Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Нагай Владимир Владимирович

Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем
<
Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Нагай Владимир Владимирович. Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.02 : Новочеркасск, 2004 275 c. РГБ ОД, 61:05-5/939

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ режимов работы защищаемых объектов 19

1.1. Описание защищаемых объектов 19

1.2. Нормальные режимы работы распределительных сетей 22

1.3. Анормальные режимы работы распределительных сетей 24

1.4. Повреждения в распределительных сетях, находящиеся вне зоны действия защит от продольно-поперечной несимметрии 27

1.5. Повреждения в распределительных сетях, находящиеся в зоне действия защит от продольно-поперечной несимметрии 28

1.6. Неполнофазные режимы в электрических сетях с эффективно-заземленной нейтралью 37

1.7. Натурные испытания режимов продольно-поперечной несимметрии в электрической распределительной сети 110 кВ 42

1.8. Оценка основных и дополнительных информационных признаков, характеризующих режимы продольно-поперечной несимметрии. 46

1.9. Выводы 48

Глава 2. Анализ чувствительности и технических решений резервных защит электрически удаленных объектов распределительных сетей 50

2.1. Общие замечания 50

2.2. Максимально-токовая защита 50

2.3. Дистанционная защита 52

2.4. Токовая направленная защита с реле направления мощности с «узкой» угловой характеристикой 67

2.5. Токовая защита с контролем реактивной составляющей тока 69

2.6. Токовая защита обратной последовательности 74

2.7. Измерительные органы с контролем разности модулей фазных токов 76

2.8. Измерительные органы с контролем приращения (изменения) токов и сопротивлений (проводимостей) 77

2.9. Технические решения выполнения релейной защиты для целей дальнего резервирования на воздушных линиях с ответвлениями 84

2.10. Защиты от режимов продольно-поперечной несимметрии... 94

2.11. Выводы 103

Глава 3. Исследование распознавания аварийных режимов в распределительных сетях с ответвительными и проходными подстанциями 104

3.1. Классификация режимов работы линии 104

3.2. Критерии выбора измерительных органов релейной защиты дальнего резервирования 107

3.3. Измерительные органы с контролем аварийных составляющих входных сигналов 112

3.4. Адаптивные измерительные органы тока с торможением 124

3.5. Выявление двухфазных коротких замыканий за трансформаторами 127

3.6. Селекция режимов продольно-поперечной несимметрии в электрических распределительных сетях с эффективно-заземленой нейтралью 131

3.7. Анализ поведения резервных защит трансформаторов в неполнофазных режимах 137

3.8. Выводы.. 141

Глава 4. Разработка алгоритмов функционирования устройств защиты дальнего резервирования с учетом микропроцессорной реализации 143

4.1. Учет погрешностей и нестабильности измерительных органов цифровых защит дальнего резервирования 143

4.2. Алгоритмы проверки качества входной информации 156

4.3. Алгоритмы функционирования устройства при КЗ на линии, обрывах фазного провода, неполнофазных режимах на параллельных линиях 165

4.4. Алгоритмы распознавания режимов электрически удаленных КЗ за трансформаторами 173

4.5. Выводы 186

Глава 5. Разработка микропроцессорных устройств релейной защиты с повышенной эффективностью функционирования электрических распределительных сетей энергосистем 188

5.1. Общие замечания 188

5.2. Релейная защита дальнего резервирования трансформаторов на ответвлениях воздушных линий 188

5.3. Разработка устройства защиты и сигнализации от продольно-поперечной несимметрии 199

5.4. Устройство защиты ближнего резервирования трансформаторов. 201

5.5. Разработка многофункциональной системы распределенной защиты типа КЕДР-08 203

5.6. Выводы 209

Заключение 211

Литература 213

Приложения 226

Введение к работе

Релейная защита и автоматика (РЗА) является одной из важнейших частей энергетических систем, без которой невозможна надежная работа электроэнергетики. Усложнение схем электрических сетей и разнообразие режимов их работы, значительное количество старого и изношенного оборудования, находящегося в эксплуатации, требует дальнейшего совершенствования, особенно повышения быстродействия и чувствительности, релейной защиты и автоматики, обеспечивающих защиту электрооборудования в аварийных режимах. Проходящие в настоящее время процессы реформирования электроэнергетики обуславливают повышение роли РЗА в обеспечении управляемости и надежности работы, как энергосистем, так и отдельных энергетических объектов. В связи с этим наблюдаются процессы пересмотра идеологии построения системы РЗА, что во многом объясняется широким внедрением микропроцессорной техники, расширяющей возможности ее совершенствования и использования новых алгоритмов функционирования, почти неограниченной сложности.

В настоящее время основная доля находящихся в эксплуатации устройств релейной защиты в Российской Федерации и странах СНГ выполнена на электромеханической и микроэлектронной основе. По оценкам специалистов по релейной защите парк технических средств РЗА морально и физически стареет, что требует постоянного увеличения трудозатрат на их эксплуатацию. Серийными защитами линий в большинстве случаев не удается обеспечивать надежное дальнее резервирование трансформаторов ответвительных подстанций и селективное распознавание режимов продольно-поперечной несимметрии. Последним режимам уделялось особенно незначительное внимание при разработке средств РЗА, так как ущерб от неполпофазных режимов значительно меньше, чем от коротких замыканий. С учетом недостаточного объема работ по реконструкции технических средств РЗА за последние годы увеличивается ее доля с практически выработанным ресурсом. С учетом сказанного можно сделать вывод о необходимости пересмотра подходов к РЗА, сложившихся не только при ее эксплуатации, но и при разработке, проектировании, монтаже и наладке. Поэтому, например, на XV научно технической конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем 2002», проводимой ЦЦУ ЕЭС России в 21-23 мая 2002 г. в Москве, департаментом стратегии развития и научно-технической политики была представлена такая концепция технического переоснащения систем РЗА, которая должна выполняться по двум направлениям:

1. Реконструкция и техническое перевооружение в рамках аналогичных
работ, проводимых для всего энергообъекта в целом. При этом необходима полная
замена устройств РЗА и цепей вторичной коммутации на современные микропро
цессорные устройства и системы РЗА с возможностью их интегрирования в систе
му АСУ энергообъекта и максимальной возможностью применения во вторичных
цепях волоконно-оптических кабелей.

