Бибппотечка электротехника
Н. И. Овчаренко
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА ЛИНИЙ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
ВН И СВН
(часть 2)
ПРИЛОЖЕНИЕ К ЖУРНАЛУ
ЭНЕРГЕТИК
Вниманию специалистов
Вышли в свет следующие выпуски
“Библиотечки электротехника
Воротницкий В. Э. Потери электроэнергии в электрических се-
тях: анализ и опыт снижения.
Овчаренко Н. И. Цифровые аппаратные и программные элемен-
ты микропроцессорной релейной защиты и автоматики энергосис-
тем.
Шабад М. А. Делительные защиты — автоматика деления при
авариях.
Панфилов В. А. Аналоговые методы и средства электрических
измерений.
Удрис А. П. Векторные диаграммы и их использование при на-
ладке и эксплуатации устройств релейной защиты и автоматики
(части 1 и 2).
Киреева Э. А. Современные средства контроля и измерения в
электроснабжении (Справочныне материалы. Части 1 и 2).
Иноземцев Е. К. Подшипниковые узлы электродвигателей, эксп-
луатирующихся на электростанциях (части 1 и 2).
Соловьев А. Л. Защита асинхронных электрических двигателей
напряжением 0,4 кВ.
Подписку можно оформить в любом почтовом отделении связи по
объединенному каталогу “ПРЕССА РОССИИ”. Том 1. Российские
и зарубежные газеты и журналы.
Индексы “Библиотечки электротехника”
— приложения к журналу “Энергетик”
88983 — для предприятий и организаций;
88982 — для индивидуальных подписчиков.
Адрес редакции
журнала “Энергетик”:
115280, Москва, ул. Автозаводская, д. 14/23.
Телефон (495) 675-19-06
E-mail: energetick@mail.ru
Библиотечка электротехника
— приложение к журналу “Энергетик ”
MtU/jl.
Основана в июне 1998 г.
Выпуск 5 (101)
Н. И. Овчаренко
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА ЛИНИЙ
ЭЛ ЕКТРОП ЕРЕДАЧ И
ВН И СВН
(часть 2)
Москва
НТФ “Энергопрогресс”, ‘
2007
ИиГРЭС
3HepreTg’vy4HO_
ТЕХНИЧЕСКАЯ
БИБЛИОТЕКА
УДК 621.316.925.4
ББК 3127-05
0-35
Главный редактор журнала “Энергетик” А. Ф. ДЬЯКОВ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
“Библиотечки электротехника”
В. А. Семенов (председатель), И. И. Батюк (зам. председателя),
Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев,
В. А. Забегалов, В. X. Ишкин, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев,
Н. В. Лисицын, Л. Г. Мамиконянц, |Л. Ф. Плетнев], В. И. Пуляев,
Ю. В. Усачев, М. А. Шабад
Овчаренко Н. И.
0-35 Микропроцессорная релейная защита и автоматика ли-
ний электропередачи ВН и СВН. Часть 2. — М.: НТФ
“Энергопрогресс”, 2007. — 48 с: ил. [Библиотечка электро-
техника, приложение кжурналу “Энергетик”; Вып. 5 (101)].
Изложены принципы действия, особенности и техническая реализа-
ция разработанных научно-производственным предприятием ООО
НПП “ЭКРА”, исследовательским центром ООО “ИЦ “БРЕСЛЕР” и
научно-техническим центром “НТЦ “Механотроника” микропроцес-
сорных, высокочастотных фильтровой направленной, дифференциаль-
но-фазной, дистанционной и токовой направленной нулевой последо-
вательности защит, интегрированных с трехфазным и однофазным авто-
матическим повторным включением и микропроцессорной автомати-
кой ограничений напряжений на линиях электропередачи, разработан-
ной ОАО “Институт “Энергосетьпроект”.
ISSN 0013-7278	© НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”, 2007
Предисловие
Особенности сложного и динамичного процесса производства,
передачи и распределения электроэнергии обусловили развитие его
автоматизации с самого начала становления электроэнергетики.
Технические средства автоматизации непрерывно совершенствова-
лись на основе развития электромеханической, электромагнитной,
полупроводниковой, интегральной микроэлектронной аналоговой
и цифровой, особенно микропроцессорной, элементной базы [1].
В настоящее время происходит всеобщий переход от традицион-
ных автоматических устройств к современным микропроцессор-
ным интегрированным автоматическим устройствам управления
нормальным режимом и противоаварийного управления электро-
энергетическими объектами и автоматизированным системам управ-
ления (АСУ) электрическими станциями, электроэнергетическими
системами (ЭЭС), их объединениями (ОЭС) и Единой энергосисте-
мой (ЕЭС) страны.
В последние годы отечественными электроэнергетическими на-
учно-исследовательскими и научно-техническими организациями
интенсивно разрабатывалась, совершенствовалась и внедрялась в
эксплуатацию микропроцессорная автоматика и релейная зашита.
Особенно интенсивно развивается отечественная интегрирован-
ная микропроцессорная техника противоаварийного управления
процессом производства, передачи и распределения электроэнер-
гии — релейная зашита и противоаварийная автоматика.
Разработана интегрированная микропроцессорная релейная за-
щита и автоматика не только электроэнергетических объектов на-
пряжением до 35 кВ [3, 4], но и присоединений высокого и сверхвы-
сокого напряжений.
Научно-производственным предприятием ООО НПП “ЭКРА”,
исследовательским и научно-техническими центрами “ИЦ “БРЕС-
ЛЕР” и “НТЦ “Механотроника” поставляются фильтровая направ-
ленная обратной последовательности и дифференциально-фазная
высокочастотные защиты, дистанционная и токовая направленная
55
нулевой последовательности зашиты линий электропередачи на-
пряжением до 330 кВ, интегрированные с трехфазным автоматиче-
ским повторным включением (АПВ) линий [5 — 9].
Особым достижением является выпуск ООО НПП “ЭКРА” (ру-
ководитель разработок Н. А. Дони) и “ИЦ “БРЕСЛЕР” (руководи-
тель разработок Ю. Я. Лямец) дифференциально-фазной высоко-
частотной дистанционной и токовой направленной нулевой после-
довательности зашит [18 — 21], интегрированных с однофазным
АПВ линий электропередачи сверхвысокого напряжения с конт-
ролем погасания электрической дуги и успешности включения
отключенного провода линии с одного конца, разработанным фи-
лиалом ОАО “НТЦ Электроэнергетика” ВНИИЭ [10].
Государственным унитарным предприятием “Всероссийский
электротехнический институт им. В. И. Ленина” (ГУП ВЭИ) и ОАО
“Институт “Энергосетьпроект” разрабатывается новое поколение
микропроцессорной автоматики предотвращения нарушения
устойчивости электроэнергетических систем. В ОАО “Институт
“Энергосетьпроект” создана новая по принципу действия автома-
тика ликвидации асинхронного режима и разработана автоматика
ограничений повышения напряжения на электроэнергетических
объектах сверхвысокого напряжения [13].
Целью настоящего издания является способствование внедре-
нию в технику релейной зашиты и противоаварийной автоматики
отечественных разработок вместо зарубежных аналогов.
Замечания и пожелания по брошюре
просим направлять по адресу:
115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23.
Редакция журнала “Энергетик”.
Автор
56
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Микропроцессорная релейная защита
линий электропередачи высокого
и сверхвысокого напряжения
1.5.	МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ДИСТАНЦИОННАЯ
И ТОКОВАЯ НАПРАВЛЕННАЯ НУЛЕВОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Микропроцессорные дистанционная и токовая направленная
нулевой последовательности зашиты, интегрированные с однофаз-
ным автоматическим повторным включением, выпускаются ООО
НПП “ЭКРА” в виде шкафов ШЭ1027 521 [8]. Они применяются
или в качестве основных, поскольку используют высокочастотный
канал связи для ускорения действия на отключение, или резервных
защит при наличии на линии дифференциально-фазной высокоча-
стотной защиты ШЭ1027 582 либо “БРЕСЛЕР ШЛ 2704.52” (см.
рис. 1.1, ч. 1).
Дистанционная защита. Основными измерительными органами дис-
танционной защиты по принципу ее действия являются комплексы
программных измерительных реле сопротивления, вычисляющие
сопротивление линий от места установки защиты до места КЗ по
соотношениям:
•	междуфазных напряжений и разностей фазных токов — трех-
фазные комплексы измерительных реле от междуфазных КЗ;
•	фазных напряжений и сумм фазных токов и тока нулевой после-
довательности — трехфазные комплексы измерительных реле от КЗ
на землю.
Дистанционная защита трехступенчатая:
•	первая ступень охватывает не менее трех четвертей длины защи-
щаемой линии, практически мгновенно действующая;
57
•	вторая ступень защищает с запасом всю длину линии с минима-
льной выдержкой времени;
•	третья ступень служит для дальнего резервирования, отстроена
только от минимального сопротивления в наиболее тяжелом рабо-
чем режиме, с максимальной выдержкой времени действия на
отключение.
Для обеспечения высокой надежности действия на отключение
при близких к месту установки защиты КЗ, т.е. при практически ну-
левых действующих значениях междуфазных напряжений, при ко-
торых измерительные реле первой ступени “PC I ступени” (см.
рис. 1.18) могут срабатывать лишь кратковременно благодаря запо-
минанию (на два-три периода) напряжения нормального режима
(срабатывать “по памяти”), в защите предусмотрен комплекс из трех
дополнительных измерительных реле сопротивления “PC дополн. ”
с характеристиками срабатывания, охватывающими начало
координат.
Характеристики срабатывания измерительных реле сопротивле-
ния, формируемые свойственными вычислительной технике спосо-
бами, различны. Они имеют многоугольную форму (рис. 1.17).
Характеристики направленных реле первой — третьей ступеней рас-
положены в верхней полуплоскости, а дополнительной, обеспечи-
вающей “подхват” кратковременного срабатывания “по памяти”
измерительного реле первой ступени при близких трехфазных КЗ,
— в верхней полуплоскости (совпадает с характеристикой второй
ступени), но охватывает начало координат и часть нижней полупло-
скости комплексного сопротивления.
Устанавливаемые реактивные сопротивления срабатывания Х1ст,
и Л|11ст (уставки), приведенные ко вторичным цепям первич-
ных измерительных трансформаторов напряжения и тока, находят-
ся в диапазоне 1 — 500 Ом.
Активные составляющие уставок Я[ст, А[1ст, Ац1ст и углы наклона
характеристик <р[, <р2, <р3, учитывающие переходные сопротивления в
местах КЗ и угол сопротивления линии <рл, также могут изменяться в
широких пределах: л/4 < <рх < л/2; —л/2 < <Р2<1, п> < 0, 0 < <р2(Ш) <
< л/2 и л/2 < (<Рз(15 ц), <Рз(1П)) < л.
Сопротивления срабатывания измерительных реле ограничива-
ются аналогичными (1.4), (1.5) (см. ч. 1) неравенствами.
Дистанционная защита использует и сигналы программных мак-
симальных реле фазных токов [блокирующих реле тока БРТ
(рис. 1.18)] с минимальными (несколько процентов номинального
тока нагрузки линии) токами срабатывания, не разрешающими
формировать защитой управляющие воздействия на выключатель
58
Рис. 1.17. Характеристики срабатывания PC дистанционной защиты
линии после отключения одного провода линии при однофазных
КЗ на землю — логические операции совпадения (И) сигналов
“PC от КЗ на землю ”и от БРТ(элементы DX90, DX91, DX92 [20]) или
в цикле ОАПВ — операции совпадения (И) сигналов измеритель-
ных реле сопротивления всех трех ступеней и сигналов БРТ
(DX12— DX14\ DX19— DX21 и DX23 — DX25). Нулевые (неразреша-
ющие) логические сигналы БРТ формируются одним из возвраща-
ющихся измерительных реле фазного тока или по мажоритарной
схеме (возврате двух из трех реле тока) — логические операции DX05,
DX06, DX07 (И) при замкнутой программной накладке ХВ2 (логиче-
ский сигнал 0), разомкнутой накладке ХВЗ (логический сигнал 1) и
поступлении логической единицы на инверсный вход элемента
59
Рис. 1.18. Функциональная схема микропроцессорной дистанционной защиты
DX11 — сигнала фиксации цикла однофазного автоматического по-
вторного включения ФЦО.
