Защита линий электропередачи по току носителя

Схема защиты посредством несущего тока для линий электропередачи

Схема защиты посредством несущего тока в основном используется для защиты длинных линий электропередачи. В отличие от традиционных методов защиты, которые фокусируются на сравнении фактических значений тока, эта схема работает путем сравнения фазовых углов токов на двух концах линии. На основе фазового соотношения можно точно определить, происходит ли повреждение внутри защищаемого участка линии (внутреннее повреждение) или вне его (внешнее повреждение). Канал связи посредством несущего тока, являющийся важным компонентом этой системы защиты, состоит из четырех основных элементов: передатчика, приемника, оборудования для согласования и линейного ловушки.

Приемник несущего тока предназначен для приема несущего тока, передаваемого передатчиком, расположенным на противоположном конце линии. После приема он преобразует этот несущий ток в постоянное напряжение (DC). Это постоянное напряжение служит управляющим сигналом, который может использоваться реле или другими электрическими цепями для выполнения конкретных защитных функций. Заметим, что при отсутствии приема несущего тока выходное напряжение приемника падает до нуля, указывая на нарушение канала связи или возможное изменение состояния работы системы.

Линейная ловушка, расположенная между шиной и соединением конденсатора связи с линией электропередачи, представляет собой параллельную LC-сеть (индуктивность-конденсатор), тщательно настроенную на резонанс на высоких частотах. Ее основная функция — ограничивать несущий ток внутри защищаемого участка линии. Таким образом, она эффективно предотвращает помехи от других соседних каналов несущего тока, обеспечивая целостность и точность работы системы защиты. Кроме того, линейная ловушка играет важную роль в минимизации потерь сигнала несущего тока к соседним энергетическим цепям, тем самым повышая общую надежность канала связи посредством несущего тока и связанных с ним защитных функций.

Защита посредством несущего тока: Компоненты и методы

Конденсатор связи выполняет двойную функцию в системе защиты посредством несущего тока. Он подключает оборудование высокой частоты к одному из проводников линии, позволяя передавать сигналы несущего тока. В то же время он изолирует энергетическое оборудование от высокого напряжения линии электропередачи. В нормальных условиях работы электрический ток протекает только через проводник линии. Однако, когда речь идет о высокочастотном несущем токе, он циркулирует по проводнику линии, оборудованному высокочастотными ловушками, проходя через конденсатор ловушки, а затем к земле.

Методы защиты посредством несущего тока

Существует несколько методов защиты посредством несущего тока, и два основных вида — это защита по направлению и защита по фазе. Эти методы подробно описаны ниже:

1. Защита по направлению

В схеме защиты по направлению механизм защиты основан на сравнении направления потока мощности при повреждении на двух концах линии электропередачи. Защитные реле работают только тогда, когда мощность на обоих концах линии течет от шины к линии. После сравнения направлений реле-пилот посредством несущего тока передает информацию о том, как реагируют реле направления на противоположном конце на короткое замыкание.

Реле, расположенные на обоих концах линии, совместно работают, чтобы изолировать повреждение от шины. В случае внутреннего повреждения в защищаемом участке поток мощности направлен в защитную сторону. Напротив, при внешнем повреждении поток мощности направлен в противоположную сторону. Во время повреждения простой сигнал передается посредством реле-пилота от одного конца линии к другому. Схемы защиты реле-пилота, используемые для защиты линий электропередачи, в основном можно разделить на два типа:

• Схема блокировки посредством несущего тока: Эта схема ограничивает работу реле. Она функционирует, блокируя повреждение, прежде чем оно войдет в защищаемый участок электрической системы. Схема блокировки посредством несущего тока высоко ценится за свою надежность, так как она эффективно защищает оборудование системы от возможного повреждения.

• Схема разрешающей блокировки: В отличие от схемы блокировки, эта защитная схема позволяет току повреждения войти в защищаемый участок системы.

2. Защита по фазе посредством несущего тока

Система защиты по фазе посредством несущего тока сосредоточена на сравнении фазового соотношения между током, входящим в зону пилотирования, и током, покидающим защищаемую зону. Заметим, что она не включает сравнение величин этих токов. Этот метод защиты в основном предоставляет основную или первичную защиту, и, следовательно, необходимо дополнить его резервной защитой. Схема цепи защиты по фазе посредством несущего тока показана на приведенном ниже рисунке.

Принцип работы и преимущества защиты посредством несущего тока

Трансформаторы тока (ТТ), установленные на линии электропередачи, питают сеть. Эта сеть преобразует выходной ток от ТТ в однофазное синусоидальное выходное напряжение. Это напряжение затем подается как в передатчик несущего тока, так и в сравнивающее устройство. Аналогично, выход приемника несущего тока также направляется в сравнивающее устройство. Сравнивающее устройство играет ключевую роль в управлении работой вспомогательного реле, которое, в свою очередь, запускает отключение выключателя линии электропередачи, когда это необходимо.

Преимущества защиты посредством несущего тока

Схемы защиты посредством несущего тока предлагают несколько значительных преимуществ, которые описаны ниже:

• Совместная и быстрая работа выключателей: Одним из ключевых преимуществ является возможность быстрого и одновременного отключения выключателей на обоих концах линии электропередачи. Это координированное действие обеспечивает быструю изоляцию повреждений, минимизируя продолжительность аномальных условий в электрической системе.

• Эффективное устранение повреждений: Система обладает быстрым процессом устранения повреждений. Быстро прерывая поток тока повреждения, она эффективно предотвращает серьезные воздействия на электрическую систему, снижая риск повреждения оборудования и поддерживая стабильность системы.

• Интегрированная система сигнализации: Защита посредством несущего тока исключает необходимость в отдельных сигнальных проводах. Вместо этого сами линии электропередачи используются для передачи как электроэнергии, так и сигналов связи. Это упрощает общую конструкцию системы, снижает затраты на установку и минимизирует потенциальные помехи сигналов от внешних источников.

• Ультрабыстрое отключение: Она позволяет выключателям на обоих концах линии отключиться всего за один-три цикла. Такое крайне быстрое время реакции критически важно для защиты современных, высокопроизводительных электрических систем и обеспечения надежного снабжения электроэнергией.

• Совместимость с современным оборудованием: Система защиты посредством несущего тока высоко совместима с современными быстродействующими выключателями. Эта синергия позволяет еще более эффективной и надежной релейной защите, повышая общую производительность и защитные возможности электрической сети.

• Многоцелевое применение: Исторически технология передачи данных по линиям электропередачи широко использовалась для различных целей, включая дистанционное управление, телефонную связь, телеметрию и релейную защиту. Эта универсальность делает ее ценным активом в электрических энергетических системах, позволяя интегрировать множество функций в рамках одной инфраструктуры.