2. Замена в плановом порядке вне зависимости от реконструкции и тех
нического перевооружения энергообъекта в следующей последовательности:

замена физически и морально устаревших устройств РЗА;

замена устройств, пониженная надежность которых, в случае аварийной ситуации может привести к развитию крупной аварии;

замена устройств РЗА, улучшение характеристик которых позволяет реализовать условия ближнего и дальнего резервирования.

В данном случае допускается применение не только новых микропроцессорных устройств РЗА, но и устройств на электромеханической и микроэлектронной элементной базе. В 2004 г. на конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем 2004» проводимой ОАО «ФСК ЕЭС» в ВВЦ РФ г. Москва с учетом анализа системной аварии в августе 2003 г. в США данная концепция была дополнена рекомендацией оснащения энергообъектов простыми электромеханическими резервными защитами.

При разработке новых цифровых устройств релейной защиты целесообразно использовать как новые алгоритмы, применение которых сдерживалось существующей электромеханической и микроэлектронной элементной базой, так и тра-диционные алгоритмы, испытанные многолетней практикой, что психологически хорошо воспринимается специалистами по релейной защите энергосистем. Такие тенденции отмечаются в настоящее время, что, например, подтверждается упомянутыми выше конференциями, проводимыми на базе Всероссийского выставочного центра РФ (ВВЦ РФ).

Построение в распределительных электрических сетях напряжением 6-110 кВ подстанций с упрощенными схемами первичных соединений снизили капитальные затраты на их сооружение и обслуживание, однако данные подстанции имеют низкую надежность работы первичного оборудования и релейной защиты. На подобных подстанциях вместо высоковольтных выключателей на стороне высшего напряжения (ВН) используются короткозамыкатели и отделители, пред-

назначенные для создания искусственного короткого замыкания и последующего отключения линии, к которой подключена данная подстанция, со стороны источников питания. Как известно, отключение отделителя производится в бестоковую паузу после отключения линии релейной защитой на питающих подстанциях. Но недостаточно высокая надежность короткозамыкателей и релейной защиты ответ-вительных и проходных подстанций, не имеющих источника оперативного постоянного тока, потребовали проведения ряда схемотехнических мероприятий повышающих их живучесть. Так, например, во многих энергосистемах применяется отключение короткого замыкания отделителем в случае отказа в действии коротко-замыкателя. Отмечается достаточно высокая экономическая эффективность такого мероприятия, т.к. стоимость отделителя значительно ниже, чем трансформатора или комплектного распределительного устройства. Отказ в срабатывании релейной защиты или потеря цепей источника оперативного тока, выполняемого часто, от блоков питания, подключаемых к трансформаторам собственных нужд (или трансформаторам напряжения), трансформаторам тока, не позволяет выполнить как включение короткозамыкателя, так и, как следствие, отделителя. Питание цепей отключения отделителя осуществляется, как правило, от блоков предварительно заряженных конденсаторов, надежность которых тоже вызывает нарекания специалистов по релейной защите.

На стороне низшего напряжения (НН) таких подстанций, работающих зачастую без обслуживающего персонала, защиты отходящих линий выполнены, как правило, на основе электромеханических реле, в том числе и на реле тока прямого действия, типа РТМ и РТВ, имеющих недостаточную надежность и имеют нестабильные параметры срабатывания, что тоже во многих случаях вызывает отказ их срабатывания из-за загрубления или замедление в отключении коротких замыканий. Применение микропроцессорной техники затруднено отсутствием стабильного и падежного источника оперативного постоянного тока, а также высокой стоимостью цифровых устройств релейной защиты и большим количеством присоединений 6-35 кВ.

Одним из мероприятий по снижению ущерба при повреждениях на таких подстанциях распределительных сетей является внедрение дополнительной защиты ближнего резервирования, имеющей автономное питание от цепей измерительных трансформаторов тока стороны высшего напряжения силового трансформатора и воздействующей на штатные или на дополнительные соленоиды короткоза-

мыкателя или отделителя. Это мероприятие увеличивает надежность отключения коротких замыканий за трансформаторами, но не позволяет полностью отказаться от мероприятий по дальнему резервированию, потому что требуется резервировать и отказы механической части короткозамыкателей и отделителей.

Также в распределительных сетях нередки неполнофазные режимы, как с коротким замыканием, так и без него. При этом, если обрыв фазы сопровождается падением провода поврежденной фазы на землю со стороны питаемой подстанций, то величина токов может не превышать суммарный максимальный нагрузочный ток линии, но в то же время токи, протекающие через трансформатор, могут превысить его номинальный ток в 2-4 раза, что вызывает его перегрев при длительном существовании данного режима, максимальная токовая защита (МТЗ) трансформатора в силу своего включения на разность фазных токов к подобным режимам может быть нечувствительна. Такая ситуация осложняется тем, что при сетевом замыкании фазы, в которой установлен короткозамыкатель, даже его включение не вызывает существенного увеличения тока. Существуют также значительные сложности в выявлении режима обрыва фазы без короткого замыкания, так как токи в таких режимах сопоставимы с токами нагрузки. Попытки реализации защиты от неполнофазных режимов на основе установки дополнительной (пятой) ступени направленной токовой защиты нулевой последовательности не всегда эффективны, по той причине, что ее чувствительность ограничена, а применение реле тока типа РТ-40 с малыми токами срабатывания вызывает перегрузку измерительных трансформаторов тока. Существование неполнофазных режимов может приводить к неселективному отключению смежных присоединений, особенно параллельных линий.

Из всего изложенного выше следует, что требуется не только повышение технического совершенства релейной защиты ответвительных и проходных подстанций, в том числе и изменения концепции их ближнего резервирования, но и совершенствование защиты дальнего резервирования, которая должна иметь высокую чувствительность не только к коротким замыканиям за трансформаторами, но и к разным видам неполнофазных режимов.

Наметившиеся тенденция проектирования подстанций с выключателями на стороне высшего напряжения и замена отделителей и короткозамыкателей на выключатели не означает отказа от мероприятий направленных на повышение надежности подстанций данного типа. Об этом свидетельствуют материалы техниче-

ской печати, нормативные и директивные материалы РАО ЕЭС России, решения, принимаемые на многочисленных конференциях и совещаниях, проводимых службой релейной защиты ЦДУ ЕЭС России. Таким образом, проблема совершенствования РЗА данных подстанций является актуальной и в настоящее время.