Описанное действие измерительных реле сопротивления ЗА-
ПРЕТ от БРТ необходимо для предотвращения потери устойчиво-
сти функционирования дистанционной защиты в циклах ОАПВ.
Поскольку дистанционная защита по принципу действия испо-
льзует малонадежные цепи вторичных напряжений первичных из-
мерительных трансформаторов напряжения, а ее измерительные
реле сопротивления подвержены влиянию качаний в энергосисте-
ме, то на нее воздействуют:
•	запрещающий единичный логический сигнал от программного
блока неисправности цепей напряжения АТ/Т/Длогические опера-
ции И-ЗАПРЕТ: DX27, DX28, DX31, DX35, DX40, DX71 и DX93);
•	разрешающие единичные сигналы программной блокировки от
качаний БК и асинхронного режима, разрешающей действовать
лишь на время, достаточное для срабатывания быстродействующей
первой “/сшуленьДЗ "и ускоренной второй “Пступень ДЗ "ступеней
защиты (операция задержки на быстрый возврат DTE) и разрешаю-
щий на более длительное время действовать медленной третьей “III
ступень ДЗ ” ступени защиты (операция задержки на медленный
возврат DTM).
Действие комплексов из трех фазных измерительных реле сопро-
тивления “PC от КЗ на землю ”, вводимых размыканием (единичный
логический сигнал на верхнем входе DX04(W) накладки ХВ7, и изме-
рительных реле сопротивления трех ступеней защиты от междуфаз-
ных КЗ объединено логическими операциями ИЛИ DW03, DW16,
DW17, DW22n DW26. Размыкание программной накладки ХВ8 (ло-
гическая единица на среднем входе DX18 ) обеспечивает указанный
“подхват” кратковременного (при близких КЗ) срабатывания “PC I
ступени ” с характеристиками срабатывания, проходящими через
начало координат комплексной плоскости сопротивлений, допол-
нительными реле сопротивления “PC дополн. ”с характеристиками,
охватывающими начало координат (см. рис. 1.17).
От измерительных реле сопротивления второй ступени и через
операцию Е)И<?2(ИЛИ) от измерительных реле трех ступеней защи-
ты подаются вспомогательные сигналы к БК, обеспечивающие дол-
жное ее действие, в частности возврат в исходное состояние, при ка-
чаниях и асинхронном режиме: измерительными реле А А" являются
чувствительное и грубое максимальные программные реле тока, пе-
риодически изменяющегося в указанных режимах.
Разрешение действия на отключение первой с незначительной
задержкой DT1 ступени (выходное воздействие “Iступень ДЗ”) сиг-
61
налом от DTE обеспечивается логическими операциями DX28
(И — ЗАПРЕТ), £)И/29(ИЛИ), образующими благодаря охватываю-
щей их положительной обратной связи (ОС) логическую операцию
ПАМЯТЬ (программный триггер). Аналогично операциями DX22
(И) и D W30 (ИЛИ) производится ввод в действие на время элемента
DTE второй ступени защиты, которая формирует выходное воздей-
ствие “II ступень ДЗ” с выдержками времени или через DX31
(И — ЗАПРЕТ) и D 72 при показанном на схеме (см. рис. 1.18) поло-
жении программного переключателя М— D36 (накладка ХВ10 зам-
кнута — логический нуль) или с незначительной задержкой £)74при
наличии на нижнем входе элемента DX37 (И) сигнала оперативного
ускорения ее действия “Ввод ОУДЗ”.
На время задержки элемента DTM операцией ПАМЯТЬ [про-
граммные элементы DW33 (ИЛИ) и DX34(H), охваченные обратной
связью ОС] вводятся в действие:
•	вторая ступень — с большей, чем DT2, выдержкой времени DT3
через DX35 (И — ЗАПРЕТ) при разомкнутой ХВ10 (логическая еди-
ница — переключатель M(D36) в противоположном показанному на
схеме положении);
•	третья ступень — с выдержкой времени DT5 через программный
элемент DX40 (И — ЗАПРЕТ) — выходное воздействие “III ступень
ДЗ”.
Логическими операциями DX27, DX35, DX93 (И — ЗАПРЕТ)
формируются сигналы о срабатывании измерительных реле сопро-
тивления I, II и дополнительной ступеней зашиты, сигналы о сраба-
тывании “I ступень ДЗ”, “IIб ступень ДЗ” (быстродействующая) и
“Им ступень ДЗ” (медленнодействующая), об ускорении второй
ступени “Оперативноеускорение ”и о срабатывании “IIIступень ДЗ”.
Токовая направленная защита нулевой последовательности. Прин-
ципиально микропроцессорная токовая направленная защита нуле-
вой последовательности (ТНЗНП) выполняется по традиционной
схеме четырехступенчатой защиты. Ее основными измерительными
органами являются комплекты максимальных измерительных реле
тока (РТ /0) и реле направления мощности нулевой последователь-
ности (РНМНП).
Основные особенности программной ТНЗНП обусловливаются
автоматическими изменениями (программными накладками) вы-
полняемых функций как направленной, так и ненаправленной за-
щиты с использованием не только разрешающего, но и запрещаю-
щего (блокирующего) РНМНП (рис. 1.19), вводом автоматического
и оперативного ускорений (АУ, ОУ) при включении выключателя
линии, вводом ускорения действия высокочастотным сигналом по-
62
Рис. I 19 Схема токовой направленной зашиты нулевой последовательности
(ТНЗП) н междуфазной отсечки (МФО)
63
лукомплекта противоположного конца линии фиксацией цикла
ОАПВ (ФЦО), вводом ускорения от блокирующих РНМНП парал-
лельной линии и свойственными микропроцессорной реализации
сервисными функциями.
Программные измерительные реле тока и направления мощно-
сти нулевой последовательности функционируют на основе орто-
гональных составляющих тока и напряжения нулевой последова-
тельности с вычислениями по ним амплитуды тока и угла сдвига
фаз между напряжением и током по синусной и косинусной
составляющим.
Разрешающее РНМНП срабатывает при КЗ на землю на защища-
емой или следующей (по контролируемому направлению) линии
(при направлении мощности нулевой последовательности от линии
к шинам подстанции), а блокирующее — при ее направлении от шин
в линию (КЗ на землю “за спиной”).
Направленность PT 70 I ступени (см. рис. 1.19) контролируется
[через логическую операцию DW03 (ИЛИ)] только разрешающим
РНМНП логической операцией (программным логическим эле-
ментом) DX07 (И) при замкнутой программной накладке ХВ43 (ло-
гический сигнал 0 на верхнем входе DW06).
Направленность PT 70 II ступени, PT IQ III ступени и PT Io IV
ступени контролируется как разрешающим РНМНП (через DW03),
так и запрещающим [через инвертор 7Л772при разомкнутых наклад-
ках ХВ47, ХВ48 (логические сигналы 1 на нижних входах DX09 и
DX13)\, операциями DX11, DX17и DX23 (И) при замкнутых про-
граммных накладках ХВ44, ХВ45 и ХВ46 [сигналы 0 на верхних вхо-
дах DW10, DW16n 7ЛР22(ИЛИ)].
Воздействия на отключение выключателя линии и на светодиоды
сигнализации выдаются:
•	первой ступенью с небольшой задержкой по времени DT2P,
•	второй, третьей и четвертой ступенями — с выдержками време-
ни DT22, DT23 и DT24 соответственно.
При введенном оперативном ускорении — дискретный входной
сигнал “Ввод ОУ”— третья ступень через DX21 (И) действует лишь с
задержкой DT25.
Для обеспечения устойчивого действия защиты на отключение
при неполнофазном включении выключателя или неполнофазном
его отключении предусмотрен вывод направленности действия
соответственно:
•	при введенном разомкнутой программной накладкой ХВ42 [ло-
гическая 1 на нижнем входе программного элемента 7Л¥О5] автома-
64
тическом ускорении (АУ) отключения выключателя линии при его
включении оператором;
•	после срабатывания одной из ступеней защиты через операцию
DIV01 (ИЛИ) при разомкнутой программной накладке ХВ41 [логи-
ческая 1 на нижнем входе программного элемента DX02}.
В цикле однофазного повторного включения дискретным сиг-
налом на входе 23 фиксации его цикла ФЦ01 (от ОАПВ панелей за-
щиты выключателя Q1 или ФЦ02 панелей защиты выключателя Q2)
производится:
•	или вывод направленности первой, второй и третьей ступеней
ТНЗНП через программные логические элементы DW00 и DW03
(ИЛИ) при, как указывалось, замкнутых программных накладках
ХВ43, ХВ44и ХВ45-,
•	или вывод трех ступеней ТНЗНП из действия при замкнутых
(логические 0 на входах D WV8, D W14 и D W18) накладках ХВ49, ХВ50
и ХВ51.
В нижней части схемы (см. рис. 1.19) показаны цепи формирова-
ния третьей ступенью [через DX31 (И)] воздействия на отключение
“Каскадная отсечка ”от блокирующего РНМНП защиты параллель-
ной линии — сигнал на входе 5 “Ввод ускорения от параллельной ли-
нии ’’через операцию DX33 (И) при наличии сигнала 1 на входе 21 и
замкнутой накладке ХВ52 [логический 0 на нижнем входе програм-
много логического элемента DW32]. Воздействие разрешается при
срабатывании разрешающего и несрабатывании [инвертор DU12 и
программный элемент DX15 (И)] блокирующего РНМНП защища-
емой линии и запрещается в цикле ОАПВ сигналом его фиксации
ФЦО на входе 23. Последняя цепь от блокирующего РНМНП фор-
мирует сигнал ускорения III ступени ТНЗНП параллельной линии.
В состав панели ШЭ2710 521 входит и одноступенчатая трехфаз-
ная токовая защита (многофазная отсечка) МФО (см. рис. 1.19) —
программные максимальные измерительные реле тока PTIA, РТ 1В,
РТ 1С. При разомкнутой накладке ХВ57 [логическая единица на
нижнем входе DX41 (И)] они действуют на отключение или по мажо-
ритарной схеме (срабатывание двух реле из трех), организуемой ло-
гическими операциями DX35, DX36vl ОХ37(Й), или самостоятельно
через программный элемент DW34(ИЛИ) в зависимости от состоя-
ния программного переключателя D40. Он переключается в цикле
ОАПВ сигналом ФЦО. При замкнутой программной накладке ХВ57
(О на входе DX4I) токовая отсечка через операцию DX42 (И) действу-
ет только при включении линии по сигналу “Ввод АУ”.
Взаимодействие между полукомплектами резервной защиты двух
концов линии. Резервные защиты линии шкафов ШЭ2710 521, уста-
65
Рис. 1.20. Схема, иллюстрирующая взаимодействие между полукомплектами за-
щит по высокочастотным сигналам
новленные по концам линии, взаимодействуют между собой путем
выдачи и приема высокочастотных сигналов (ВЧС) №1-4
(рис. 1.20) с использованием соответствующей аппаратуры, напри-
мер типа АНКА (см. рис. 1.1, ч. 1).
Сигнал № 1 выдается шкафом автоматики управления выключа-
телем типа ШЭ2710 511 при срабатывании УРОВ линии, УРОВ и за-
щит реактора HIP.
