защиты цепей от удаленных КЗ путем «отстройки» от токов самозапуска электродвигателей, основанной на анализе значений Ks, приведен на фиг.8:The algorithm for the implementation by the microprocessor release of the circuit breaker of the function of protecting the circuits from remote faults by means of "detuning" from the self-starting currents of electric motors based on the analysis of Ks values is shown in Fig. 8:

1. Скользящее, с вытеснением предыдущих значений определение мгновенных значений тока в фазах (iл; iс и iп) (поз.1).1. Moving, with the crowding out of previous values, the determination of instantaneous current values in phases (i l ; i s and i p ) ( item 1 ).

2. Скользящее, с вытеснением предыдущих значений определение действующих значений фазного тока (Iф) в каждом из полюсов выключателя (поз.2).2. Sliding, with the displacement of the previous values, the determination of the effective values of the phase current (I f ) in each of the poles of the switch (pos.2).

3. Определение суммы квадратов тока S(i2) в трех полюсах выключателя (поз.3).3. Determination of the sum of squares of current S (i 2 ) in the three poles of the switch (item 3).

4. Определение текущего значения коэффициента Ks (поз.4).4. Determination of the current value of the coefficient Ks (item 4).

5. Проверка граничного условия: наличия в цепи тока предыстории Iр (поз.5) и выработка управляющего сигнала при Iр=0.5. Checking the boundary conditions: the presence in the current circuit of the history of I p (5) and the development of a control signal at I p = 0.

6. Сравнение текущего значения Ks с граничным его значением (1,4) и при условии Ks≥1,4 выработка управляющего сигнала на узел суммирования (поз.6);6. Comparison of the current value of Ks with its boundary value (1.4) and under the condition K s ≥1.4, the generation of a control signal to the summing unit (item 6);

7. Операция суммирования сигнала с узлов 5 и 6 и выработка управляющего сигнала по логической схеме «И» и «И» для увеличения токовой уставки (поз.7).7. The operation of summing the signal from nodes 5 and 6 and generating a control signal according to the logic circuit “AND” and “AND” to increase the current setting (pos. 7).

8. Формирование увеличенной токовой уставки Isd2, (поз.8).8. Formation of the increased current setting I sd2 , (pos. 8).

9. Сравнение значения тока в цепи Iф со значением токовой уставки Isd2 и при условии превышения им величины уставки выработка управляющего сигнала на узел формирования управляющего сигнала на исполнительный элемент расцепителя (поз.9).9. Comparison of the current value in the circuit I f with the value of the current setting I sd2 and, if it exceeds the set value, generating a control signal to the control signal generating unit to the release actuator (pos. 9).

10. Выработка (при необходимости) управляющего сигнала на срабатывание исполнительного элемента.10. Development (if necessary) of a control signal for actuator actuation.

Таким образом, анализ мгновенных значений токов, протекающих через расцепитель выключателя, а именно суммы квадратов токов всех трех фаз S{i2(t)}, позволяет обеспечить защиту электрических цепей от удаленных КЗ, сохраняя при этом возможность нормального запуска электродвигателей даже в тех случаях, когда их пусковые токи Iпд или токи самозапуска Iсз больше тока удаленного КЗ.Thus, the analysis of the instantaneous values of the currents flowing through the circuit breaker, namely the sum of the squares of the currents of all three phases S {i 2 (t)}, allows you to protect electrical circuits from remote short-circuit, while maintaining the ability to start the motors normally even in those cases when their starting currents I PD or self-starting currents I sz are greater than the current of the remote fault.

В сравнении с ближайшим аналогом - системой защиты длинных линий, в которых для защиты от удаленных КЗ ограничиваются только выбором минимальной уставки срабатывания расцепителя выключателя и тем самым снижают вероятность бесперебойности питания в случае запуска мощных электродвигателей, заявляемая система обеспечивает как надежность защиты от удаленных КЗ, так и бесперебойность питания в случае запуска мощных электродвигателей.In comparison with the closest analogue, the long-line protection system, in which, for protection against remote short-circuiting, they are limited only to choosing the minimum setting for the trip of the circuit breaker and thereby reduce the likelihood of uninterrupted power supply in the event of the start of powerful electric motors, the claimed system provides both reliable protection against remote short-circuit and uninterrupted power supply in the event of the launch of powerful electric motors.