Проблемам построения релейной защиты воздушных линий с ответвлениями и вопросам резервирования отключения коротких замыканий в электрических сетях посвящены работы А.Н. Кожина, В.А. Рубинчика [1,2], которые имеют прикладное и научное значение. Системный подход в построении РЗА распределительных сетей содержится в работах Я.С. Гельфанда [3,4], М.А. Шабада [5-8], В.А. Андреева [9], Ю.Я. Лямца [10-14], Г.С. Нудельмана [10-14], A.M. Федосеева [ 15-17], А.И. Левиуша [18], В.К. Ванина [19] и ряда других специалистов. Повышению технического совершенства резервных защит посвящены работы В.Е. Полякова [20,21], А.В. Богдана [22,23], М.Я. Клецеля [20-26], К.И. Никитина [20-27], И.Ф. Маруды [28-30], Ю.С. Кузника [31-35] и других авторов.

Изучению функционирования релейной защиты линий, питающих ответви-тельные и проходные подстанции, при включении их на холостой ход посвящены работы А.Д. Дроздова [36-38], А.С. Засыпкина [36, 39-47], С.Л. Кужекова [36], В.В. Платонова [36], Э.В. Подгорного [48,49], Г.В. Бердова [39-41, 43-46], М.М Середина [39,43,45] и других.

Созданию теоретических основ расчетов сложных видов несимметрии, в том числе и режимов продольно-поперечной несимметрии, посвящены работы Н.Н. Щедрина [50], С.А. Ульянова [51], А.Б. Чернина [52-56], СБ. Лосева [53,56], A.M. Авербуха [57] и других.

Функционирование устройств защиты и автоматики представляет широкое поле для самодиагностирования, функционального и тестового контроля, теоретические основы которого разработаны в работах Е.П. Фигурнова [58], Ю.И. Жаркова [59,60], В.Е. Полякова [61], С.Ф. Жукова [61] и др.

Целью работы является создание и внедрение адаптивных устройств релейной защиты электрических распределительных сетей 6-110 кВ электроэнергетических систем с повышенным техническим и информационным совершенством за счет учета возможных режимов работы защищаемых объектов и выявления новых информационных признаков.

Научное обоснование разработок заключается в: определении режимных

факторов работы электрических сетей и анализе их влияния на области существования информационных признаков; разработанных алгоритмах функционирования, сравнительной оценке признаков по нескольким критериям; успешной разработке схемотехнических решений устройств релейной защиты, опытных образцов, проверке их работоспособности в лабораторных условиях, проведении натурных испытаний; разработке и внедрении методики расчета их параметров.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

анализ нормальных, анормальных и аварийных режимов работы распределительных сетей при наличии ответвительных и проходных подстанций;

определение областей существования параметров традиционных и новых информационных признаков коротких замыканий, неполнофазных режимов и режимов продольно-поперечной несимметрии для релейных защит ближнего и дальнего резервирования;

разработка алгоритмов функционирования адаптивных защит дальнего резервирования и защит от режимов продольно-поперечной несимметрии с повышенной селективностью и чувствительностью;

сопоставительный анализ по критериям стабильности, чувствительности, селективности алгоритмов функционирования измерительных органов защит дальнего резервирования и защит от продольно-поперечной несимметрии и оценка области их применения в сетях различной конфигурации с учетом применяемых в микропроцессорных устройствах схемотехнических и программных решений;

разработка высокоэффективных микропроцессорных устройств релейной защиты распределительных электрических сетей;

внедрение в эксплуатацию разработанных устройств дальнего и ближнего резервирования.

Для решения поставленных задач использованы методы теоретической электротехники, математического анализа, математического моделирования и

натурного эксперимента, распознавания образов, логического анализа и синтеза схем, автоматического управления, микропроцессорных средств управления, схемотехники.

Научная новизна и основные научные результаты. В диссертации получены новые научные результаты:

  1. критерии оценки распознаваемости режимов продольно-поперечной несимметрии электрических распределительных сетей при наличии в них ответвительных и проходных подстанций;

  2. методика определения нестабильности контролируемых параметров сигналов измерительных органов релейной защиты от продольно-поперечной несимметрии с учетом влияния мешающих факторов: предшествующего нагрузочного режима, переходного сопротивления в месте повреждения, коммутаций в сети в нормальном и послеаварийном режимах, аппаратных погрешностей;

  1. алгоритмы функционирования адаптивных защит от продольно-поперечной несимметрии при повреждениях за электрически удаленными объектами электрических распределительных сетей, учитывающие предшествующий нагрузочный и существующий аварийный режимы, группы соединения обмоток резервируемых трансформаторов;

  2. структурные схемы адаптивных устройств релейной защиты ближнего и дальнего резервирования трансформаторов ответвительных и проходных подстанций;

  3. новые устройства дальнего резервирования, защищенные патентом РФ и патентом на полезную модель.

Достоверность результатов подтверждена лабораторными и натурными испытаниями, а также опытом эксплуатации разработанных устройств защиты.

Практическая ценность и внедрение результатов. Практическая ценность работы состоит в том, что созданы:

- алгоритмы функционирования защит дальнего резервирования и адап-

тивных измерительных органов, реагирующих на приращения входных сигналов, ортогональные составляющие токов, с тормозными сигналами, их взаимодействия, обеспечивающие повышение технического совершенства релейной защиты;

- методика оценки чувствительности и расчета уставок измерительных органов защит дальнего резервирования и защит от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей различной конфигурации, учитывающая параметры нагрузочных режимов, электродвигательную нагрузку и емкостную проводимость, позволяющая правильно выбрать параметры срабатывания разработанных устройств.

Разработаны и внедрены устройства релейной защиты дальнего резервирования с неизменными и адаптивными алгоритмами функционирования, защита ближнего резервирования трансформаторов. Разработан вариант распределенной микропроцессорной защиты подстанции напряжением 6(10)/35/110 кВ, обеспечивающей ближнее и дальнее резервирование в режимах продольно-поперечной несимметрии.

Автор принимал участие в освоении выпуска устройств релейной защиты дальнего и ближнего резервирования типа КЕДР-03Р2, КЕДР-07, БРУТ-03 и их внедрении в эксплуатацию в энергосистемах РФ ОАО «Ростовэнерго» и «Калм-энерго». Устройства дальнего резервирования типа КЕДР-07 также переданы в ОАО «Астраханьэнерго».

