Дифференциально-фазная защита воздушных линий с функцией дальнего резервирования релейной защиты силовых трансформаторов и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям

Page 1
background image

Page 2
background image

108

релейная защита и автоматика

Дифференциально-фазная защита 
воздушных линий с функцией 
дальнего резервирования релейной 
защиты силовых трансформаторов 
и коммутационных аппаратов 
подстанций, подключенных 
к ответвлениям

УДК 621.316.925

Кужеков

 

С

.

Л

.,

 д.т.н., профессор, главный инженер ООО НПФ «Квазар»

Нагай

 

В

.

И

.,

 д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Электрические станции и электроэнергетические 

системы» ФГБОУ ВО ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова

Дегтярев

 

А

.

А

., 

к.т.н., ведущий инженер ООО НПФ «Квазар»

Нагай

 

И

.

В

.,

 к.т.н., доцент ФГБОУ ВО ЮРГПУ (НПИ) им. М.И. Платова

Антонов

 

Д

.

Б

.,

 к.т.н., начальник лаборатории РЗА АО «РАДИУС Автоматика»

Кокоулин

 

Д

.

Н

.,

 ведущий инженер лаборатории РЗА 110 кВ АО «РАДИУС Автоматика»

Литаш

 

Б

.

С

.,

 к.т.н., начальник отдела технологического развития и инноваций ПАО «Кубаньэнерго»

Харун

 

Г

.

В

.,

 начальник службы релейной защиты и автоматики ПАО «Кубаньэнерго»

В

 

статье

 

рассмотрены

 

вопросы

 

построения

 

дифференциально

-

фазной

 

защиты

 

(

ДФЗ

воздушной

 

линии

 

с

 

двухсторонним

 

питанием

 

с

 

функцией

 

дальнего

резервирования

 

релейной

 

защиты

 

силовых

 

трансформаторов

 

и

 

коммутаци

-

онных

 

аппаратов

 

подстанций

подключенных

 

к

 

ответвлениям

Проблема

 

даль

-

него

 

резервирования

 

рассматриваемых

 

подстанций

 

известна

 

с

 60–70-

х

 

годов

 

прошлого

 

столетия

 

и

 

она

 

актуальна

 

для

 

транзитных

 

линий

 

с

 

разновеликими

 

по

 

мощности

 

трансформаторами

 

ответвительных

 

подстанций

Как

 

правило

,

резервные

 

защиты

 

выполняются

 

в

 

виде

 

автономных

 

устройств

 

с

 

относитель

-

ной

 

селективностью

но

 

в

 

связи

 

с

 

развитием

 

микропроцессорной

 

техники

 

и

 

применением

 

современных

 

каналов

 

связи

 

и

 

протоколов

 

коммуникации

доминируют

 

тенденции

 

объединения

 

защит

 

нескольких

 

объектов

 

вплоть

 

до

 

всей

 

подстанции

 

одним

 

комплексом

 

РЗА

.

В

 

данной

 

работе

 

рассматриваются

 

вопросы

 

повышения

 

эффективности

резервных

 

защит

 

ответвительных

 

подстанций

 

с

 

применением

 

ресурсов

 

ДФЗ

 

и

 

с

 

измерительными

 

органами

 

различного

 

принципа

 

действия

в

 

том

 

числе

 

контролирующих

 

аварийные

 

составляющие

 

с

 

адаптацией

 

к

 

режиму

 

защищае

-

мого

 

оборудования

Орган

 

сравнения

 

фаз

 

функции

 

дальнего

 

резервирования

 

выполнен

 

с

 

торможением

 

от

 

контролируемого

 

сопротивления

Разработана

 

конструкторская

 

документация

 

и

 

изготовлены

 

панели

 

ПЭРА

 

ДФЗ

в

 

состав

 

которых

 

входят

 

устройства

 «

Сириус

-3-

ДФЗ

-01». 

Данные

 

панели

 

были

 

использованы

 

при

 

опытной

 

эксплуатации

 

в

 

филиале

 

ПАО

 «

Кубаньэнерго

» — 

Армавирские

 

электрические

 

сети

.

Ключевые

 

слова

:

 электрические сети, релейная защита, дифференциально-фазная защита 

воздушной линии с двухсторонним питанием с функцией дальнего резервирования, короткое замыкание


Page 3
background image

109

АКТУАЛЬНОСТЬ

 

ТЕМЫ

Существующие  основные  защиты  воздушных  ли-

ний (ВЛ) напряжением 110–220 кВ с ответвлениями 

не действуют при коротких замыканиях (КЗ) за си-

ловыми  трансформаторами  подстанций,  подклю-

ченных к ответвлениям. В случае отказа в сраба-

тывании  защит  указанных  трансформаторов  или 

отказа в отключении их выключателей на стороне 

высшего  напряжения,  а  при  отсутствии  послед-

них  —  отказа  в  отключении  короткозамыкателя 

или устройства передачи отключающего сигнала, 

подстанция, подключенная к ответвлению, может 

получить  повреждения,  не  совместимые  с  про-

должением ее эксплуатации. С целью исключения 

указанного  недостатка  ВЛ  оснащают  устройства-

ми,  обеспечивающими  дальнее  резервирование 

основных защит.