Источники информацииInformation sources

1. Будзко И.А. и др. «Электроснабжение сельского хозяйства». - М.: Агропромиздат, 1990 г., с.190-196.1. Budzko I.A. and others. "Electricity supply in agriculture." - M .: Agropromizdat, 1990, p.190-196.

2. Патент РФ №2259623, Н02Н 7/00, Н01Н 73/00, заявл. 27.04.2004, опубл. 27.08.2005 (бюл. №24).2. RF patent №2259623, Н02Н 7/00, Н01Н 73/00, application 04/27/2004, publ. 08/27/2005 (bull. No. 24).

Claims (1)

Система защиты разветвленных трехфазных электрических цепей от токов удаленных коротких замыканий, содержащая аппарат защиты с датчиками тока и с полупроводниковым расцепителем, имеющим устройство для сравнения протекающего через аппарат тока с величиной токовой уставки по току короткого замыкания Isd и выполненным с возможностью установки нижнего уровня уставок Isd в пределах 1,5-3 рабочего тока аппарата Ir, подключенную к отводящим зажимам аппарата защиты длинную магистральную электрическую линию, к которой по всей ее длине подсоединены фидерные линии с разными видами нагрузок, в том числе и с электродвигателями, при этом величина тока короткого замыкания в конце магистральной линии Iкз равна или меньше значения пускового тока электродвигателя Iпд, подсоединенного к магистральной линии в ее начале или в середине, но больше или равна значению тока уставки Isd-(Iпд≥Iкз≥Isd), отличающаяся тем, что расцепитель аппарата защиты дополнительно содержит узел контроля суммы квадратов токов всех трех фаз {Si2(t)} и сравнения соотношения максимального значения указанной суммы квадратов токов {Smaxi2(t)} к его минимальному значению {Smini2(t)} в первый период возникновения тока большего уставки Isd, а также логический узел, который при условии, если указанное соотношение, выраженное коэффициентом Ks={Smaxi2(t)}/{Smini2(t)}, равно или больше 1,4 (Ks≥1,4), автоматически увеличивает значение тока уставки Isd до значения Lsd1, равного 1,1÷1,5 величины пускового тока Iпд электродвигателя - Isd↑{Isd1=(1,l÷1,5)Iпд} A system for protecting branched three-phase electrical circuits against remote short-circuit currents, comprising a protection device with current sensors and a semiconductor release having a device for comparing the current flowing through the device with the value of the short-circuit current setting I sd and configured to set the lower level of settings I sd within 1.5-3 working device current I r, connected to the outlet terminals of the protection apparatus of the electrical length of the main line, to which over its entire length is connected us feeder lines with different types of loads, including electric motors, the value of short-circuit current at the end of the main line I sc is equal to or less than the starting current of the motor I PD connected to the main line at the beginning or in the middle, but most or equal to the setpoint current I sd - (I pd ≥I kOe ≥I sd), characterized in that the trip unit protection apparatus further comprises a sum of squares of the control part of all three phase currents {Si 2 (t)} and comparing the ratio of the maximum value of said sum to adratov currents {S max i 2 (t)} to its minimum value {S min i 2 (t)} in the first period of occurrence of a current greater setpoint I sd, and logic that, provided that said ratio, expressed as the coefficient K s = {S max i 2 (t)} / {S min i 2 (t)}, equal to or greater than 1.4 (K s ≥1.4), automatically increases the value of the set current I sd to the value L sd1 equal to 1.1 ÷ 1.5 inrush current values I of the motor nq - I sd ↑ {I sd1 = ( 1, l ÷ 1,5) I nq}
RU2007111287/09A 2007-03-27 2007-03-27 Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents RU2353015C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007111287/09A RU2353015C2 (en) 2007-03-27 2007-03-27 Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007111287/09A RU2353015C2 (en) 2007-03-27 2007-03-27 Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007111287A RU2007111287A (en) 2008-10-10
RU2353015C2 true RU2353015C2 (en) 2009-04-20