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке инженеров и магистров (в лекционных курсах, лабораторных занятиях, курсовом и дипломном проектировании).

Апробация работы и публикации. Основные научные результаты диссертации и результаты внедрения изложены в 25 публикациях, в том числе в 6 статьях в реферируемых и рецензируемых журналах, 1 патенте на изобретение и 1 патенте на полезную модель, 17 статьях в сборниках международных и всероссийских конференций. Результаты диссертации докладывались на 31 научно-технических конгрессах, конференциях, семинарах и совещаниях. В том числе

на ежегодных семинарах АН России «Кибернетика электрических систем» (г. Новочеркасск, 1997-2004 г.г.); конференции молодых специалистов электроэнергетики РАО «ЕЭС России» - 2000 и 2003 (г. Москва), седьмой и восьмой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», проводимых в МЭИ (ТУ) (г. Москва), семинаре-совещании начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабораторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа, РАО «ЕЭС России», РП «Южэнерготехнадзор» в 1999 и 2001гг. (г. Пятигорск), Международной научно-технической конференции «Рациональное использование электроэнергии в строительстве и на транспорте» (г. Ростов-на-Дону), XIV и XV научно-технических конференциях «Релейная защита и автоматика энергосистем 2002, 2004» (г. Москва), Всероссийской научно-технической конференции «Энергосистема: управление, качество, безопасность» (г. Екатеринбург), VI и VII симпозиуме «Электротехника 2010. Перспективные виды электротехнического оборудования для передачи и распределения электроэнергии» (г. Москва), научно-практической конференции «Электротехника и энергетика Поволжья на рубеже тысячелетий» (г. Чебоксары), II и III Международной научно-технической конференции «Керування режимами работа об'єктив електричних систем» (г. Донецк, Украина), Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика, электротехнические системы и комплексы» (г. Томск).

Устройства релейной защиты, разработанные при непосредственном участии автора, неоднократно демонстрировались на ВВЦ РФ (г. Москва) и отмечены 3 дипломами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

  1. Алгоритмы функционирования адаптивных релейных защит дальнего резервирования и защит от режимов продольно-поперечной несимметрии с повышенным техническим и информационным совершенством.

  2. Методики оценки нестабильности контролируемых сигналов изме-

рительными органами резервных защит, методики оценки области применения измерительных органов в зависимости от схемных и режимных факторов, методики расчета их параметров с учетом влияющих факторов (нагрузочные режимы, переходное сопротивление, пуски (самозапуски) электродвигательной нагрузки, коммутации батарей конденсаторов).

  1. Критерии оценки распознаваемости режимов продольно-поперечной несимметрии за электрически удаленными объектами распределительных сетей при наличии в них ответвительных и проходных подстанций.

  2. Схемы и алгоритмы функционирования устройств дальнего и ближнего резервирования, защит от продольно-поперечной несимметрии.

Структура и содержание диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложения.

В первой главе выполнен анализ проблем построения релейной защиты дальнего резервирования и от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей с ответвительными и проходными подстанциями, рассмотрены основные схемы выполнения данных сетей с радиальными, транзитными и кольцевыми В Л. Выделены и классифицированы информационные признаки, позволяющие разделить различные режимы работы линий распределительных сетей между собой. Найдены зависимости различных параметров аварийных режимов работы линии от параметров предшествующих нагрузочных режимов, в том числе с учетом критических факторов: пусков (самозапусков) электродвигателей (ЭД) на рассматриваемых подстанциях, комплексной нагрузки, емкостной проводимости, обусловленной как собственной проводимостью линий, так и установленными на подстанциях с целью регулирования напряжения батарей статических конденсаторов.

На основании расчетов были сделаны выводы о наименьшей зависимости от модуля и аргумента тока нагрузки при трехфазных КЗ за трансформаторами ответвительных подстанций защит, реагирующих на приращение реактивной составляющей тока и проводимости.

Для адаптивных защит дальнего резервирования, контролирующих приращения ортогональных составляющих, для улучшения условий отстройки от режимов нагрузки с активно-емкостным характером предложено использовать блоки-

ровку, которая должна контролировать снижение величины тока прямой последовательности при трехфазном КЗ и шунтирующем влиянии емкостной нагрузки.

Также анализируется возможность распознавания режимов продольно-поперечной несимметрии в сетях с эффективно заземленной нейтралью. Обращено внимание на режимы «с предысторией», например сетевых замыканий и самозапуска электродвигательной нагрузки, предложены дополнительные информационные признаки для их распознавания.

Оценена минимальная продолжительность режима обрыва переходящего в сетевое замыкание, что могут использовать защиты от режимов продольно-поперечной несимметрии, установленные на ответвлениях.

Во второй главе проведен анализ чувствительности измерительных органов резервных защит к междуфазным КЗ за трансформаторами ответвительных и проходных подстанций с учетом и без учета шунтирующего влияния нагрузки, предложена методика анализа чувствительности дистанционных ИО защит дальнего резервирования, которая заключается в учете наиболее тяжелого случая КЗ за трансформатором - без и с учетом шунтирующего действия нагрузки на модуль и аргумент вектора контролируемого сопротивления. Учитывались возможные режимы емкостной нагрузки. Также оценивалась чувствительность органов направления мощности с «узкими» угловыми характеристиками, МТЗ, органов реагирующих на ортогональные составляющие токов и проводимостей и их приращения, органов использующих торможение. Определена стабильность контролируемых резервными защитами параметров при трехфазных КЗ и двухфазных КЗ за трансформаторами с различными группами соединения обмоток. Выполнен обзор существующих защит дальнего резервирования. Выполнена классификация защит от режимов продольно-поперечной несимметрии, возникающих при обрыве фазных проводов, как с КЗ, так и без него, построены зависимости контролируемых защитами параметров от тока нагрузки в предшествующем режиме.

„ Для измерительных органов реактивной составляющей тока с торможением от активной составляющей предложена методика нахождения коэффициента торможения. Для органов тока обратной последовательности предложено направленность защиты обеспечивать при недостаточном уровне напряжения обратной последовательности на шинах по направлению мощности прямой последовательности. Сформулировано условие работоспособности органа направления мощности обратной последовательности, в том числе с учетом условий работы органа на-

пряжения обратной последовательности, используемого для выбора органа направления мощности. Выполнено также сопоставление области работы измерительных органов тока обратной последовательности и разности модулей фазных токов, а также других измерительных органов при двухфазных КЗ.

