Гильманов Р.Р., Маклецов А.М.
АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ *
Аннотация:
в данной статье рассматриваются опубликованные патенты устройств, разработанных для решения проблемы чувствительности защиты дальнего резервирования на ответвлениях с маломощными трансформаторами. Будут рассмотрены следующие устройства: усовершенствованный орган дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от воздушной линии электропередачи с двухсторонним питанием, входящий в состав дифференциально-фазной высокочастотной защиты, устройство адаптивной резервной защиты трансформаторов ответвительных подстанций, способ повышения чувствительности релейной защиты дальнего резервирования.
Ключевые слова:
короткие замыкания, линия с ответвлениями, дальнее резервирование, междуфазные короткие замыкания, маломощные трансформаторы
DOI 10.24412/2712-8849-2023-1269-1005-1014
Актуальность: в настоящее время на высоковольтных линиях электропередач (110-220кВ) при возникновении междуфазных коротких замыканий на сторонах низшего напряжения при большом количестве ответвлений с маломощными трансформаторами должна быть реализована резервная ступень дистанционной защиты, с подключенными к концам измерительные трансформаторы тока и напряжения. На данный момент существующие разработки выполнения таких типов защит не достигают требуемого уровня чувствительности к коротким замыканиях на данных ответвлениях.Эта проблема постоянно находится в поле зрения современных проектных институтов и научно-исследовательских центров. Поэтому далее будут рассмотрены запатентованные инженерные решения малой чувствительности на ответвлениях с маломощными трансформаторами.Авторами патента «Усовершенствованный орган дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от воздушной линии электропередачи с двухсторонним питанием, входящий в состав дифференциально-фазной высокочастотной защиты» была разработана модель, используемую в сетях распределния электроэнергетических систем чтобы обеспечить релейной защитой быстрого действия воздушные линии электропередач с питанием с двух сторон совместно с защитой дальнего резервирования и аппаратов коммутации подстанции на ответвлениях данной линии. Ссылка на патент: RU 174043 U1/ Кужеков С.Л., Дегтярёв А.А., Антонов Д.Б., Кокоулин Д.Н. – Заявл 24.05.2017, Опубл. 27.09.2017. (Патентообладатель: Публичное акционерное общество энергетики и электрификации Кубани)Улучшенный резервный орган дальней защиты является частью неполного комплекта дифференциально-фазной высокочастотной защиты воздушной линии с двусторонним питанием, которая имеет ответвления. Вход сигнала подключен через блок вторичных преобразователей дифференциально-фазной высокочастотной защиты к выходам группы трансформаторов тока, трансформатору напряжения и выходному высокочастотному приемнику своего конца линии электропередачи. Он может вычислять отношения выходных напряжений трансформатора напряжения к соответствующим вторичным токам группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи и генерировать выходной сигнал. Кроме того, выход резервного органа подключен к цепям отключения силового выключателя своего конца линии электропередачи.Однако, в отличие от стандартной системы, улучшенный орган также оснащен реле с тормозом. Рабочий вход реле подключен к выходу высокочастотного приемника своего конца линии электропередачи, а тормозной вход связан с выходом элемента, вычисляющего минимальные значения отношений выходных напряжений трансформатора напряжения к соответствующим вторичным токам группы трансформаторов тока своего конца линии электропередачи. Выход реле с тормозом через элемент задержки времени соединен с выходом улучшенного резервного органа./Рисунок 1 Однолинейная схема УОДР/Рисунок 2 Структурная схема УОДР/Рисунок 3 Токовые цепи и цепи напряжения УОДРДанное разработанное устройство обладает рядом особенностей:1. УОДР обеспечивает отключение линии электропередачи с определенной задержкой времени в случае отказа релейной защиты элементов подстанций, подключенных к ответвлениям от линии, отказа выключателей высшего напряжения указанных подстанций или неправильного функционирования короткозамыкателей или устройств передачи отключающих сигналов.2. УОДР обладает высокой чувствительностью, поскольку не требуется согласования его параметров срабатывания с защитами смежных элементов относительно данной линии электропередачи. 3. УОДР не требует отстройки от токов асинхронного режима, протекающих по линии электропередачи, благодаря органу сравнения фаз дифференциально-фазной высокочастотной защиты.4. УОДР не требует отстройки от токов внешних КЗ (по отношению к дифференциально-фазной высокочастотной защите), благодаря органу сравнения фаз дифференциально-фазной высокочастотной защиты.5. УОДР имеет более высокую чувствительность по сравнению с прототипом за счет более точного отслеживания токов нагрузочных режимов Авторами патента «Устройство адаптивной резервной защиты трансформаторов ответвительных подстанций» было разработано устройство для релейной защиты радиальных воздушных линий и кабельных линий с ответвлений до трансформаторных подстанций. Ссылка на патент: RU 131246 U1/ Нагай В.И., Нагай И.В., Киреев П.С., Сарры С.В., Литаш Б.С., Богдан В.А.– Заявл 05.03.2013, Опубл. 10.08.2013. (Открытое акционерное общество энергетики и электрификации Кубани (ОАО "Кубаньэнерго") (RU).