На приемном конце ВЧС№ 1 принимается шкафом ШЭ2710 521
— дискретный вход 25 (см. рис. 1.20) и действует на трехфазное от-
ключение выключателя с запретом ТАПВ. Цепь приема ВЧС № 1
вводится размыканием программной накладки ХВ61 (сигнал 1 на
нижнем входе DX30).
Сигнал запуска ВЧС №2 формируется через операцию DW08
(см. рис. 1.20) при срабатывании: второй и третьей ступеней
ТНЗНП и второй ступени ДЗ с оперативным ускорением ОУ (см.
рис. 1.18); второй — четвертой ступеней и третьей ступени ТНЗНП с
оперативным ускорением (см. рис. 1.19).
66
Цепь приема ВЧС № 2—дискретный вход 26 (см. рис. 1.20) вво-
дится размыканием программной накладки ХВ62 (сигнал 1 на верх-
нем входе DX1T) и контролируется через программные элементы
DW30, DX22, DW70, DX71, £>1Й?9(см. рис. 1.18) сигналами срабаты-
вания блокировки от качаний БК дистанционной защиты (от DTE),
избирателей поврежденной фазы И ПФ схемы ОАПВ (сигнал фикса-
ции его цикла ФЦО) через элементы DW24 (см. рис. 1.19) или при
срабатывании РТIVступени — элементы DX29 [при разомкнутой
накладке ХВ55(сигнал 1 на верхнем его входе)], DX26, DW30vt про-
граммный переключатель D27(при замкнутой накладке ХВ54) схе-
мы ТНЗНП.
Размыканием программной накладки ХВ56 [сигнал 1 на нижнем
входе DX13 (см. рис. 1.20)] разрешается действие по цепи приема
ВЧС№ 2 в цикле ОАПВ (по сигналу ФЦО) без указанного контроля.
Выполняется трехфазное отключение линии [через элементы
DW22(ИЛИ), DX11 (при разомкнутой накладке ХВ62), DIV9] с вы-
дачей сигналов запрета ТАПВ.
Сигнал № 3 выдается при срабатывании ДФЗ или МФО, само-
стоятельном действии первой или второй (через элемент DW24)
ступеней ДЗ (PC /ступени, PC II ступени) на отключение в цикле
ОАПВ (через элемент DX25 сигналом ФЦО) или действии ОАПВ на
отключение трех фаз через программный элемент DW59.
При приемном конце сигнал ВЧС№3 (дискретный вход 27) кон-
тролируется теми же сигналами, что и ВЧС№ 2, вводится разомкну-
той программной накладкой ХВ63 (сигнал 1 на верхнем входе DX27)
и действует (через DW22) на трехфазное отключение.
Сигнал № 4 формируется срабатыванием: PC I ступени и PC II
ступени ДЗ или избирателя поврежденной фазы (ИПФ) схемы
ОАПВ (см. рис. 1.18); реле тока третьей ступени (через DX26) и раз-
решающего РНМНП [через DX15w DX25 (см. рис. 1.19)] или только
разрешающего РНМНП [выбирается замкнутой программной на-
кладкой ХВ54 (сигнал 0 на входе переключателя D27)}.
На приемном конце сигнал ВЧС №4 (дискретный вход 28 на
рис. 1.20) вводится разомкнутой программной накладкой ХВ64 (сиг-
нал 1 на верхнем входе DX3T) и контролируется соответствующими
сигналами срабатывания ДЗ и схемы ТНЗНП (см. рис. 1.18 и 1.19).
На время ввода автоматического ускорения резервных защит АУ
при включении выключателя пуск ВЧС№ 4запрещается элементом
DX30.
67
ГЛАВА ВТОРАЯ
Микропроцессорная автоматика
линий электропередачи высокого
и сверхвысокого напряжения
2.1.	ВИДЫ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ АВТОМАТИКИ
Микропроцессорная автоматика линий электропередачи высо-
кого и сверхвысокого напряжений интегрирована с релейной заши-
той. Основными видами являются автоматика повторного включе-
ния линии после ее отключения релейной защитой и автоматика
ограничений повышения напряжения.
На линиях электропередачи напряжением до 330 кВ применяется
главным образом автоматика трехфазного повторного включения
(ТАПВ). Линии с односторонним питанием оснащаются простей-
шей ТАПВ БК (без всякого контроля). На линиях с двусторонним
питанием ТАПВ действует как несинхронная (НТАПВ) с контролем
отсутствия напряжения на линии (ОН) при включении первого из
выключателей и наличии симметричного напряжения (НСН) при
включении второго из них. Различаются и виды ускоренной автома-
тики (УТАПВ).
При невозможности применения НТАПВ из-за больших токов
несинхронного включения в генераторах электростанций применя-
ется трехфазная автоматика повторного включения с синхрониза-
цией (ТАПВС) [6].
Линии электропередачи напряжением 500 и 750 кВ оборудуются
наряду с ТАПВ однофазной автоматикой повторного включения
(ОАПВ).
Микропроцессорная автоматика трехфазного повторного включе-
ния (ТАПВ-М) интегрирована с автоматикой управления выключа-
телем присоединений высокого и сверхвысокого напряжения в виде
шкафа типа ШЭ2710 511 000 НПП “ЭКРА” [6], с дифференциаль-
68
но-фазной высокочастотной и направленной высокочастотной за-
щитами “ИЦ «БРЕСЛЕР»”, с защитами линий и автоматикой управ-
ления выключателем типа “БРЕСЛЕР ШЛ2606” и с направленной
высокочастотной защитой типа БМРЗ-НВЧ НТЦ “Механотроника”.
Микропроцессорная однофазная автоматика повторного включе-
ния (ОАПВ-М) функционирует в терминалах дифференциально-
фазной и дистанционной защит типов ШЭ2710 582 и ШЭ2607 521
ООО НПП “ЭКРА” и дифференциально-фазной зашиты типа
“БРЕСЛЕР ШЛ2704” с терминалом избирателей поврежденных фаз
“БРЕСЛЕР ТЛ2605” [7, 9, 20, 27, 28].
С микропроцессорной релейной защитой в указанных термина-
лах интегрированы автоматика определения расстояния до места
повреждения (ОМП), регистрация напряжений и токов электромаг-
нитных переходных процессов и устройства резервирования отказа
выключателей (УРОВ).
В ОАО “Институт “Энергосетьпроект” разработана микропро-
цессорная автоматика ограничений повышений напряжения на ли-
ниях высокого и сверхвысокого напряжения (ОАПН-М) с контро-
лем ресурса изоляции линий [ 14]. Более простая АОПН-М выпуска-
ется и АО “АББ Автоматизация” в виде терминала типа REO511VSP
[25].
В ЗАО “РАДИУС Автоматика” создано микропроцессорное
устройство определения расстояний до мест КЗ — импульсные мик-
ропроцессорные фиксаторы типа ИМФ-1М, ИМФ-ЗС [22]. Науч-
но-производственным предприятием ООО НПП “ЭКРА” разрабо-
тан новый микропроцессорный регистратор электромагнитных пе-
реходных процессов в ЭЭС.
2.2.	МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ АВТОМАТИКА ПОВТОРНОГО
ВКЛЮЧЕНИЯ
Автоматика трехфазного повторного включения реализуется в
указанных терминалах как:
•	несинхронная с повторным включением выключателя с одной
стороны отключенной линии электропередачи с контролем отсутст-
вия напряжения (ТАПВ-ОН), а с другой стороны с контролем нали-
чия симметричного напряжения (ТАПВ-НСН);
•	ускоренная (УТАПВ) с временем действия от 0,05 с, осуществ-
ляемого при фиксировании первого срабатывания быстродейству-
ющей автоматики защитного отключения линии электропередачи:
дифференциально-фазной и фильтровой направленной мощности
обратной последовательности высокочастотных защит, дистанци-
69
онной и токовой направленной нулевой последовательности с вы-
сокочастотными сигналами ускорения их действия;
•	с контролем наличия симметричных и синхронных напряже-
ний с обеих сторон отключенного выключателя и с синхронизацией
(ТАПВ-КС).
Микропроцессорный комплекс ТАПВ обладает не только тради-
ционными (пуск по цепи несоответствия, недействие при включе-
нии выключателя ключом управления на КЗ и др.), но и специфиче-
скими свойствами. Микропроцессорная автоматика (ТАПВ-М)
осуществляет оценку тяжести КЗ, отключаемого релейной защитой:
при близких КЗ — глубоких снижениях напряжения автоматически
изменяется очередность повторного включения выключателей ли-
ний электропередачи. Первым включается более удаленный выклю-
чатель. Таким образом облегчается работа и существенно снижается
износ выключателей.
Ускорение действия защит повторно включаемого выключателя
при УГАПВ и несинхронном ТАПВ-ОН снижает тяжесть возмуща-
ющего воздействия на электроэнергетическую систему при устой-
чивых КЗ.
При неуспешном повторном включении выключателя ТАПВ-М
выдает соответствующую информацию в общеэнергосистемную
противоаварийную автоматику предотвращения нарушения устой-
чивости (АПНУ) и его действие запрещается сигналами АПНУ.
Осуществляется самодиагностика, и выдается информация о
неисправностях.
Естественно, ТАПВ-М обладает всеми сервисными свойствами,
характерными для микропроцессорной автоматики.
Функциональная схема ТАПВ. Вычислительная часть сдвоенной,
предназначенной для включения одного Q1 или второго (^выклю-
чателя линии (рис. 2.1) ТАПВ-М содержит программные фильтр-
реле напряжения:
•	два комплекта прямой последовательности РН\ Ui QI, PH2U\ QI;
PHlUyQ2, PH2UXQ2;
•	обратной последовательности PHU2Q1 и PHU2Q2,
•	нулевой последовательности PHUqQI и PHUqQ2.
Они необходимы для контроля отсутствия (ОН) и наличия сим-
метричного (НСН) напряжения на концах включаемой с одной сто-
роны линии — со стороны одного питающего присоединения шин
электростанции или подстанции и других электроэнергетических
объектов и с другой стороны соответственно. Их использование
обеспечивает быстродействующий контроль неотключенных КЗ и
неполнофазных односторонних отключений и включений.
70
Рис. 2. 1. Логическая схема контроля напряжений ТАПВ
Фильтр-реле напряжений прямой, обратной и нулевой последо-
вательностей программно реализуются по ортогональным (синус-
ной и косинусной) составляющим междуфазных напряжений и на-
пряжения нулевой последовательности, получаемого непосредст-
венно от первичного измерительного трансформатора напряжения.
Используется один из способов формирования ортогональных со-
ставляющих [2], в частности по двум дискретным (после АЦП)
мгновенным их значениям.
Программные фильтры симметричных прямой и обратной по-
следовательностей составляющих выполняются на основе умноже-
ний синусной и косинусной составляющих междуфазных вторич-
ных напряжений на коэффициенты 1/2 и л/З/2 и суммирования
произведений с разными знаками [2, 17]. При этом формируются
ортогональные составляющие напряжений прямой и обратной по-
следовательностей. Амплитуды симметричных составляющих вы-
числяются по сумме квадратов их синусной и косинусной составля-
71
ющих. Программные элементы сравнения амплитуд с предписан-
ными значениями (уставками) измерительных реле представляют
собой типовые арифметические операции вычитания двоичных
чисел.