Для измерительных органов, реагирующих на приращения реактивной составляющей обоснована необходимость учета отключения емкостной нагрузки и перехода из одного нагрузочного режима в другой. Исследовались также условия работы измерительных органов защит от продольно-поперечной несимметрии при обрывах фазного провода на параллельных линиях с двусторонним питанием и ра-диальных линиях с ответвлениями.

Предлагается использовать комбинированный сигнал модулей токов обратной и нулевой последовательностей. Для адаптивного измерительного органа разности модулей фазных токов для действия в неполнофазных режимах предлагается выбор уставок по условиям отстройки от измерительных погрешностей.

В третьей главе осуществлен синтез алгоритмов работы защит дальнего резервирования и защит от продольно-поперечной несимметрии. Для распознавания неполнофазных режимов и КЗ за трансформаторами предлагается использовать разделение всех режимов на группы и перестраивать логику защиты в зависимости от предшествующего режима, а также условий ее пуска. Предложены алгоритмы работы блокировок от режимов, в которых резервные защиты не должны работать, разработана методика расчета их уставок. Для распознавания аварийных режимов предлагается использовать комплекс измерительных органов, в том числе приращений модулей фазных токов и тока прямой последовательности, реактивной составляющей с торможением от приращения активной тока, адаптивные органы тока обратной и нулевой последовательностей и реактивной составляющей тока с торможением от активной. Для действия при двухфазных КЗ за трансформаторами ответвительных подстанций вводятся органы тока обратной последовательности, для действия при трехфазных КЗ за трансформаторами органы реактивной составляющей тока с торможением от активной составляющей и приращения реактивной составляющей тока с торможением от приращения активной составляющей тока. Для действия в неполнофазных режимах предназначаются органы разности модулей фазных токов, обратной и нулевой последовательностей и приращений модулей фазных токов и приращения тока прямой последовательности, а также органы напряжения. Также в данной главе содержится методика расчета уставок защиты

дальнего резервирования и от режимов продольно-поперечной несимметрии.

В четвертой главе проанализированы возможные схемотехнические решения построения микропроцессорных защит дальнего резервирования и от режимов продольно-поперечной несимметрии. Сформулированы минимальные требования к аппаратной части цифровых защит данного назначения. Для различных схемотехнических решений проанализированы возможные погрешности и нестабильность работы, в том числе токовые, напряжения и угловые, учитывались шумы, статические и динамически характеристики АЦП, смещение уровня нуля и ряд других факторов. Были описаны специфические, характерные только для цифровых устройств погрешности, нестабильности и составляющие небалансов, например векторы запаздывания, обусловленные разновременностью аналогово-цифрового преобразования токов и напряжений разных фаз. Также анализировалось быстродействие цифровых защит, обусловленное применением тех или иных схемотехнических решений. Были сформулированы минимальные требования к аппаратным ресурсам и микропроцессорам в составе устройств.

На основе анализа схемотехнических решений, а также методов и алгоритмов цифровой обработки сигналов были сделаны выводы об ограничениях, накладываемых аппаратно-логической частью цифровых РЗА, на чувствительность измерительных органов, что имеет важное значение для защит дальнего резервирования с повышенной чувствительностью, а еще большее значение для реализации защит от продольно-поперечной несимметрии. Для последних чувствительность будет ограничиваться сигналами небаланса, измерительными погрешностями и нестабилыюстями контролируемых сигналов.

Произведено сравнение выполнения защиты дальнего резервирования на основе токовых и дистанционных измерительных органов. Отдано предпочтение токовым измерительным органам, так как сопротивление системы значительно меньше сопротивления маломощного трансформатора (резервировать отключение КЗ за трансформаторами большой мощности проще), а для дистанционных органов требуется отстраиваться не только от максимального тока нагрузки, но и минимального напряжения на шинах.

В пятой главе выполнена разработка защит дальнего резервирования типа КЕДР-03Р2 и КЕДР-07. Также была выполнена разработка защиты ближнего резервирования типа БРУТ-03 и распределенной системы релейной защиты типа КЕДР-08.

Устройство дальнего резервирования типа КЕДР-03Р2 предназначено для использования на радиальных линиях и содержит токовую защиту обратной последовательности и МТЗ, работающую совместно с органом направления мощности с «узкой» угловой характеристикой. Устройство выполнено на микропроцессорной базе.

Устройство дальнего резервирования типа КЕДР-07 предназначено для использования на радиальных, кольцевых и транзитных линиях, выполнено на микропроцессорной базе с использованием цифровой обработки сигналов. На его основе было разработано устройство защиты от продольно-поперечной несимметрии и дальнего резервирования типа КЕДР-07Н, логика которого перестраивается в зависимости от предшествующего режима. В данном варианте выполнения устройства увеличено количество измерительных органов, введены измерительные органы разности модулей фазных токов, приращений фазных токов и адаптивные органы тока обратной и нулевой последовательности.

Устройство ближнего резервирования БРУТ-03 представляет собой трехфазную МТЗ с независимой выдержкой времени и устройство заряда накопительного конденсатора, включаемые в цепи трансформаторов тока основных защит.

Устройство типа БРУТ-03 обеспечивает подачу сигнала на отключение коммутационного аппарата путем разряда накопительного конденсатора на основную и (или) дополнительную катушку отключения, т.е. данная защита должна действовать при отказе в действии основных защит трансформатора или при отказах коммутационных аппаратов при потере оперативного питания.

Также была разработана система распределенной защиты типа КЕДР-08, состоящая из локальных модулей и центрального устройства. Основная идея разработки состоит в том, что часть своих функций, такие как МТЗ, дуговые защиты и некоторые другие, локальные модули и центральное устройство выполняют независимо друг от друга как автономные устройства, а часть функций - защиту от замыканий на землю, от неполнофазных режимов, в составе системы. Предусматривается ускорение действия резервных защит центрального устройства при отказе в действии защиты в составе локального модуля.

Автор выражает благодарность научному руководителю заведующему кафедрой «Электрические станции» ЮРГТУ (НПИ), доктору технических наук, профессору Быкадорову В.Ф. за методическую помощь и научные консультации при подготовке диссертации.

