3.9 Pilot Directional Earth-fault Protection (85)
3.9.1 Functions Description/Mô tả chức năng
3.9.1.4 Current Reversal/Ngược dòng điện
3 The reach of directional earth-fault protection is difficult to define. There may have problem for pilot direction earth-fault protection applied on parallel line arrangement due to current reversal phenomenon.
When there is a fault in one of the parallel lines, the direction of the fault current may change during the sequence tripping of the circuit breaker at both ends as shown in Figure 3.9-8: When a fault occurs on line C–D near breaker D, the fault current through line A-B to D will flow from A to B.
When breaker D is tripped, but breaker C is not tripped, the fault current in line A-B will then flow from B to A. This process is the current reversal.
Rất khó xác định phạm vi bảo vệ sự cố chạm đất theo hướng. Có thể có vấn đề đối với bảo vệ sự cố nối đất theo hướng điều khiển được áp dụng trên bố trí đường dây song song do hiện tượng đảo chiều dòng điện.
Khi có sự cố ở một trong các đường dây song song, hướng của dòng điện lỗi có thể thay đổi trong trình tự tác động của bộ ngắt mạch ở cả hai đầu như thể hiện trong Hình 3.9-8: Khi sự cố xảy ra trên đường dây C – D gần bộ ngắt D, dòng điện sự cố qua đường dây AB đến D sẽ chạy từ A
3 Protection Functions
sang B. Khi bộ ngắt D bị ngắt, nhưng bộ ngắt C không bị ngắt, thì dòng điện lỗi trên đường dây AB sẽ chạy từ B sang A. Quá trình này là sự đảo ngược dòng điện.
Figure 3.9-8 Current reversal Hình 3.9-8 Đảo chiều dòng điện
As shown above, the device A detects a forward fault while the device B detects a reverse fault before break D is tripped. However, the device A detects a reverse fault while the device B detects a forward fault after breaker D is tripped. There is a competition between pickup and drop off of pilot zones in the device A and the device B when the fault measured by the device A changes from the forward direction into reverse direction and vice versa for the device B. There may be mal-operation for the device in line A-B if the forward direction of the device B has operated but the forward direction of the device A drops off slightly slower or the forward direction of the device B has operated but the forward direction information of the device A is still received due to the channel delay (the permissive signal is received).
In general, the following two methods shall be adopted to solve the problem of current reversal:
Như hình trên, thiết bị A phát hiện lỗi thuận trong khi thiết bị B phát hiện lỗi ngược trước khi ngắt D bị vấp. Tuy nhiên, thiết bị A phát hiện lỗi ngược trong khi thiết bị B phát hiện lỗi thuận sau khi cầu dao D bị vấp. Có sự cạnh tranh giữa việc đón và trả khách trong vùng thí điểm trong thiết bị A và thiết bị B khi lỗi đo được của thiết bị A chuyển từ hướng thuận sang hướng ngược lại và ngược lại đối với thiết bị B. Có thể có hoạt động sai đối với thiết bị trên dòng AB nếu chiều thuận của thiết bị B đã hoạt động nhưng chiều thuận của thiết bị A giảm chậm hơn một chút hoặc chiều thuận của thiết bị B đã hoạt động nhưng vẫn nhận được thông tin về hướng thuận của thiết bị A do trễ kênh (nhận tín hiệu cho phép).
Nói chung, hai phương pháp sau đây sẽ được áp dụng để giải quyết vấn đề đảo ngược dòng điện:
1. The fault shall be measured by means of the reverse element of the device B. Once the reverse element of the device B operates, the send signals and the tripping circuit will be blocked for a period of time after a short time delay. This method can effectively solve the problem of competition between the device A and the device B, but there shall be a precondition. The reverse element of the device B must be in cooperation with the forward
3 Protection Functions
PCS-902S Line Distance Relay 3-69
element of the device A, i.e. in case of a fault in adjacent lines, if the forward element of the device A operates, and the reverse element of the device B must also operate. Once the bilateral cooperation fails, the anticipated function cannot be achieved. In addition, the blocking time for sending signals and the tripping circuit after the reverse element of the device B operates shall be set in combination with the channel time delay.
Lỗi phải được đo bằng phần tử ngược của thiết bị B. Khi phần tử ngược của thiết bị B hoạt động, tín hiệu gửi và mạch ngắt sẽ bị chặn trong một khoảng thời gian sau một thời gian ngắn. Phương pháp này có thể giải quyết hiệu quả vấn đề cạnh tranh giữa thiết bị A và thiết bị B, nhưng cần phải có một điều kiện tiên quyết. Phần tử ngược của thiết bị B phải phối hợp với phần tử thuận của thiết bị A, tức là trong trường hợp có lỗi ở các đường liền kề, nếu phần tử thuận của thiết bị A hoạt động, và phần tử ngược của thiết bị B cũng phải vận hành. Một khi hợp tác song phương không thành công, chức năng dự kiến sẽ không thể đạt được.