Фрагмент логической схемы контроля напряжений и их синхро-
низма, в частности шкафа ШЭ2704 511, показан на рис. 2.1. Сигнал
отсутствия напряжения после первого Q1 выключателя OH-Q1 фор-
мируется на выходе программного логического элемента DX2 (И)
при одновременном поступлении на его входы единичных логиче-
ских сигналов от программных инверторов DU1, DU2 и DU3 (НЕ)
нулевых сигналов об отсутствии срабатывания программных изме-
рительных реле напряжения PHUgQ1, PHU2Q1 и PH2L\Q1. Анало-
гично программным элементом DX4 (И) через инверторы DU4, DU5
и DU6формируется сигнал об отсутствии напряжения на линии пе-
ред вторым (на другом конце линии) Q2 выключателем OH-Q2.
Сигналы наличия симметричного напряжения HCH-Q2 перед
вторым или после первого HCH-Q1 выключателей формируются на
выходах программных логических элементов DX3 или DX1 (И) при
одновременном поступлении на их входы единичных логических
сигналов при срабатывании реле PH1L\ (?2или PH1L\ (Лина входы
инверторов DU4, DU5mm DU1, DU2нулевых логических сигналов о
несрабатывании реле PHUG Q2, PHU2 Q2 или PHUq QI, PHU2 QI.
При наличии сигнала пуска автоматики ТАПВ-ОН первого вы-
ключателя Q1 производится при отсутствии напряжения на линии
OH-Q1, а несинхронное повторное включение (НАПВ) второго вы-
ключателя Q2 — при наличии симметричного напряжения на ее
конце HCH-Q2', ТАПВ-ОН второго выключателя Q2 происходит
при отсутствии напряжения перед ним (на конце линии) по сигналу
OH-Q2, а первого Q1 — при наличии симметричного напряжения
после него (в начале линии) по сигналу НСН- Q1. Размыканием про-
граммной накладки ХВ1 (единица на верхнем входе DX5) вводится
формирование операциями DX4, DX5после срабатывания реле KQC
включенного состояния выключателя сигнала об успешности ТАПВ
(см. рис. 2.1).
Действие НАПВ обеспечивается программной логической схемой
рис. 2.2. В зависимости от того, ближе к первому Q1 или второму Q2
выключателю произошло КЗ, определяется последовательность их
повторного включения: переключаются программные накладки
ХВ2 — ХВ5. Если, например, КЗ произошло ближе к Q2, то сначала
должен повторно включиться Q1. ПоэтомувТАПВ! автоматически
размыкается накладка ХВЗ (логическая единица на верхнем входе
DX3), а в ТАПВ2 — накладка ХВ4 (логическая единица на верхнем
72
Рис. 2.2. Логическая схема несинхронного ТАПВ
входе DX4). Накладки ХВ2и ХВ5остаются замкнутыми (логические
нули на входах DX2 и DXS). Программными элементами DW1
(ИЛИ), DX3, DX6, DX8(W) при наличии единичных сигналов “Пуск
ТАПВ”и “Готовность ТАПВ’’формируются сигнал ТАПВ-ОН вы-
ключателя Q1 и воздействие ТАПВ-ОН на его включение. Второй
выключатель (22 включается воздействием ТАПВ-НСН, формируе-
мым операциями £)И<2( ИЛ И), DX4, DX7, DX9(W), и выдается сигнал
ТАПВ-НСН Q2.
Сигнал “Пуск ТАПВ ’’формируется, как указывалось, по цепи не-
соответствия положений ключа управления выключателем и вы-
ключателя после его отключения релейной защитой.
Реле включенного состояния выключателей KQC1, KQC2 трех
фаз выдают логические единицы, которые через программные эле-
менты DX10, DX11 (И) и DW3 (ИЛИ) поступают на вход S'триггера
ST и запоминаются им: выдается единичный сигнал “Готовность
ТАПВ”. Память снимается логической единицей на входе R тригге-
ра, запрещающей ТАПВ.
Пуск устройства ТАПВ производится только при фиксации пер-
вого срабатывания основной высокочастотной защиты линии или
73
резервной защиты с высокочастотным ускорением первого или вто-
рого конца линии.
При осуществлении ТАПВС используется автоматический син-
хронизатор [1], выполняемый на трех программных минимальных
измерительных реле:
разности амплитуд напряжений на разных сторонах отключенно-
го выключателя, срабатывающего при AUm < t\Um пр;
угла 5 сдвига фаз между ними;
разности частот Л/напряжений на конце линии и на шинах под-
станции, разрешающих включение выключателя при 5 и Д/> мень-
ших установленных (предписанных) значений 5 < 5пр и Xf'< Л/пр (см.
воздействие РАГСнарис. 2.1).
По принципу действия синхронизатор функционирует с посто-
янным углом опережения 5ОП = 5пр. При известных ортогональных
составляющих напряжений угол сдвига фаз вычисляется как раз-
ность углов, тангенсы которых равны отношениям синусных и ко-
синусных составляющих [2, 17], а частоты могут вычисляться по
трем дискретным мгновенным значениям [2].
Программная автоматика однофазного повторного включения.
Упрошенная функциональная схема интегрированной автоматики
однофазного повторного включения, общая для несколько различ-
ных ее реализаций в микропроцессорных терминалах типов
ШЭ2710 582 и “БРЕСЛЕР 2704”, совместно с терминалом избира-
телей поврежденных фаз “БРЕСЛЕР ТЛ2605” приведена ниже (см.
рис. 2.5).
Программная измерительно-вычислительная часть названных
микропроцессорных автоматических устройств различна. В шкафах
ШЭ2710 582 применяются традиционные, но в программном ис-
полнении пусковые комбинированные измерительные реле напря-
жения и тока нулевой РНТНП (см. рис. 2.5) и тока обратной РТОП
последовательностей и избиратели поврежденной фазы ИПФ в виде
программных направленных измерительных реле сопротивления.
Три избирателя поврежденных фаз, к которым подводятся вто-
ричные фазные напряжения и суммы фазных токов и тока нулевой
последовательности 7ф + KqIq состоят из двух измерительных реле
сопротивления каждый с разными численными коэффициентами
компенсации при токе нулевой последовательности. Их характе-
ристики срабатывания показаны на рис. 1.16, а, б (см. ч. 1). Они
имеют разные установленные реактивные Ху, ], Ху к, Ху к1 и актив-
ные Ay — Ау|, By к — Ry к1 сопротивления. Результирующая характе-
ристика срабатывания избирателя поврежденной фазы получается
их наложением, обеспечиваемым программной операцией логиче-
74
ского суммирования (ИЛИ) дискретных сигналов двух измеритель-
ных реле сопротивления.
Микропроцессорное автоматическое устройство “БРЕСЛЕР
2704” содержит только токовые пусковые программные РТОНП и
избирательные И ПФ органы в виде отдельных изделий типа
“БРЕСЛ ЕР ТЛ2605”, а именно комбинированные реле токов обрат-
ной /2 и нулевой 10 последовательностей (/2 + /0) и приращений Д/2 0
их векторов, равных разностям Д/2 0 = [2 Ок — /2 Он токов несиммет-
ричного КЗ Д/2 Ок, возникающего в течение цикла однофазного по-
вторного включения, и тока обратной и нулевой последовательно-
стей нагрузки Д/2 Он в неполнофазном режиме, т.е. равных аварий-
ным составляющим токов. Для этого используются специальные
фильтры аварийных составляющих токов (в дифференциаль-
но-фазной защите) прямой последовательности [9].
К измерительно-вычислительной части микропроцессорной авто-
матики однофазного повторного включения относятся и специфиче-
ские измерительные модули контроля погасания электрической дуги
однофазного короткого замыкания на землю после отключения по-
врежденной фазы, поддерживаемой током, возбуждаемым наведен-
ной магнитным потоком нулевой последовательности ЭДС в прово-
де, КПЭД и модуль контроля успешности повторного включения
отключенной фазы с одной стороны КУВ (см. рис. 2.5). Они также
функционируют по разным алгоритмам в указанных двух микро-
процессорных устройствах автоматики противоаварийного управ-
ления линиями электропередач сверхвысокого напряжения.
В шкафах ШЭ2710 582 используется алгоритм специально разра-
ботанного [ 10] и применяемого в микроэлектронной автоматике по-
вторного включения (панель типа ПДЭ2004) микропроцессорного
устройства — модуля контроля погасания электрической дуги и
успешного включения линии с одной стороны.
2.3.	МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ
ПОГАСАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И УСПЕШНОГО
ВКЛЮЧЕНИЯ ОТКЛЮЧЕННОЙ ФАЗЫ С ОДНОЙ
СТОРОНЫ
После отключения выключателей поврежденной элекгродуговым
(неустойчивым) однофазным КЗ на землю провода линии электропе-
редачи электрическая дуга поддерживается током, возбуждаемым на-
веденной в отключенном проводе магнитным потоком нулевой по-
следовательности неполнофазного режима ЭДС. Для успешности
75
ОАПВ необходимо дождаться ее погасания. Поэтому предусматри-
вается выдержка времени его действия, превышающая наиболее
длительное время горения электрической дуги и снижающая эф-
фективность ОАПВ.
Для ускорения действия и повышения его эффективности разра-
ботано микропроцессорное устройство (модуль) контроля погаса-
ния электрической дуги (КПЭД) [10]. Им контролируется указанная
наведенная ЭДС, практически появляющаяся только после погаса-
ния электрической дуги.
Наведенная ЭДС зависит от схемы электропередачи, а именно от
наличия или отсутствия шунтирующих реакторов, реакторов LR
(см. рис. 2.8, а), компенсации генерируемой линией высокого и
сверхвысокого напряжения реактивной мощности. На линиях с ре-
акторами возникает и свободная составляющая ЭДС, обусловлен-
ная резонансным эффектом, создаваемым емкостной составляю-
щей проводимости линии и индуктивной проводимостью реакто-
ров. Используется свободная составляющая частотой ниже
промышленной. Поэтому применяется цифровой задерживающий
частотный фильтр, настроенный на частоту 50 Гц [10].
Для обеспечения чувствительности устройства контроля погаса-
ния дуги производится добавка к наведенной ЭДС Епадения напря-
жения на половине вторичного сопротивления линии Zq/2 оттока
нулевой последовательности неполнофазного режима в цикле
ОАПВ — используется компенсированное на середину линии
напряжение
U^ = \E + l0Zn/2\.	(2.1)
На рис. 2.3 приведены взятые из [ 10] графики зависимости часто-
ты f свободной колебательной составляющей и относительного (к
номинальному фазному напряжению l/ф ном) абсолютного значе-
ния наведенной ЭДС £/Ц|)НОМ от степени компенсации (коэффи-
циент К< 1,0) реакторами LR (см. рис. 2.8) емкостного сопротивле-
ния линии. При низких ее значениях в проводе линии без реакторов
LR (при К= 0) и больших токах /0 компенсация по (2.1) отключается
электромагнитным реле KL с герметизированными контактами
(герконом), управляемым программным максимальным измерите-
льным реле КА (рис. 2.4) тока нулевой последовательности.
Предусматриваются четыре канала действия устройства, соответ-
ствующих показанным на рис. 2.3 зонам, определяемым используе-
мой информацией, обеспечивающей максимальную чувствитель-
ность микропроцессорного модуля.
76
Рис. 2.3. Зависимость частоты свободных колебаний наведенной принужденной
ЭДС в отключенном проводе линии при ОАПВ от степени компенсации К ее ем-
костной проводимости
Рис. 2.4. Функциональная схема микропроцессорного модуля контроля погаса-
ния дуги и успешного включения
77
Первый канал, содержащий программное максимальное измери-
тельное реле KV1 напряжения UY (см. рис. 2.4), функционирует на
линиях электропередачи с практически полной компенсацией реак-
торами ее емкостной проводимости [зона по Е при К-> 1,0 (см.
рис. 2.3)].
Второй канал с указанными программным задерживающим со-
ставляющую промышленной частоты ЭДС фильтром ZFh максима-
льным измерительным реле напряжения KV2 надежно действует по
абсолютному значению выделяемой свободной колебательной со-
ставляющей ЭДС частоты fCB на линиях с частичной компенсацией
[зона по^,в при 0,2 < К< 0,8 (см. рис. 2.3)].