Повреждения в распределительных сетях, находящиеся в зоне действия защит от продольно-поперечной несимметрии

Режимы пуска/самозапуска можно считать симметричными, сопровождающимися значительными повышениями фазных токов и тока прямой последовательности (до 5-8 номинальных токов двигателя), снижением напряжения (до 60% от номинального значения) [2, 64-66]. Токи пуска/самозапуска носят, главным образом, индуктивный характер (50-70 градусов индуктивных). Продолжительность этих режимов может составлять единицы и десятки секунд. Однако отстройка резервных защит по времени от подобных режимов зачастую неприемлема по условия термической стойкости трансформаторов при КЗ на стороне низшего напряжения.

АПВ после срабатывания защиты дальнего резервирования ответвитель-ных трансформаторов нецелесообразно по следующим причинам: 1. повреждения в трансформаторах, на кабельных линиях и распределительных устройствах носят более устойчивый характер, чем на воздушных линиях; 2. отключение линии защитой дальнего резервирования свидетельствует об отказе оборудования на поврежденной подстанции (РЗ, системы оперативного питания, перегорании соединительных или измерительных кабелей, отказе короткозамыкателя); 3. условия отстройки защит дальнего резервирования в цикле АПВ крайне утяжеляются, так как возможны резкое увеличение токов, падение уровня напряжения (при самозапуске мощной двигательной нагрузки) и т.д. [2, 64, 67]. При действии АПВ после срабатывания линейных защит также возможно автоматически выводить из действия защиту дальнего резервирования на время самозапуска, так как одновременное независимое существование КЗ на линии и за трансформатором маловероятно. Таким образом, может иметь место совпадение областей существования большинства признаков у режимов пуска/самозапуска и удаленных трехфазных коротких замыканий за трансформаторами малой мощности. Можно также отнести к кратковременным анормальным режимам работы линий, усложняющим выполнение релейной защиты, броски намагничивающего тока трансформаторов (БНТ) [36-49, 67]. Отстройка от таких режимов осуществляется обычно загрублением уставок, увеличением выдержек времени для чувствительных ступеней, а также контролем формы токов (наличие пауз, высших гармонических составляющих). Так как защиты дальнего резервирования действуют на отключение со значительной выдержкой времени (более 1,5 с), то за этот промежуток времени влияние БНТ на работу защиты вследствие его затухания значительно снижается [67]. К данным режимам относятся внешние КЗ, качания, обрывы и замыкания на землю на смежных линиях. Распознавание режимов качаний может быть достаточно эффективно выполнено с помощью блокировок при качаниях [15-17], контролирующих симметричные составляющие токов и производные их действующих значений, и поэтому может здесь не рассматриваться. Обрыв на параллельной линии приводит к появлению токов симметричных составляющих (обратной и нулевой) и возрастанию тока поврежденной фазы неповрежденной линии. Напряжения обратной и нулевой последовательности на питающей подстанции при этом соизмеримы со значениями напряжений небаланса. В некоторых случаях это может приводить к излишнему действию токовых направленных защит нулевой последовательности, что имело место, например, на Ленинградской АЭС в 2002 году. Это требует разработки специальной защиты от данного вида повреждений. Предлагаемый рядом специалистов [28, 29] относительный замер токов нулевой последовательности дает хорошие результаты при различных модулях токов нулевой последовательности у поврежденного и неповрежденного элемента. Обрыв одного фазного провода на смежной параллельной линии имеет значительное сходство с удаленными однофазными КЗ. Дополнительная информация может быть в таком случае получена от измерительных ТТ параллельной линии. Реоісіім обрыва фазы «за спиной» промежуточной (проходной) подстанции, питающейся по радиальной линии, характеризуется снижением напряжения одной из фаз и отсутствием в ней тока [41-57]. При этом целесообразно отключение данной подстанции только со стороны источника питания. Несимметричное КЗ на смежной радиальной линии может характеризоваться направлением токов поврежденных фаз из линии в шины на ВЛ с двусторонним питанием. Повреждения в распределительных сетях, находящиеся в зоне действия защит от продольно-поперечной несимметрии Разделение различных аварийных режимов на определенные классы и группы также может повысить эффективность распознавания повреждения и повысить техническое совершенство защиты. Короткие замыкания на защищаемой линии. Наиболее распространены в сети 110 - 220 кВ однофазные КЗ, значительно реже встречаются двухфазные с замыканием на землю и без него и крайне редко - трехфазные [41]. Причем трехфазные КЗ, как правило, начинаются с двухфазных или однофазных повреждений [41]. Короткие замыкания на линиях достаточно успешно отключаются основными и резервными защитами ВЛ. Короткие замыкания за трансформаторами ответвительных подстанций. К ним относятся двухфазные и трехфазные КЗ. Данные аварийные режимы особенно для маломощных трансформаторов могут не сопровождаться протеканием сверхтоков и значительным снижением напряжения со стороны питающих подстанций (в месте установки защит дальнего резервирования). Токи нагрузки и пуска/самозапуска мощной двигательной нагрузки могут превышать ток КЗ за маломощными трансформаторами. Для транзитных линий при наличии значительных перетоков мощности возможны проблемы с обеспечением направленности, к тому же имеет место падение коэффициента токораспреде-ления.

Технические решения выполнения релейной защиты для целей дальнего резервирования на воздушных линиях с ответвлениями

При применении адаптивных защит приращения реактивной составляющей тока (проводимости) с торможением от приращения активной составляющей с автоматически изменяемым коэффициентом торможения (рис.2.25), достигаются очень высокие показатели чувствительности, которые незначительно зависят от аргумента тока нагрузки [78-79, 81,86].

Ортогональные составляющие могут находиться для фазных токов или для тока прямой последовательности. При использовании измерительных органов приращения ортогональных составляющих фазных токов их чувствительность будет в значительной степени зависеть от вида повреждений, группы соединений обмоток трансформатора, т.к. от этого зависят не только модули фазных токов, но и их аргументы. В случае использования приращения ортогональных составляющих тока прямой последовательности чувствительность тоже зависит от вида повреждения и при двухфазном КЗ падает вдвое относительно трехфазных КЗ за счет снижения модуля тока прямой последовательности, однако аргумент рабочего сигнала изменяется значительно слабее.

Измерительные органы приращения ортогональных составляющих тока и проводимости имеют такое свойство - при отключении или уменьшении мощности нагрузки, носящей емкостный характер, их контролируемый сигнал может увеличиваться. Меро приятия по минимизации этого эффекта будут освещены в гл.З.