Family

ID=39927143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007111287/09A RU2353015C2 (en) 2007-03-27 2007-03-27 Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2353015C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510768C1 (en) * 2012-11-13 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Курский электроаппаратный завод" (ЗАО "КЭАЗ") Method of protection from currents of remote short circuits
RU2667064C1 (en) * 2017-06-02 2018-09-14 Александр Евгеньевич Бондаренко Method for protecting three-phase network against overloading and short circuit

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078489A (en) * 1998-08-20 2000-06-20 General Electric Company Method for performing instantaneous protection in a trip unit
US6282499B1 (en) * 1998-12-28 2001-08-28 General Electric Company Method of detecting manual trips in an intelligent electronic device
RU2259623C1 (en) * 2004-01-22 2005-08-27 Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" Selective protective system for forked electric circuits

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6078489A (en) * 1998-08-20 2000-06-20 General Electric Company Method for performing instantaneous protection in a trip unit
US6282499B1 (en) * 1998-12-28 2001-08-28 General Electric Company Method of detecting manual trips in an intelligent electronic device
RU2259623C1 (en) * 2004-01-22 2005-08-27 Закрытое Акционерное Общество "Электрические Низковольтные Аппараты И Системы" Selective protective system for forked electric circuits

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510768C1 (en) * 2012-11-13 2014-04-10 Закрытое акционерное общество "Курский электроаппаратный завод" (ЗАО "КЭАЗ") Method of protection from currents of remote short circuits
RU2667064C1 (en) * 2017-06-02 2018-09-14 Александр Евгеньевич Бондаренко Method for protecting three-phase network against overloading and short circuit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007111287A (en) 2008-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113557646B (en) Method and device for protecting an electrical load
CN110794355B (en) Bus current transformer disconnection identification method, differential protection method and device
CA2910749A1 (en) Method of tripping a circuit interrupter in a back fed configuration
CN110098596A (en) A kind of identification of reactor current transformer disconnection, differential protecting method and device
EP1569314B1 (en) Automatic reset device particularly for residual current-operated circuit breakers and the like
RU2353015C2 (en) Multiple three-phase electric circuits protection system from remote short circuit currents
CN110320432A (en) Single-phase wire break fault detection and guard method and system
EP1981141A2 (en) Method in connection with protective relay and protective relay
US7265957B2 (en) Restoring electrical load to distribution feeder circuits
CN106207973B (en) Motor protection method and apparatus
CN119651507A (en) Distribution line short-circuit fault processing device using voltage and current time series information
RU2311699C2 (en) Method and device for protecting power distribution networks against arcing short circuits
JP2007209151A (en) Distribution system loop operation system and method
CN113678336B (en) Method and device for controlling solid-state circuit breaker and solid-state circuit breaker
CN111049098B (en) Short-circuit fault protection device and method
CN108475917B (en) Overvoltage protection device of variable speed power generation system
CN112290508A (en) Device for preventing CT secondary circuit ground connection leads to protection maloperation
RU2759512C1 (en) Device for directed adaptive current cutoff of electric motors
CN114420428B (en) Three-phase voltage transformer with automatic load shedding function in case of single-phase line disconnection
CN103579988B (en) Prevent multiple electrical equipments for electrically activating a short-circuit protection system and the system containing protection
CN207475174U (en) A kind of coincidence brake control device of breaker
UA81981C2 (en) System for protection of branched three phase electrical circuits from distant short circuits
CN117154694A (en) Intelligent alternating current power supply device and implementation method
CN119171385A (en) A busbar overcurrent protection configuration method, device and medium for a subway power supply system
CN116316397A (en) Electrical protection system and method with improved selectivity

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100328