Они выдают сигнал о погасании электрической дуги через логи-
ческую операцию DW1 (ИЛИ).
На линиях электропередачи со слабой компенсацией {К < 0,2)
или без реакторов LR используется или абсолютное значение сво-
бодной колебательной составляющей частотой 5 — 25 Гц (третий
канал), или угол сдвига фаз между Ц. и током /0 (четвертый канал).
Они содержат программные измерительные реле максимального
напряжения КУЗ и реле угла сдвига фаз KWv, выдают сигналы о по-
гасании электрической дуги через логическую операцию DIV2. Ка-
налы переключаются ключом SA1.
Микропроцессорный модуль содержит входной мультиплексор
МПЛ. подключающий пепь указанного формирования напряже-
ния, пропорционального току /() нулевой последовательности, ко
вторичному напряжению отключенной фазы t^, Ub, Uc. Мульти-
плексор управляется сигналами избирателей поврежденной фазы
ИПФ панели ОАПВ.
На конце линии электропередачи, включаемом вторым, т.е. по-
сле повторного включения отключенного провода с одной стороны,
микропроцессорный модуль переключателем SA2 переводится в со-
стояние контроля успешности включения (КУВ).
Канал КУВ содержит программное максимальное реле напряже-
ния KV4, срабатывающее при номинальном фазном напряжении на
включенном с одной стороны проводе. Для предотвращения его из-
лишнего срабатывания под воздействием высокой наведенной ЭДС
на линиях с практически полной компенсацией емкостного сопро-
тивления [К-> 1,0(см.рис. 2.3)] после погасания дуги, т.е. перед по-
вторным включением провода с одной стороны, производится за-
прет его действия [операция DX (ЗАПРЕТ)] от программного изме-
рительного реле напряжения нулевой последовательности KV5, к
которому подводится напряжение на вторичном сопротивлении ли-
нии Zn от тока 7q нулевой последовательности.
78
Микропроцессорный модуль типа МР-301Квыполняется на сиг-
нальном микропроцессоре ADSP 21061. Его вычислительная часть,
реализующая функции задерживающего частотного фильтра и про-
граммных измерительных реле, функционирует по способам обра-
ботки информации, свойственным цифровой вычислительной тех-
нике [2].
Программный элемент контроля погасания электрической дуги и
успешного включения отключенной линии с одной стороны в мик-
ропроцессорной интегрированной защите и автоматике “БРЕС-
ЛЕР ТЛ2605” содержит не четыре (см. рис. 2.4), а два канала, реали-
зуемых комбинацией программных направленного измерительного
реле сопротивления и измерительного реле полного сопротивления
с круговыми характеристиками срабатывания, подключаемых к на-
пряжению отключенной фазы и току нулевой последовательности, а
также максимального измерительного реле напряжения и минима-
льного измерительного реле тока нулевой последовательности.
2.4.	ДЕЙСТВИЕ АВТОМАТИКИ ОДНОФАЗНОГО
ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ
Интегрированная с релейной защитой автоматика однофазного
повторного включения линий электропередачи сверхвысокого на-
пряжения выполняет не только основные стандартные функции:
•	отключение поврежденной фазы при однофазном КЗ, повтор-
ное включение отключенной фазы при неустойчивом (дуговом) од-
нофазном КЗ;
•	отключение трех фаз линии электропередачи при устойчивом
однофазном КЗ (неуспешном однофазном повторном включении),
двухфазном на землю и междуфазных КЗ.
Выполняется и ряд дополнительных функций, существенно по-
вышающих ее эффективность, основными из которых являются:
•	отключение только одной фазы при двухфазных КЗ, в том числе
на землю;
•	повторное включение отключенного провода линии только по-
сле погасания электрической дуги и после ее успешного включения
с одной стороны;
•	очередность отключения неповрежденных фаз при неуспешном
однофазном повторном включении и при КЗ, возникающем в не-
полнофазном режиме в цикле однофазного повторного включения;
•	очередность включения фаз при трехфазном автоматическом
повторном включении.
79
оо
©
ДФЗ
РНТНП
РННП
РТОП
ИПФл
DX13
DX12
&. —1
KQTC |-
РХ4\& --
ФОЗ^Й
ИОтКПЭД и~КУВ>
ИОтТЗНФ
БРЗ
РОТФ
ИПФл
ИПФг
СП
ИПФС
КУВ
ОТФ
Вкл. Q1
Запрет ТАПВ 1 |jf|
ФВВ1
ИПФ
<ОТФотКПЭД |
< ОТФ от КУВ |
< ФВВ2 1-Й I
ИПФС |------
РХ15
KQTa [|j=T|-
KQT„ |-|____
—\PXll
& I
__ |ос
ФВВ1
РХ14 -------------
&Н—<	ФОЗ |й|
-----< Запрет ТАПВ2 |-й~|
РОТФ |Д]
Вкл. Q2 |Й1
ТЗНФ 1-Й]
Рис. 2.5. Упрощенная функциональная схема автоматики однофазного повторного включения микропроцессорных автомати-
ческих устройств ШЭ2710 582 и “БРЕСЛЕР 2704”
Логическая часть однофазного автоматического повторного
включения (ОАПВ) реализована на терминале БЭ2704.521.
При возникновении однофазного КЗ на землю срабатывают бы-
стродействующие пусковые РНТНП, РННПи РТОП (рис. 2.5) или
РТОНПв терминале “БРЕСЛЕР ТЛ2605”, которые:
•	операцией DX1 (ЗАПРЕТ) через D W3предотвращают отключе-
ние трех фаз ОТФ дифференциально-фазной ДФЗ или быстродей-
ствующей резервной БРЗ релейной защитой (через DW2);
•	операциями DX3, DX4 и DX5 (И) разрешают (при наличии сиг-
налов от указанных защит и пусковых реле) действие избирателей
поврежденной фазы ИПФА, ИПФВ, ИПФС на ее отключение, кото-
рое через DW4 (ИЛИ) фиксируется — сигнал НПФ',
•	операцией DX6 при наличии сигнала ИПФ и пусковых реле че-
рез DW2 и ЛИЗ формируют сигнал СП пуска ОАПВ.
После срабатывания одного из реле KQTA — KQTC, фиксирую-
щего отключение соответствующего выключателя, операцией DX2,
DX3 или DX4 и DW5фиксируется отключение одной фазы ФО1.
Сигнал ФО1 при отсутствии сигналов фиксации воздействия на
включение отключенного выключателя ФВВ1 или воздействия на
отключение трех фаз ФОЗ (операция DW6) операцией DX5'.
•	вводит в действие токовую защиту неотключенных фаз ТЗНФ-,
•	при разомкнутой программной накладке ХВ—единица на ниж-
них прямом входе БХЮи инверсном DXб (накладка определяет, ка-
кой из выключателей Q1 на одном или Q2 на другом конце линии
должен включиться первым) операцией ШЗОвводит в действие мо-
дуль контроля погасания электрической дуги КПЭД однофазного
КЗ на землю;
•	операциями БХ7и ШТ? подготавливает цепь включения отклю-
ченного выключателя Q1, который должен включаться первым по-
сле погасания электрической дуги однофазного КЗ на землю, и за-
прета его ТАПВ (сигнал ЗАПРЕТ ТАПВГ)-,
•	операциями DX 7 и DX8 подготавливает цепи отключения трех
фаз ОТФ от КПЭД или от КУ В.
Сигнал СП пуска ОАПВ:
•	через DX9 подготавливает воздействие на включение выключа-
теля отключенной фазы ФВВТ,
•	после срабатывания АТТЭДоперапией совпадения сигналов DX9
формирует воздействие на его включение ФВВ1, которое по цепи
обратной связи ОС через DW7 запоминается (на время существова-
ния СП).
81
Операцией DX7 при наличии сигнала ФО/ воздействием ФВВ1
выключатель Q1 отключенной фазы включается, а операцией DX8
запрещается ТАПВ1.
После включения линии с одной стороны и срабатывания органа
контроля успешности включения КУВ на другой ее стороне, на ко-
торый накладка ХВ замкнута — на инверсном входе DX6 нуль, опе-
рацией DX11 (при наличии СП) формируется воздействие на вклю-
чение выключателя Q2 другой стороны линии ФВВ2, которое также
(через DW8) операцией DX11 запоминается и через DX12 при нали-
чии сигнала ФО2 (отключенное состояние Q2) выключатель Q2
включается, операцией DX13 запрещается ТАПВ2. Отключенная
фаза линии вводится в работу.
При успешном ОАПВ воздействием ФВВ1 через DW6 и DX5 то-
ковая защита неотключенных фаз выводится из действия; пусковые
реле обратной и нулевой последовательностей возвращаются, исче-
зает СП, снимается запоминание фиксации воздействий ФВВ1 и
ФВВ2, схема в целом приходит в исходное состояние.
При устойчивом однофазном КЗ на землю органы контроля по-
гасания электрической дуги КПЭДтл успешностивключения КУВке.
срабатывают: нули на инверсных входах DX 7 и DX8. Поэтому спустя
определенное время, с запасом превышающее время, устанавливае-
мое таймерами микропроцессоров DT1 и DT2, формируется через
DW1 воздействие на отключение трех фаз линии ОТФи через DX8v\
DX13 трехфазные автоматические повторные включения линии
ТАПВ не запрещаются.
Отключение трех фаз производится операцией DW1, через кото-
рую проходит и воздействие на ОТФ от ТЗНФ, если произошло но-
вое короткое замыкание в цикле ОАПВ.
Логические реле отключенного состояния выключателей трех
фаз KQTa — KQTC через операцию DX14 фиксируют отключение
линии вцелом — сигналом ФОЗ. При этом операциями DX15, DX 2,
DX3, DX4n DW5запрещается формирование сигнала ФО/.
При двухфазном КЗ на землю избирателями поврежденных фаз
ИПФА — И/7ФС отключаются два выключателя с двух сторон линии,
и мажоритарным органом М > 2 (два сигнала из трех) воздействиями
от реле KQTa — KQTC отключенных состояний выключателей фор-
мируется разрешение на отключение трех фаз линии РОТФ, кото-
рые реализуются операцией DX2 (при наличии СП).
При междуфазных КЗ без земли пусковые реле РНТНП, РТОП
или РТОНП(ъ терминале “БРЕСЛЕР ШЛ2704”) не срабатывают —
на инверсном входеДХ¥ 1 нуль. Релейная зашита (ДФЗ, БРЗ) через
операцию DW2 и DX 1 отключает три фазы воздействием ОТФ.
82
После отключения трех фаз линии действует один из видов трех-
фазного автоматического повторного включения, выполняемого
микропроцессорными устройствами типа ШЭ2710 511. При этом
воздействия на включение фаз выключателя с пофазным управле-
нием подаются последовательно во времени, в целях исключения
перегрузки аккумуляторного источника питания постоянным то-
ком привода выключателей.
2.5.	МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ АВТОМАТИКА
ОГРАНИЧЕНИЙ ПОВЫШЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Терминал автоматики ограничений повышения напряжения
(АОПН-М) на линиях электропередачи ОАО “АББ Автоматизация”
типа REO511 VSP [15] принципиально функционирует по алгорит-
му ранее выпускавшейся микроэлектронной панели типа ШП2704,
однако за счет микропроцессорного выполнения отличается более
высокими техническим совершенством, эффективностью действия
и лучшими сервисными свойствами.