В настоящее время существует ряд разработок устройств дальнего резервирования для воздушных линий с ответвлениями, выполненных в Южно-Российском государственном техническом университете (ЮРГТУ(НПИ)) [77, 79,81,82,84,87], Павлодарском индустриальном институте (ПИИ) [22,23] и выпускаемых предприятиями "Армэнергоналадка" и НЛП «Бреслер» [88-89]. Данные технические решения предназначены для резервной защиты воздушных линий с ответвлениями с односторонним питанием, а часть технических решений для ВЛ с двусторонним питанием. Многие из них являются не просто устройствами, реализующими тот или иной из перечисленных выше принципов действия, но и комплексом различных измерительных органов со своей логикой и аппаратными ограничениями. Для оценки возможности их применения на ВЛ с двухсторонним питанием, а также на параллельных линиях ниже был выполнен анализ.

Так устройство дальнего резервирования УДР АХ-94.2 предприятия "Арм-энергоналадка" реализует контроль фазных соотношений и тока, выполнено в трехфазном исполнении. При использовании данного принципа будет справедливо изложенное о МТЗ с OHM с «узкой угловой» характеристикой.

В работе [22] предлагается использовать в качестве защиты от двухфазных коротких замыканий устройство, реагирующее на разность модулей токов фаз, а при симметричных, т.е. трехфазных КЗ - на приращение модуля тока. В нормальном режиме рабочий сигнал измерительного органа приращения тока практически равен нулю, потому что в данном случае устройство выделяет приращение тока за время задержки /Лз а приращение тока нагрузки за каждый период tju происходит на величину, не превышающую порога срабатывания защиты. Из-за симметрии токов разность между модулями токов фаз не превышает ток небаланса, от которого отстраивается защита. При двухфазных КЗ за трансформатором срабатывает измерительный орган разности модулей фазных токов, который работает совместно со схемой контроля состояния всех трех фаз выключателя, что предотвращает неправильное действие защиты при недовк-лючении одной из фаз выключателя и ОАПВ. При трехфазных КЗ сигнал отключения формируется блоком приращения модулей токов фаз также с учетом реле положения выключателя.

Для исключения блокирования защиты при работе линии в неполнофаз-ном режиме предусмотрен дополнительный канал, при этом канал, предназначенный для работы при несимметричных КЗ, выводится из действия для предотвращения его возможного ложного действия.

Контроль разностей модулей токов фаз по сравнению с выполнением контроля токов обратной последовательности отличается большей зависимостью от группы соединения обмоток трансформатора и шунтирующего влияния нагрузки. Возможно, избыточным является контроль состояния всех трех фаз выключателя, т.к. на В Л напряжением 110-220 кВ выключатели выполняются, как правило, с трехфазным управлением. Возможна ложная работа устройства при обрыве фазного провода линии без касания с землей. Причина этого заключается в том, что фазы выключателя остаются во включенном состоянии, но появляются выходные сигналы схем сравнения, контролирующих разность модулей токов фаз и приращение тока. Как показал предыдущий анализ, приращение модуля тока является не самым оптимальным решением для целей дальнего резервирования.

В работе [20] предлагается для улучшения чувствительности защит дальнего резервирования применение измерительных органов, реагирующих на приращение токов (реактивных составляющих) или самонастраивающихся защит. Ток срабатывания г -ой ступени /сз/ самонастраивающейся защиты определяется по выражению:

Измерительные органы с контролем аварийных составляющих входных сигналов

Погрешность определения сопротивления петли короткого замыкания пытаются снизить, например, за счет использования виртуального реле сопротивления [88,89], когда защита переносится на ответвление с поврежденным трансформатором. Компенсация падения напряжения на участке линии, соединяющим питающую подстанцию и поврежденный трансформатор снижает погрешность определения сопротивления на 2-3% (для сети с приведенными выше параметрами) по сравнению с замером, выполняемым реле сопротивления, установленным на питающей подстанции, что и отмечено на графике, приведенном на рис.3.11. Например, при увеличении мощности резервируемого трансформатора П (см. данные последнего примера) до 16 MB А погрешность определения сопротивления повреждения PC, контролирующем его приращение и установленным на питающей подстанции возрастает до 8-10% по сравнению с виртуальным PC. Таким образом, введение компенсации падения напряжения на участках приводит к снижению погрешности определения сопротивления повреждения виртуальным реле и нестабильности (кнст — 0). Аналогичные результаты могут быть получены при выполнении реле сопротивления по алгоритму (3.18). с компенсацией падения напряжения на линии от модуля тока нагрузки

В пользу предлагаемого решения является также анализ стабильности входных сигналов ИО, контролирующих аварийные составляющие токов, сопротивлений и их аргументов, при изменении переходного сопротивления в месте короткого замыкания (рис.3.12). Данные зависимости построены по выше приведенным данным и фиксированной нагрузке трансформаторов, составляющей 50% от номинальной их мощности. Наименее подвержены изменению входных параметров ИО тока контролирующие приращения модулей (3.2), сопротивлений (3.18) и аргументов (3.19). Необходимо отметить, что наибольшая стабильность характеристик достигается в реле сопротивления, контролирующего реактивную составляющую полного сопротивления, полученного по выражению (3.18). При этом будет справедливо соотношение кнст -» 0.

Одним из эффективных путей повышения чувствительности релейной защиты дальнего резервирования является построение измерительных органов с торможением [51,84,86,96,100-102], что также было рассмотрено выше при сопоставительном анализе технических решений в гл.2. При этом чаще всего используется в качестве рабочего сигнала реактивная составляющая тока, а в качестве тормозного сигнала - активная составляющая тока. Реактивная составляющая имеет доминирующее влияние в аварийных режимах короткого замыкания за трансформаторами ответвительных и проходных подстанций, имеющих значительное индуктивное сопротивление и существенное значение в режимах пуска и самозапуска мощных электродвигателей за указанными трансформаторами. Активная составляющая тока в основном проявляется в нормальных режимах и при наличии переходного сопротивления в месте повреждения. Также активная составляющая тока составляет 35-65% от полного тока пуска (самозапуска) электродвигателей.

Ниже исследована стабильность характеристик модифицированных измерительных органов тока с торможением, основные алгоритмы которых могут быть представлены в виде: реактивной составляющей с торможением от активной составляющей, их приращений и их комбинации для неизменного коэффициента торможения и изменяемого в зависимости от тока предшествующего нагрузочного режима /,,, тока короткого замыкания /кз, и приращений аварийной составляющей модуля А/кз и аргумента Афкз тока КЗ соответственно.