Ngoài ra, thời gian chặn để gửi tín hiệu và mạch ngắt sau khi phần tử đảo ngược của thiết bị B hoạt động phải được đặt kết hợp với thời gian trễ kênh.
2. Considering the pickup and drop off time difference of distance elements and the channel time delay between the device A and the device B, the maloperation due to current reversal shall be eliminated by setting the time delay. The reverse direction element of the device is not required for this method, the channel time delay and the tripping time of adjacent breaker shall be taken into account comprehensively.
Xem xét chênh lệch thời gian nhận và trả của các yếu tố khoảng cách và độ trễ thời gian kênh giữa thiết bị A và thiết bị B, lỗi hoạt động do đảo ngược dòng điện sẽ được loại bỏ bằng cách đặt thời gian trễ. Phần tử hướng ngược của thiết bị không cần thiết đối với phương pháp này, độ trễ thời gian kênh và thời gian tác động của bộ ngắt liền kề phải được tính đến một cách toàn diện.
This protection device adopts the second method to eliminate the maloperation due to current reversal.
Thiết bị bảo vệ này áp dụng phương pháp thứ hai để loại bỏ sự cố hoạt động do đảo ngược dòng điện
Figure 3.9-9 Logic of current reversal blocking Hình 3.9-9 Logic của chặn đảo chiều dòng điện
t1: pickup time delay of current reversal t2: dropoff time delay of current reversal
t1: độ trễ thời gian nhận khi đảo chiều dòng điện t2: độ trễ thời gian trả khi đảo chiều dòng điện
When adopting independent pilot channel 2, t1 and t2 are the settings [85.t_DPU_CR2] and [85.t_DDO_CR2] respectively, which should be considered individually from channel 1.
3 Protection Functions
When sharing pilot channel 1 with pilot distance protection, t1 and t2 are the settings [85.t_DPU_CR1] and [85.t_DDO_CR1] respectively.
Referring to above figure, when signal from the remote end is received without the operation of forward element of pilot directional earth-fault protection, the current reversal blocking logic is enabled after t1. t1 shall be set the shortest possible but allowing sufficient time for the operation of forward element of pilot directional earth-fault protection, generally set as 25ms.
Once the current reversal logic is enabled, the healthy line device B transfer tripping is blocked.
The logic will be disabled by either the dropoff of signal or the operation of forward element of pilot directional earth-fault protection. t2 is required to avoid maloperation for the case that the forward element of pilot directional earth-fault protection of device B picks up before the signal from device A drops off. Considering the channel propagation delay and the pickup and drop-off time difference of the forward element of pilot directional earth-fault protection with margin, t2 is generally set between 25ms~40ms.
Because the time delay of pilot directional earth-fault protection has an enough margin to current reversal, current reversal blocking only used for permissive scheme not blocking scheme.
Khi áp dụng kênh điều khiển độc lập 2, t1 và t2 lần lượt là cài đặt [85.t_DPU_CR2] và [85.t_DDO_CR2], những cài đặt này sẽ được xem xét riêng lẻ từ kênh 1.
Khi chia sẻ kênh điều khiển 1 với bảo vệ khoảng cách điều khiển, t1 và t2 lần lượt là cài đặt [85.t_DPU_CR1] và [85.t_DDO_CR1].
Tham khảo hình trên, khi tín hiệu từ đầu cuối nhận được mà không có hoạt động của phần tử chuyển tiếp của bảo vệ sự cố nối đất hướng điều khiển, logic chặn đảo chiều hiện tại được kích hoạt sau t1. t1 phải được đặt ngắn nhất có thể nhưng cho phép đủ thời gian để hoạt động của phần tử chuyển tiếp của bảo vệ sự cố nối đất hướng điều khiển, thường được đặt là 25ms.
Khi logic đảo ngược dòng điện được kích hoạt, thiết bị đường truyền tốt B bị chặn. Logic sẽ bị vô hiệu hóa bởi sự trả tín hiệu hoặc hoạt động của phần tử chuyển tiếp của bảo vệ sự cố nối đất hướng điều khiển. t2 là cần thiết để tránh hoạt động sai đối với trường hợp phần tử phía trước của bộ bảo vệ chống sự cố nối đất hướng điều khiển của thiết bị B nhận trước khi tín hiệu từ thiết bị A trả. Xem xét độ trễ lan truyền kênh và chênh lệch thời gian nhận và trả của phần tử chuyển tiếp của bảo vệ chống sự cố nối đất hướng điều khiển với biên độ, t2 thường được đặt trong khoảng 25ms ~ 40ms.
Vì thời gian trễ của bảo vệ sự cố nối đất theo hướng điều khiển có biên độ đủ để đảo ngược dòng điện, nên chế độ chặn đảo chiều dòng điện chỉ được sử dụng cho sơ đồ cho phép chứ không phải sơ đồ chặn.