Микропроцессорная А ОПН-М является двухступенчатой, содержа-
щей грубую и чувствительную ступени. Ее особенностями являются:
•	высокая точность измерительного преобразования амплитуды
напряжения, вычисляемой по его ортогональным составляющим, и
близкий к единице коэффициент возврата программных максима-
льных измерительных реле напряжения;
•	независимая для каждой ступени направленность: прямая — в
сторону передачи активной мощности или обратная — в сторону
протекания реактивной мощности;
•	формирование характеристик срабатывания программных из-
мерительных реле реактивной мощности в зависимости от активной
нагрузки линии электропередачи.
Микропроцессорная автоматика ограничения повышения на-
пряжения действует на включение реакторов LR1, LR2 и отключе-
ние линии W2 сверхвысокого напряжения при обратном направле-
нии реактивной мощности (см. рис. 2.8).
Более совершенная микропроцессорная автоматика ограниче-
ния повышения напряжения с контролем ресурса изоляции линий
разработана в ОАО «Институт “Энергосетьпроект”» [14].
Она обладает специфическим свойством учета накопительного
эффекта воздействия повышенного напряжения. Микропроцессор-
ная АОПН-М функционирует в соответствии с вольт-секундной ха-
рактеристикой электроэнергетического оборудования (рис. 2.6),
83
Рис. 2.6. Вольт-секундная характеристика электроэнергетического оборудования
определяющей согласно ГОСТ допустимое время перенапряжения
в зависимости от его кратности к, например 20 с при к3 = 1,25.
Чувствительность АОПН повышена за счет введения предварите-
льной ступени, функционирующей в диапазоне к{ = 1,025 + к^ —
= 1,1. Как указывалось, панель ШП2704 фиксирует минимальную
кратность /с2 = 1,1.
Первой и второй ступеням АОПН-М соответствуют контролиру-
емые кратности к2 = 1,1 £3 = 1,25 и &3 = 1,25 = 1,76 с диапазо-
нами времен срабатывания от 20 мин до 20 с и от 20 с практически
до нуля соответственно.
Повышенная гибкость микропроцессорной автоматики обуслов-
ливается наличием в каждой из ступеней промежуточных диапазо-
нов контролируемых кратностей перенапряжения, показанных на
рис. 2.6 штрихпунктирными линиями.
Алгоритм функционирования АОПН-М основан на вычислении
амплитудного и действующего значений напряжения и их сравне-
нии с предписанными значениями, определяемыми указанными
промежуточными диапазонами кратностей напряжения в пределах
каждой из трех ступеней. При этом время срабатывания вычисляет-
ся не только в соответствии с вольт-секундной характеристикой, но
и с учетом предыдущего уровня перенапряжения, чем и достигается
указанный накопительный эффект.
Амплитудные значения каждого из фазных напряжений вычис-
ляются по ортогональным (синусной и косинусной) составляющим
напряжения промышленной частоты, выделяемым нерекурсивны-
ми частотными фильтрами Фурье ортогональных составляющих [2];
84
квадрат амплитуды равен сумме квадратов синусной Us(nT) и коси-
нусной Uc(nT) составляющих [2, 17].
Действующее значение напряжения вычисляется извлечением
квадратного корня из суммы квадратов дискретных мгновенных
значений напряжения за период его изменения.
Предварительная ступень сначала воздействует на электроэнер-
гетические объекты автоматического регулирования напряжения и
реактивной мощности: вращающиеся синхронные и статические
компенсаторы реактивной мощности и трансформаторы (автотран-
сформаторы) с УРПН и линейными (вольтдобавочными) трансфор-
маторами. Однако при неэффективности указанного воздействия
производится переход к воздействиям первой ступени на включение
первого реактора LR1 (см. рис. 2.8, а) и второго /J?2 при его нали-
чии и даже на отключение линии.
Первая ступень включает реакторы в начале линии (со своей сто-
роны, если она отключена с противоположной стороны) или переда-
ет сигнал по каналу связи на включение реакторов противоположно-
го конца линии, если она отключена со своей стороны. Если перена-
пряжение существенно не снижается, то производится отключение
или телеотключение линии.
Третья ступень с выдержкой времени или безынерционно (в за-
висимости от кратности напряжения) отключает выключатель Q3
(см. рис. 2.8, о) или производит телеотключение выключателя Q4,
если он был включен, a Q3 отключен.
Отключенное состояние линии с противоположной стороны, вы-
зывающее перенапряжение на линиях подстанции (на своей сторо-
не), фиксируется по дискретному возрастанию или изменению на-
правления перетока реактивной мощности из линии к шинам. При
этом реактивная мощность Q]l сравнивается с предписанной (уста-
новленной) Q (см. рис. 2.8. бив), корректируемой активной мощ-
ностью (?пр + кРл, что обеспечивает несрабатывание АОПН-М на
отключение своей линии, если перенапряжение возникло из-за от-
ключения (с противоположной стороны) смежной, отходящей от
шин подстанции линии. Отключенное состояние линии со своей
стороны определяется по отсутствию тока в линиях (контролируется
измерительным преобразователем тока ИПТ (рис. 2.7)].
Вычисление квадрата амплитуды тока, как и напряжения, произ-
водится по ортогональным составляющим [синусной Is(nT) и коси-
нусной 1с(пТ)]. Измерительное преобразование активной и реак-
тивной мощностей выполняется по быстродействующим алгорит-
мам в соответствии с соотношениями, приведенными в [2, 17].
85
Рис. 2.7. Структурная схема микропроцессорной автоматики ограничения повы-
шения напряжения
Структурная схема (рис. 2.7), на которой программные вычисли-
тельные и логические операции показаны условными обозначения-
ми измерительных преобразователей напряжения ИПН, тока ИПТ
(с инверсным выходом), реактивной и активной мощности ИПРМ,
И ПАМ vt логических элементов совпадения DX, суммирования DlVw
инверсии DU дискретных сигналов, поясняет функционирование
АОПН-М.
Программа определения времени ПОВ формирования управляю-
щих воздействий в соответствии с указанной вольт-секундной ха-
рактеристикой вычисляет с учетом накопительного эффекта, через
какое после возникновения перенапряжения время должны загру-
жаться потребляемой реактивной мощностью статический компен-
сатор СТК, включаться реакторы ВРи отключаться линии электро-
передачи ОЛ и должны формироваться сигналы на телевключение
реакторов или телеотключение выключателя линии на противопо-
ложном конце, передаваемые по каналу связи А'Спередатчиками ПР
и приемниками ПМ.
В соответствии с алгоритмом АОПН-М исполнение управляю-
щих воздействий на СТК, ВРи ОЛ производится при наличии сиг-
нала от измерительных преобразователей реактивной, проходящей
86
Рис. 2.8. Эквивалентная схема электроэнергетической системы (а) и характери-
стики срабатывания программных измерительных реле реактивной мощности (б, в )
от линии электропередачи к шинам подстанции (генерируемой ли-
нией) и активной ^мощностей, формируемого операциями указан-
ного суммирования.
Сигнал на выходе, разрешающий исполнение управляющих воз-
действий, появляется при (рис. 2.8, б) мощности срабатывания,
превышающей предписанную 0пр (уставку автоматики)
ес>еПр + *л,	(2.2)
где к— коэффициент, устанавливаемый при настройке автоматики,
к = tg а.
Указанное соотношение обеспечивает избирательность действия
АОПН-М. Его использование для уставки программного измерите-
льного реле реактивной мощности в функции от активной нагрузки
линии является особенностью АОПН-М.
Управляющие воздействия на телевключение реактора или теле-
отключение линий формируются, если, как указывалось, линия от-
ключена со своего конца, что контролируется логической единицей
на инверсном выходе ИПТ — отсутствием тока в линии (см.
рис. 2.7).
На входах логических элементов DX, символизирующих про-
граммные операции совпадения, стрелками показаны сигналы кон-
фигурации автоматики — набора выполняющих функций, устанав-
87
ливаемых при настройке или ее изменении от ПЭВМ автоматизиро-
ванного рабочего места оператора.
Особенностями АОПН-М являются также:
•	независимость для каждой ступени задания направленности
действия по реактивной мощности срабатывания 0С: прямой
(рис. 2.8, б) и обратной (рис. 2.8, в);
•	формирование характеристики срабатывания программных из-
мерительных реле реактивной мощности Qc в зависимости от актив-
ной нагрузки в соответствии с соотношением (2.1), обеспечиваю-
щим селективность действия автоматики;
•	возможность, защиты от перенапряжений трансформаторов Т
электрической станции ЭС (см. рис. 2.8, а и в).
2.6. МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ
УСТРОЙСТВА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Короткое замыкание является основным неизбежно, но случайно
возникающим возмущающим воздействием, часто неустойчивым —
дуговым, не оставляющим явных визуально обнаруживаемых при-
знаков после его ликвидации автоматикой повторного включения
линии электропередачи и создающим потенциальную опасность воз-
никновения уже устойчивого, разрушающего изоляцию линии.
Найти место КЗ, особенно на современных протяженных линиях
высокого и сверхвысокого напряжения и в распределенных воздуш-
ных сетях сельского электроснабжения, — непростая задача, требу-
ющая значительных усилий обслуживающего персонала и времени
восстановления электроснабжения. Поэтому автоматические
устройства определения мест повреждения (ОМП) — расстояний до
КЗ на линиях электропередачи — относятся к особому виду проти-
воаварийной автоматики линий электропередачи и широко приме-
няются [23].
По используемой информации и принципам действия они обра-
зуют две разновидности, функционирующие на основе односторон-
него (на одной стороне линии) и двустороннего фиксирования на-
пряжений и токов КЗ. Поэтому автоматические устройства ОМП
называются фиксаторами, обычно импульсными, напряжений и то-
ков КЗ и их симметричных составляющих — параметров аварийного
режима.
При микропроцессорной их реализации преимущественно при-
меняется одностороннее фиксирование параметров аварийного ре-
жима, получившее теоретическое обоснование [24].
88
Вычисление расстояний до трехфазных и двухфазных КЗ прин-
ципиально производится по выделенным частотными фильтрами
принужденным составляющим междуфазных напряжений и разно-
стям соответствующих фазных токов электромагнитного переход-
ного процесса, а до однофазных и двухфазных КЗ на землю — по
принужденным составляющим фазного напряжения и сумме соот-
ветствующего фазного тока и тока нулевой последовательности, т.е.
по принципу действия дистанционной защиты.
Вычисляется результат деления абсолютных действующих значе-
ний указанных напряжений и токов, который представляет собой
абсолютное значение суммы комплексного сопротивления ZK уча-
стка линии до металлического КЗ и переходного активного сопро-
тивления 7?п (обычно электрической дуги). Поэтому последующее
деление указанной суммы на удельное сопротивление линии —
определение расстояния до места КЗ — получается с погрешностью,
при трехфазных КЗ не устранимой: вычисление расстояния до места
трехфазного КЗ производится по формуле
, _ ^мф sin<p
К’|/ф1-/ф2|худ1’
где 1/мф — междуфазные напряжения; /ф,, /ф2 — токи соответствую-
щих фаз, например А и В; л^д1 — удельное реактивное сопротивле-
ние прямой последовательности линии; а — угол сдвига фаз между
напряжением и разностью токов.
Разработаны [24] способы существенного снижения влияния пе-
реходного сопротивления на результаты вычислений расстояний до
КЗ между' двумя фазами, однофазных и двухфазных КЗ на землю за
счет использования токов обратной и нулевой последовательностей в
качестве опорных, и вычислений расстояний по реактивным состав-
ляющим сопротивления до места КЗ в соответствии с формулами:
при двухфазных КЗ, в том числе и на землю
" 1т[(/ф,-/.+2)2>л|/(/2ф3е>/’)Г
при однофазных КЗ
/ =_______________________ (25)
к 1т[(£ф + *0£0)2уд1//0]’
89
где U^,	— напряжения и токи поврежденных фаз; /2фз — ток об-
ратной последовательности третьей, неповрежденной, фазы;
= —i-----_ комплексный коэффициент компенсации то-
^уд!