Величина переходного сопротивления определяется сопротивлением ко-роткозамкнутой цепи [96] и величиной падения напряжения на столбе дуги. При изменении падения напряжения в диапазоне (0 + 0,3)UH величина переходного сопротивления электрической дуги составляет RR =(Q + Q,6)\ZT\, где ZT - сопротивление трансформатора (параметры сети взяты из 3.2).

Наилучшие результаты с позиции стабильности входных сигналов получены для токовых измерительных органов, контролирующих реактивную и скорректированную активную составляющие суммарного сигнала, состоящего из полного тока и его приращения (рис.3.13 и 3.14). На данном рисунке выходные сигналы ИО обозначены в соответствии с выражениями (3.22-3.27). При этом коэффициент нестабильности данного измерительного органа не превышает 3% в указанном диапазоне изменения переходного сопротивления. Нестабильность характеристик остальных исследуемых органов не превышает значений 8-11%. Полученные результаты вполне приемлемы для измерительных ор ганов релейной защиты.

Алгоритмы функционирования устройства при КЗ на линии, обрывах фазного провода, неполнофазных режимах на параллельных линиях

Данные КЗ можно разбить на две подгруппы - двухфазные и трехфазные. Способ распознавания данных режимов существенно различен, однако у них есть и общие признаки.

Общие признаки: Возможное снижение тока прямой последовательности не превышает уставку ИО падения тока прямой последовательности, выбор которой был приведен выше. Ток прямой последовательности направлен из шин в линию (что не всегда соблюдается на линиях с двусторонним питанием). Ток нулевой последовательности не превышает уставку.

Для выявления двухфазного КЗ за трансформатором требуется срабатывание ИО тока обратной последовательности и несрабатывание ИО тока нулевой последовательности [113-114]. Также требуется уточнить направление мощности обратной последовательности, чтобы исключить возможность излишнего срабатывания защиты при КЗ «за спиной».

Ток обратной последовательности должен быть направлен из линии в шины. Как показывают расчеты в большинстве случаев при двухфазных КЗ за маломощными трансформаторами напряжение обратной последовательности на шинах питающей подстанции сопоставимо по величине с напряжением небаланса в нормальном режиме, что затрудняет надежную работу органа направления мощности. Для того чтобы обойти данное затруднение, предлагается перед запросом результатов работы OHM обратной последовательности опрашивать орган напряжения обратной последовательности. Уставку последнего можно найти по выражению: уставка органа напряжения обратной последовательности, UHQ - напряжение небаланса фильтра обратной последовательности в нормальном режиме.

Если уровень напряжения оказывается выше уставки, то селективность обеспечивается действием OHM обратной последовательности, в противном случае возможно несколько вариантов дальнейших действий: а) контроль направленности тока прямой последовательности; б) контроль угла между векторами тока обратной и прямой последователь ностей поврежденных фаз; в) контроль угла между векторами напряжения прямой последовательно сти и тока обратной последовательности поврежденных фаз; г) контроль угла между векторами тока обратной последовательности и приращения прямой последовательности поврежденных фаз; д) контроль направления мощности фазных токов; е) контроль угла между напряжением и векторным приращением тока прямой последовательности. Условие а включается в число общих признаков для различных видов КЗ за трансформаторами, так что оно является частью общего алгоритма распознавания КЗ, обеспечивающей селективность при всех видах повреждений. Его невыполнение должно запрещать срабатывание устройства, однако такое решение понижает быстродействие защиты на линиях с двусторонним питанием при больших перетоках мощности по ВЛ, приводит к каскадному отключению повреждения. К недостаткам условия б относится влияние на результат шунтирующей ток КЗ нагрузки. К его достоинствам следует отнести возможность разделения между собой КЗ за трансформаторами с группами соединения обмоток «звезда-звезда» и «звезда-треугольник». При этом необходимо трехфазное исполнение ИО или предварительный выбор поврежденных фаз. Выполнение условия в можно сравнить с условием а, по сравнению с последним оно имеет те преимущества, что контролируется направленность тока обратной последовательности и минимизируется влияние токов нагрузки, однако требуется предварительный выбор поврежденных фаз или трехфазное исполнение ИО. Контроль выполнения условия г сочетает в себе достоинства и недостатки варианта б с минимизацией влияния шунтирующей нагрузки, однако более сложен в реализации. Контроль условия д имеет как основной недостаток зависимость от шунтирующего влияния нагрузки, однако отличается простотой. Контроль условия е может заменить проверку условия а на линиях с двусторонним питанием. По сравнению с проверкой условия а возрастает сложность реализации измерительного органа, однако для линий с двусторонним питанием минимизируется влияние перетока мощности по ВЛ. Наиболее эффективным будет проверка выполнения комбинации двух условий (по логической схеме «И») — а и б, или айв, или а и г, или е и б, е и в, ей г. Для выявления трехфазных КЗ за трансформаторами предназначено несколько измерительных органов с разными принципами срабатывания, которые взаимно дополняют и резервируют работу друг друга. Неадаптивные органы включаются в состав последних ступеней токовых или дистанционных защит линии, они обеспечивают «жесткую логику», повышают надежность работы устройства для части повреждений электрооборудования, однако имеют ограниченную чувствительность.

В качестве режимов, от которых отстраиваются измерительные органы, выступают максимальные нагрузочные режимы, режимы пуска и самозапуска мощной двигательной нагрузки, для измерительных органов, контролирующих приращения, также требуется учет изменения токов и напряжений в месте установки защиты в нормальных режимах, а также собственной нестабильности работы измерительных органов, о чем упоминалось в гл.2 и 4.1. Анализировались как зависимости параметров срабатывания различных измерительных органов от модуля и аргумента тока нагрузки, так и зависимость от нагрузки контролируемых релейной защитой параметров. С учетом анализа, выполненного в гл. 1 и 2, было отдано предпочтение использованию реактивной составляющей тока (проводимости) с торможением от активной составляющей и приращений реактивной составляющей тока (проводимости) с торможением от приращения активной составляющей. Причем коэффициент торможения предложено выполнять автоматически изменяющимся в зависимости от параметров предшествующего нормального режима.

Похожие диссертации на Адаптивная релейная защита от продольно-поперечной несимметрии распределительных сетей электроэнергетических систем