В данном устройстве адаптивной резервной защиты для трансформаторов ответвительных подстанций используются датчики тока для всех трех фаз линии, с выходами, соединенными с фильтрами тока обратной, прямой и нулевой последовательностей. Также включены датчики напряжения для фазных напряжений A, B и C, с соединенными выходами со входами фильтров напряжения прямой и обратной последовательностей. Выходы первых, вторых и третьих датчиков тока соединены с первыми входами соответствующих схем сравнения фаз, а выходы первых, вторых и третьих датчиков напряжения соединены со вторыми входами этих схем. Входы четвертой схемы сравнения фаз соединены с выходами фильтра напряжения прямой последовательности и выхода фильтра тока прямой последовательности. Входы пятой схемы сравнения фаз соединены с выходами фильтра напряжения обратной последовательности и фильтра тока обратной последовательности. Первый вход блока анализа режимов соединен с выходом первой схемы сравнения фаз, второй вход блока анализа режимов соединен с выходом четвертой схемы сравнения фаз, третий вход блока анализа режимов соединен с выходом второй схемы сравнения фаз, четвертый вход блока анализа режимов соединен с выходом фильтра тока прямой последовательности, пятый вход блока анализа режимов соединен с выходом пятой схемы сравнения фаз, шестой вход блока анализа режимов соединен с выходом фильтра тока обратной последовательности, седьмой вход блока анализа режимов соединен с выходом третьей схемы сравнения фаз. Восьмой вход блока анализа режимов соединен с выходом фильтра тока нулевой последовательности. Первый выход блока анализа режимов соединен с входом первого органа выдержки времени. Дополнительно введены второй и третий органы выдержки времени, пороговый элемент, логический элемент «И», логический элемент «ИЛИ», логический элемент «НЕ». Второй выход блока анализа режимов соединен с входом второго органа выдержки времени, третий выход блока анализа режимов соединен с входом третьего органа выдержки времени. Выходы первого, второго и третьего органов выдержки времени соединены с первым, вторым и третьим входами логического элемента «ИЛИ». Второй выход фильтра тока нулевой последовательности соединен с входом порогового элемента. Выход порогового элемента соединен с входом логического элемента «НЕ». Выход логического элемента «НЕ» соединен с вторым входом логического элемента «И», а выход логического элемента «ИЛИ» соединен с первым входом логического элемента «И». Выход логического элемента «И» соединен с входом выходного органа./Рисунок 4. Структурная схема адаптивной резервной защиты.Авторами патента «Способ релейной защиты дальнего резервирования» был разработан способ основанные на следующей закономерности: в отличие от отображения аварийных режимов, альтернативные режимы образуют компактные области. Однако это недостаточно. Главное заключается в том, что эти области служат блокировкой для релейной защиты, и условия блокировки предусматривают объединение сигналов блокирующих модулей без необходимости проведения отдельного обучения каждого из них. Ссылка на патент: RU 2 638 548 C1/ Лямец Ю.Я., Мартынов М.В., Воронов П.И., Макашин Ф.А. Заявл 19.09.2016, Опубл. 14.12.2017 (Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" (RU))Данное изобретение относится к электроэнергетике, и точнее - к защите линий электропередачи с ответвлениями. Важнейшим принципом данного изобретения является дальнее резервирование, которое играет ключевую роль в теории и практике релейной защиты электрических систем. Главная идея состоит в том, что неисправность оборудования на одном участке не должна привести к аварии на всей системе. Термин "защита дальнего резервирования" обозначает методы и средства релейной защиты линий электропередачи с ответвлениями, которые принято называть отпайками./Рисунок 5. Схема линии электропередачи с двумя ответвительными подстанциями./Рисунок 6. Передающая модель защищаемого объекта.Задача данного изобретения заключается в повышении чувствительности защиты дальнего резервирования. Кроме того, его функциональные возможности расширяются таким образом, чтобы устранить необходимость индивидуального подбора параметров срабатывания.Для достижения поставленных целей была обнаружена важная закономерность: в отличие от отображения аварийных режимов, альтернативные режимы образуют компактные области. Однако это недостаточно. Главное заключается в том, что эти области служат блокировкой для релейной защиты, и условия блокировки предусматривают объединение сигналов блокирующих модулей без необходимости проведения отдельного обучения каждого из них.Данный способ основан на результате одностороннего наблюдения линии электропередачи, так же как и его прототип. Для преобразования наблюдаемых токов и напряжений в начале линии используется передающая модель линии - многополюсник с входом в месте наблюдения и выходами в ответвлениях. Из выходных значений этой модели формируются двумерные сигналы для каждого ответвления, которые в дальнейшем отображаются на плоскости. В процессе обучения защиты используется множество таких отображений для определения областей срабатывания на каждой плоскости.Отличительные особенности этого подхода заключаются в изменении передающей модели и конкретизации замеров, которые переносят центр тяжести алгоритма с режимов замыкания в ответвлениях на альтернативные режимы, а также с областей срабатывания на области блокирования. Если удалось надежно отстроиться от альтернативных режимов, то области срабатывания защиты можно вообще не задавать, либо задавать в виде простых фигур, руководствуясь общим критерием повреждения.Для контроля нагрузочных режимов передающая модель содержит дополнительный выход в конце линии. Основные выходы передающей модели соединены с шинами нагрузок каждого ответвления, чтобы отслеживать поведение нагрузки. В прототипе двумерные сигналы формировались в соответствии с критерием резистивности повреждения, который лежал в основе действий защиты. Каждый двумерный сигнал состоял из двух вещественных скалярных сигналов, принадлежащих началу и концу ответвления. В предлагаемом способе критерий резистивности не используется, поэтому двумерные сигналы представляют собой комплексные величины и отображаются на комплексных плоскостях. Это обычные комплексные замеры, которые просто определяют комплексные сопротивления на выходах передающей модели, как на основных, так и на дополнительном выходе.
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 3
Ссылка для цитирования:
Гильманов Р.Р., Маклецов А.М. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ УСТРОЙСТВ И СПОСОБОВ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗАЩИТ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ // Вестник науки №12 (69) том 3. С. 1005 - 1014. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11749 (дата обращения: 19.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+