ком нулевой последовательности; Х,д0 — удельное сопротивление
нулевой последовательности.
Возможет । и учет взаимоиндукции между параллельными линия-
ми [24].
При одностороннем питании линии вектор частного от деления
падения напряжения на активном трехфазном сопротивлении на
ток нулевой последовательности направлен по вещественной оси и
поэтому на результат вычислений не влияет. Однако при двусторон-
нем питании из-за возможного несовпадения по фазе токов нулевой
последовательности в местах КЗ и установки автоматического
устройства возникает погрешность вычисления, но на порядок ме-
ньше [24], чем при неиспользовании опорного тока.
Аналогичное влияние на снижение погрешности вычислений рас-
стояния до двухфазных КЗ оказывает вектор тока обратной последо-
вательности неповрежденной фазы, повернутый на угол я/2 [24].
Использование составляющих напряжений и токов нулевой по-
следовательности, фиксируемых на двух сторонах линии электриче-
ской системы с глухо заземленной нейтралью, как и применявшихся
ранее фиксирующих приборов [23], обеспечивает независимость ре-
зультата вычислений расстояний до однофазных и двухфазных КЗ
на землю от сопротивления 7?п электрической дуги. Однако вычис-
ления могут выполняться только после обмена информацией между
устройствами, установленными по разным сторонам линии, а их ре-
зультат зависит от эквивалентного сопротивления электростанции
или электроэнергетической системы.
Микропроцессорные автоматические устройства определения мест
повреждения линий электропередачи разработаны и выпускаются на-
учно-производственным предприятием ЗАО “РАДИУС Автомати-
ка” и называются микропроцессорными фиксирующими индика-
торами (ИМФ):
•	И МФ-1С предназначен для линий напряжением 6 — 35 кВсод-
носторонним питанием и длиной до 200 км;
•	ИМФ-ЗС — для линий напряжением 110 — 330 кВ и магистра-
льных линий электропередачи сверхвысокого напряжения
500 — 750 кВ с двусторонним питанием и длиной до 400 км. в том
числе с ответвлениями и с учетом взаимоиндукции параллельных
линий (рис. 2.9).
90
a)
Сторона с разъемом связи
Устройство ИМФ-ЗС
Г
L
TAL
L
С
TVL
ZJICZ
U напр.—
Режим
Отказ Q
J___0
2 ъ
3 0
4 0-
5 0
б 0
7 0
8 0
9 0-
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0
4? Люм 5 А
1	= S А
гном J п
^ном 5 А
3/„
иа< 100 В
юр в
ис< 100 в
О напряжения
18+0-----
Сигнал Р
Питание[2
19 е>
20 0
21 &
22 0
23 &
24 0
25 0
/
От измерительных
трансформаторов
тока
От измерительных
трансформаторов
напряжения
От внешнего контакта
при селективном режиме
или перемычка для
неселективного режима
На сигнализацию отказа
На сигнализацию срабатывания
Оперативное питание » 220 В (=100) В
б)
Рис. 2.9. Внешний вид (с) и схема подключения (б) устройства ИМФ-ЗС к
внешним цепям
91
Первые определяют (фиксируют) расстояния до двухфазных и
трехфазных КЗ и выявляют двойные замыкания на землю в сетях с
изолированной (компенсированной) нейтралью, а вторые — и до
однофазных и двухфазных КЗ на землю на системообразующих
электропередачах, и в сетях с глухо заземленной нейтралью. Они об-
ладают широкими информационными возможностями и обеспечи-
вают вывод на алфавитно-цифровой индикатор информации:
•	о поврежденных фазах и расстоянии до места КЗ;
•	о моменте времени возникновения и длительности КЗ;
•	о действующих значениях токов КЗ: фазных, прямой, обратной
и нулевой (ИМФ-ЗС) последовательностей;
•	о действующих значениях напряжений при КЗ: междуфазных и
фазных прямой, обратной и нулевой (ИМФ-ЗС) последовательностей;
•	о фазах комплексных напряжений и токов КЗ;
•	о длительности бестоковой паузы в цикле АПВ;
•	о предписанных значениях контролируемых величин
(уставках).
Информация фиксируется в течение 50 — 200 мс и сохраняется о
десяти последних КЗ, выводится на экран в любой последователь-
ности, не пропадает при исчезновении напряжения на время до 24 ч.
Уставки: коэффициенты трансформации первичных измерите-
льных трансформаторов напряжения и тока, удельные сопротивле-
ния прямой и нулевой последовательностей, коэффициент взаимо-
индукции параллельных линий, расстояние до ответвлений от ли-
нии, время фиксации информации вводятся с клавиатуры после
ввода пароля.
Расстояние до места КЗ определяется с относительной погреш-
ностью, не превышающей 0,05 км, а при расстоянии меньшем 20 км
— не более 1 км.
Высокая надежность действия обеспечивается встроенным тес-
товым контролем, проводимым при каждом появлении напряжения
питания, и режимом контроля, включаемым оператором: наработка
на отказ составляет 25 000 ч.
Индикаторы имеют встроенный канал RS232 связи с ПЭВМ и
RS485 — связи с АСУ.
Общая функциональная унифицированная структура индикато-
ров содержит:
•	элементы ввода напряжений и токов — вторичные измеритель-
ные трансформаторы напряжения TVL и тока TAL (рис. 2.9, б) с ак-
тивными аналоговыми фильтрами нижних частот, нагруженные
балластными резисторами [в ИМФ-1С отсутствуют цепи токов
фазы В (1Ь) и тока нулевой последовательности 3/0];
92
•	мультиплексор (МПЛ);
•	аналого-цифровой преобразователь (АЦП) мгновенных напря-
жений трех фаз Ua, Ub, Uc и напряжений, пропорциональных фаз-
ным токам 1а, 1С (И МФ-1 С) или Ia, 1Ь, 1С и току нулевой последовате-
льности 3/0 (ИМФ-ЗС);
•	микропроцессор (МП) типа К1810ВМ88 с контроллером пре-
рываний (КП), таймером (Т), постоянным (ПЗУ) и оперативным
(ОЗУ) запоминающими устройствами;
•	элемент энергонезависимой памяти (ЭНП);
•	последовательный интерфейс (ПИ);
•	элемент ввода и вывода ВВ дискретных сигналов управления
{Режим) или информация о действии индикатора {Сигнал ) или не-
исправности {Отказ) (см. рис. 2.9, б);
•	алфавитно-цифровой индикатор АЦИ {см. рис. 2.9, а) и клави-
атуру диалогового режима КЛ\
•	источник (блок) питания (БП) переменным или постоянным
напряжением (с бестрансформаторным входом); функционирова-
ние устройства не нарушается при изменениях напряжения питания
в пределах (0,7 + 1,2)СП ном.
Внешний вид — лицевая панель микропроцессорного индикато-
ра типа ИМФ-ЗС показан на рис. 2.9, а.
В режиме готовности к действию (режиме слежения) на экране
АЦИ высвечиваются три точки. Функционирование микропроцес-
сорных индикаторов ИМФ-1С и ИМФ-ЗС обеспечивается разным
программным обеспечением.
Запуск программного обеспечения вычисления расстояния до
места КЗ, фиксируемый появлением на экране АЦИ надписи “За-
пуск”, производится токами прямой 1Ь обратной /2 или нулевой /0
последовательности, определяемыми программными цифровыми
фильтрами симметричных составляющих. Запуск производится,
если их непрерывно вычисляемые действующие значения превыша-
ют определяемые коэффициентами fcnl, fcn2, &п0 уставок значения
А > Whom; h > WhoM; А) > Whom- Быстродействие запуска до-
стигается использованием дискретных мгновенных значений лишь
предварительно отфильтрованных указанными аналоговыми филь-
трами токов трех фаз, следующих с интервалом дискретизации
Т= 1,66 мс (12 интервалов за период Тп промышленной частоты),
соответствующим углу сдвига фаз л/6. Вычисление симметричных
составляющих прямой и обратной последовательностей произво-
дится по дискретным, мгновенным значениям токов [23].
Регистрация (фиксация) дискретных мгновенных напряжений и
напряжений, пропорциональных токам КЗ, производится в течение
93
двух периодов промышленной частоты Тп после паузы в полперио-
да, в течение которой проверяется, укладываются ли наибольшие
мгновенные значения напряжений в рабочий диапазон АЦП: при
необходимости производится дискретное уменьшение напряжений.
Цифровыми частотными фильтрами из зафиксированных на-
пряжений, содержащих свободные составляющие, выделяются их
принужденные составляющие промышленной частоты, необходи-
мые для вычислений расстояний до КЗ.
Производится коррекция их фаз, обусловленная временными за-
держками их последовательного аналого-цифрового преобразова-
ния, определяются углы сдвига фаз, и вычисляются ортогональные
составляющие принужденных напряжений и токов.
По фазным соотношениям между симметричными составляю-
щими напряжений, пропорциональных токам, определяется вид КЗ
и вычисляется расстояние до него.
Индикаторы фиксируют момент времени отключения линии и
длительность цикла АПВ.
Информация записывается в ОЗУ, если замыкается внешний
контакт или поставлена перемычка между зажимами “Режим ” (см.
рис. 2.9, б}. Различаются два режима работы индикаторов: селек-
тивный и неселективный. В первом режиме, устанавливаемом, в ча-
стности, сигнальным контактом выключателя, в память записыва-
ются результаты анализа электромагнитного переходного процесса
КЗ на отключаемой релейной зашитой поврежденной линии.
В неселективном режиме фиксируется информация о всех КЗ,
при которых происходит запуск программного обеспечения
индикаторов.
Результаты вычисления расстояний до места КЗ высвечиваются
на экране АЦИпо следующего запуска или нажатия любой из четы-
рех кнопок клавиатуры.
Клавиатура КП и АЦИ обеспечивают диалоговый режим, схема
которого предусматривает два режима считывания информации:
•	о новом КЗ;
•	об одном из ранее происшедших КЗ.
В первом случае нажатие крайних кнопок выводит время возник-
новения КЗ, а кнопки, обозначенные стрелками, позволяют про-
смотреть зафиксированную о нем информацию. Во втором случае
согласно указанной схеме выбирается номер КЗ и затем на экран
выводятся:
•	полный ток и длительность КЗ;
•	токи и напряжения при КЗ прямой, обратной и нулевой после-
довательностей (ИМФ-ЗС);
94
•	длительность бестоковой паузы при АПВ;
•	абсолютные действующие значения и фазы входных напряже-
ний и токов.
Вывод в режим слежения производится левой кнопкой: на экране
АЦИ появляется, как указывалось, три точки и гаснет его подсветка.
2.7. АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГИСТРАТОР
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
Научно-производственным предприятием ООО НПП “ЭКРА”
разработан и выпускается мшфопроцессорный автоматический ре-
гистратор напряжений и токов КЗ, электромеханических переход-
ных процессов и асинхронного режима [25]. Регистратор выполня-
ется на серийном терминале типа БЭ2704 (см. § 1.2).
Регистрирующий терминал выполняет функции:
•	приема 24 входных аналоговых сигналов — напряжений и
токов;
•	приема 32 дискретных сигналов;
•	пуска регистрирующего осциллографа;
•	пуска внешних регистраторов контактным выходом;
Рис. 2.10. Расположение элементов на лицевой панели терминала
95
Рис. 2.11. Структурная схема регистрирующего терминала типа БЭ2704 V900
96
•	запись осциллограмм напряжений и токов;
•	регистрацию событий аварийных ситуаций;
•	выдачу информации посредством алфавитно-цифрового инди-
катора АЦИ (дисплея) и сигнальных светодиодов СДД(рис. 2.10);
•	самодиагностику и сигнализацию о неисправностях.
Особенностью терминала типа БЭ2704У900 является наличие
съемной карты энергонезависимой электронной памяти, в которую
записывается цифровая информация аварийного режима, типа
Compact Flash. На рис. 2.10 показаны гнездо F, в которое она встав-
ляется, и кнопка для ее извлечения. Над гнездом расположен инди-
катор рабочего состояния терминала “Работа ”.
Управляется регистрирующий терминал клавиатурой КЛ и от
ПЭВМ через последовательный канал связи типа RS232. На задней
стенке терминала установлен и разъем для связи с АСУ типа RS485 с
преобразователем к уровням транзисторно-транзисторной логики
(ТТЛ) с передатчиком и приемником — так называемой токовой
петлей (рис. 2.11).
Пуск на осциллографирование производится: по снижению
междуфазного напряжения и возрастанию фазного тока, по появ-
лению и по приращениям напряжений обратной и нулевой
последовательностей.
Производится запись осциллограмм напряжений и токов:
•	предшествующего нормального режима (несколько периодов);
•	аварийного электромагнитного и электромеханического пере-
ходных процессов;
•	послеаварийного режима длительностью, определяемой
уставкой.
Для успешной передачи информации по каналам связи осцил-
лограммы указанных этапов их записи разбиваются на отдельные
файлы. Имеется возможность их объединения.
Информация извлекается из терминала или по последовательно-
му каналу связи с ПЭВМ или путем чтения карты памяти с помощью
специального устройства чтения.
Просмотр и анализ аварийных осциллограмм осуществляется
специальной программой.
В документации ООО НПП “ЭКРА” [25] содержится подробное
описание диалогового режг. ма регистрирующего терминала.
Структурная схема регистрирующего терминала (см. рис. 2.11)
дает представление о его построении: показаны вторичные измери-
тельные трансформаторы Т1 — Т16, оптронные входы и релейные
выходы и его функциональные части.
97
Список литературы
1.	Дьяков А. Ф., Овчаренко Н. И. Микропроцессорная релейная за-
щита и автоматика элекроэнергетических систем: Учеб, пособие
для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2000.
2.	Овчаренко Н. И. Аппаратные и программные элементы автома-
тических устройств энергосистем. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.
3.	Лукоянов В. Ю. Комплект микропроцессорных устройств релей-
ной защиты и автоматики для оснащения подстанций 6 — 35 кВ
// Релейная защита и автоматика энергосистем 2004. М.: ВВЦ,
2004. С. 277, 278.
4.	Цифровые устройства релейной защиты и автоматики. СПб.:
“НТЦ “Механотроника”, 2003.
5.	Арсентьев A. IL, Нудельман Г. С., Шапеев А. А. Новые функцио-
нальные возможности устройств РЗА высокого напряжения // Ре-
лейная зашита и автоматика энергосистем 2004. М.: ВВЦ, 2004.
6.	Фурашов В. С., Камаев Е. В. Шкаф автоматики управления вы-
ключателем, ТАПВ, УРОВ типа ШЭ2710511 //Тамже. С. 100.
7.	Дони Н. А., Левиуш А. И., Фокин Г. Г. Шкаф дифференциаль-
но-фазной защиты с ОАПВ типа ШЭ2710582 // Там же.
С. 96 - 98.
8.	Дони Н. А., Фурашов В. С. Комплекс микропроцессорных защит
для присоединений 330 кВ // Там же. С. 94, 95.
9.	Шкафы микропроцессорной дифференциально-фазной защиты
“БРЕСЛЕР-0411” с функцией однофазного автоматического по-
вторного включения / В. А. Ефремов, О. Н. Григорьев, Н. В. Под-
шивалин, Ю. Я. Лямец // Там же. С. 69 — 75.
10.	Вазюлин М. В., Стрелков В. М., Фокин Г. Г. Микропроцессор-
ный модуль для панели АПВ типа ПДЭ-4.01, выполняющий фун-
кции погасания дуги и успешности ОАПВ линии // Там же.
С. 108 - ПО.
11.	Терминалы защиты серии БЭ2704: Руководство по эксплуатации.
Чебоксары: НПП “ЭКРА”, 2000.
12.	Основные принципы построения релейной защиты оборудования
330 — 750 кВ с использованием микропроцессорных устройств
серии ШЭ2710 / Ю. Н. Алимов, А. К. Белотелов, А. И. Левиуш и
др. // Электрические станции. 2005. № 7. С. 32 - 35.
98
13.	Микропроцессорные средства противоаварийной автоматики ло-
кального уровня / А. А. Акинин, А. Б. Ваганов, Д. Р. Любарский
и др.; Под ред. В. А. Шуина, М. Ш. Мисриханова, А. В. Мошка-
рина И Повышение эффективности работы энергосистем: Тр.
ИГЭУ. Вып. VII. М.: Энергоатомиздат, 2004. С. 436 — 444.
14.	Акинин А. А., Иванов И. А., Любарский Д. Р. Микропроцессор-
ное устройство автоматики ограничения повышения напряже-
ния с контролем ресурса оборудования // Вестник ИГЭУ. 2005.
Вып. 1.
15.	Кочкин Н. А., Шурупов А. А., Фокин Г. Г. Шкаф дистанционной
и токовой защиты линии с ОАПВ типа ШЭ2710 521 // Релейная
защита и автоматика 2004. М.: ВВЦ, 2004. С. 99.
16.	Овчаренко Н. И. Аналоговые элементы микропроцессорных
комплексов релейной защиты и автоматики. М.: НТФ “Энерго-
прогресс”, 2001. [Библиотечка электротехника, приложение к
журналу “Энергетик”. Вып. 9 (33)].
17.	Овчаренко Н. И. Программные функциональные элементы
микропроцессорной автоматики и релейной защиты электро-
энергетических систем. М.: НТФ “Энергопрогресс”, 2006. [Биб-
лиотечка электротехника, приложение к журналу “Энергетик”.
Вып. 5 - 6 (89 - 90)].
18.	Шкаф направленной высокочастотной защиты линии типа
2607 031: Руководство по эксплуатации. Чебоксары: ООО НПП
“ЭКРА”, 2000.
19.	Шкаф дифференциально-фазной защиты линии и устройства
однофазного автоматического повторного включения типа
ШЭ2710 582: Руководство по эксплуатации. Чебоксары: ООО
НПП “ЭКРА”, 2005.
20.	Шкаф резервной защиты и однофазного автоматического по-
вторного включения линии типа ШЭ2710 521. Чебоксары: ООО
“ЭКРА”, 2004.
21.	Шкаф основной защиты автотрансформаторов ШЭ2710 542. Че-
боксары: ООО “ЭКРА”, 2004.
22.	Индикатор микропроцессорный фиксирующий ИМФ-ЗС: Тех-
ническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт. М.:
ЗАО “РАДИУС Автоматика”, 2004.
23.	Арцишевский Я. Л. Определение мест повреждения линий элект-
ропередачи в сетях с заземленной нейтралью. М.: Высш, шк.,
1988.
24.	Аржанников Е. А., Чухин А. М. Методы и приборы определения
мест повреждения на линиях электропередачи. М.: НТФ “Энер-
гопрогресс”, 1998. [Библиотечка электротехника, приложение к
журналу “Энергетик”. Вып. 3].
25.	Терминал регистрирующий типа БЭ2704У900: Руководство по эк-
сплуатации. Чебоксары: ООО НПП “ЭКРА”, 2004.
99
Содержание
Часть 1
Предисловие...............................................................3
ГЛАВА ПЕРВАЯ. Микропроцессорная релейная защита линий
электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения.......................5
1.1.	Виды и особенности. Унифицированные терминалы....................5
1.2.	Микропроцессорная фильтровая направленная высокочастотная защита.14
1.3.	Микропроцессорная дифференциально-фазная высокочастотная защита..30
1.4.	Терминалы дифференциально-фазной защиты.........................36
Список литературы........................................................49
Часть 2
Предисловие..............................................................55
1.5.	Микропроцессорные дистанционная и токовая направленная
нулевой последовательности защиты линий электропередачи. ...........57
ГЛАВА ВТОРАЯ. Микропроцессорная автоматика линий
электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения....................  68
2.1.	Виды микропроцессорной автоматики...............................68
2.2.	Микропроцессорная автоматика повторного включения...............69
2.3.	Микропроцессорное устройство контроля погасания электрической дуги
и успешного включения отключенной фазы с одной стороны..............75
2.4.	Действие автоматики однофазного повторного включения...........79
2.5.	Микропроцессорная автоматика ограничений повышения напряжения...83
2.6.	Микропроцессорные автоматические устройства
определения мест повреждений линий электропередачи..................88
2.7.	Автоматический регистратор электромагнитных переходных процессов.95
Список литературы........................................................98
Библиотечка электротехника
Приложение к производственно-массовому журналу "Энергетик"
ОВЧАРЕНКО НИКОЛАЙ ИЛЬИЧ
Микропроцессорная релейная защита и автоматика линий
электропередачи ВН и СВН (часть 2)
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23
Телефоны: (495) 675-19-06, тел. 675-00-23 доб. 22-47; факс: 234-74-21
Научный редактор А. М. Александров
Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская
Худож.-техн. редактор Т. Ю. Андреева
Корректор Е. П. Севостьянова
Сдано в набор 05.03.07. Подписано в печать 18.05.07.
Формат 60x84 Печать офсетная.
Печ. л. 3,0. Заказ БЭТ/05(101)-2007
Макет выполнен издательством “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское щ., 58.
Отпечатано типографией издательства “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское щ., 58.
Журнал “Энергетика за рубежом”
— приложение к журналу “Энергетик”
Подписывайтесь на специальное приложение к жур-
налу “Энергетик” — “Энергетика за рубежом”. Это
приложение выходит один раз в два месяца.
Журнал “Энергетика за рубежом” знакомит читателей
с важнейшими проблемами современной зарубежной
электроэнергетики, такими, как:
— развитие и надежность энергосистем и
энергообъединений;
—	особенности и новшества экономических и рыночных
отношений в электроэнергетике;
—	опыт внедрения прогрессивных технологий в энерге-
тическое производство;
—	модернизация и реконструкция (перемаркировка)
оборудования электростанций, электрических и теп-
ловых сетей;
—	распространение нетрадиционных и возобновляе-
мых источников энергии;
—	энергосбережение, рациональное расходование
топлива и экологические аспекты энергетики.
Подписку можно оформить в любом почтовом от-
делении связи по объединенному каталогу “ПРЕССА
РОССИИ”. Том 1. Российские и зарубежные газеты
и журналы.
Индексы журнала “Энергетика за рубежом”
— приложения к журналу “Энергетик”
87261 — для предприятий и организаций;
87260 — для индивидуальных подписчиков.
08 авторе
Николай Ильич Овчаренко —
лауреат премии Президента
Российской Федерации
в области образования,
доктор технических наук,
профессор кафедры
“Релейная защита и
автоматизация энергосистем”
Московского энергетического
института (технического
университета).
Н. И. Овчаренко — автор ряда научно-технических монографий,
учебных пособий и учебников по теории и технике автоматики и
релейной защиты электрических станций, сетей и систем. Наи-
более крупные из них монография “Аналоговые и цифровые эле-
менты автоматических устройств энергосистем” (1989 г.) и учеб-
ники для вузов “Элементы автоматических устройств энергосис-
тем” (1995 г.), “Автоматика электрических станций и электро-
энергетических систем” (2000 г.) и монография “Аппаратные и
программные элементы автоматических устройств энергосис-
тем” (2004 г.).
Отечественную микропроцессорную
релейную защиту
и противоаварийную автоматику
— вместо зарубежных аналогов