Известны  современные  микропроцессорные 

устройства  дальнего  резервирования  релейных 

защит,  использующие  информацию  о  токах  и  на-

пряжениях в месте их установки [1–10]. На ВЛ с од-

носторонним  питанием  и  слабонагруженных  ВЛ 

с  двухсторонним  питанием  технически  возможно 

осуществить резервирование защит трансформато-

ров подстанций, подключенных к ответвлениям [5].

Однако для ВЛ с двухсторонним питанием и зна-

чительной нагрузкой обеспечение резервирования 

защит  и  коммутационных  аппаратов  трансформа-

торов, подключенных к ответвлениям, как правило, 

затруднительно. Если токи КЗ и токи нагрузки близ-

ки  по  уровню,  то  распознавание  их  устройствами 

релейной защиты может не обеспечиваться. Также 

представляет  затруднение  обеспечение  дальнего 

резервирования  при  необходимости  отстройки  от 

качаний, так как ток качаний существенно превыша-

ет ток КЗ за трансформаторами ответвлений. Осо-

бенно  проблемной  стороной  ВЛ  с  позиции  резер-

вирования  является  приемная  сторона.  При  этом 

области  токов  в  нагрузочных  (

I

2НГ*

)  и  аварийных 

(

I

2КЗ*

) режимах (рисунок 1) для данной стороны пе-

ресекаются, что практически делает невозможным 

их распознавание без использования специальных 

алгоритмов.

ОСОБЕННОСТИ

 

РАЗРАБОТКИ

С  учетом  сформулированных  выше  трудностей 

в рамках НИОКР разработано устройство диффе-

ренциально-фазной защиты (ДФЗ) ВЛ с функцией 

дальнего  резервирования  (ФДР)  защит  и  комму-

тационных  аппаратов  трансформаторов,  подклю-

ченных к ответвлениям от линий электропередачи 

с двухсторонним питанием, которое обладает сле-

дующей совокупностью свойств:

 

– обеспечение  с  выдержкой  времени  отключения 

ВЛ при отказах в срабатывании релейной защиты 

элементов  подстанций,  подключенных  к  ответ-

влениям  от  линии,  или  отказах  в  отключении 

выключателей  на  стороне  высшего  напряжения 

указанных подстанций;

 

– высокая  чувствительность  ФДР,  что  объясня-

ется  отсутствием  необходимости  согласования 

параметров  срабатывания  устройства  ДФЗ  ВЛ 

с  ФДР  (далее  —  ДФЗ-ДР)  с  защитами  смежных 

элементов  по  отношению  к  данной  ВЛ  (это  обе-

спечивается благодаря фиксации факта наличия 

КЗ  на  линии  или  в  цепях  ответвлений  органом 

сравнения фаз ДФЗ);

 

– отсутствие  необходимости  отстройки  ФДР  от 

токов  асинхронного  режима  и  токов  внешних 

КЗ,  протекающих  по  ВЛ,  что  обеспечивается 

органом сравнения фаз ФДР; 

 

– экономически 

целесообразное 

производ-

ство  ДФЗ-ДР  по  сравнению  с  используемыми 

в  настоящее  время  отдельными  устройствами 

ДФЗ и ДР.

Указанная  совокупность  свойств  объясняется 

эффектом совместного использования ДФЗ и ФДР.

СОСТАВ

 

И

 

РАБОТА

 

ДФЗ

-

ДР

Устройство  состоит  из  основной  защиты  (ДФЗ) 

и  ФДР.  ДФЗ  по  принципу  действия  срабатывает 

при  всех  видах  КЗ  внутри  защищаемой  ВЛ  и  не 

срабатывает при внешних КЗ, реверсе мощности, 

асинхронном  режиме  работы  ВЛ,  несинхронных 

включениях. 

ФДР предназначена для резервирования: отка-

зов защит трансформаторов, подключенных к от-

ветвлениям от защищаемой ВЛ, отказов защит на 

стороне НН силового трансформатора, а также от-

каза вводного выключателя или короткозамыкате-

ля на стороне ВН.

Схема ВЛ с ответвлениями и установленными на 

ней  полукомплектами  ДФЗ-ДР,  поясняющая  прин-

цип  работы  защиты  с  дальним  резервированием, 

приведена на рисунке 2. На рисунке 2 приняты сле-

дующие  обозначения  [13,  14]:  С1,  С2  —  питающие 

электроэнергетические системы; В1, В2 — силовые 

выключатели; ТТ1, ТТ2 — группы трансформаторов 

тока; З1, З2 — высокочастотные заградители; ВЛ — 

защищаемая  линия  электропередачи;  ПС1,  ПС2  — 

трансформаторные  подстанции  на  ответвлениях  от 

ВЛ; ПД1, ПД2 — высокочастотные передатчики; ПР1, 

ПР2  —  высокочастотные  приемники;  ФП1,  ФП2  — 

фильтры присоединения. ПК1, ПК2 — полукомплек-

ты защиты с функцией ДР; ТН1, ТН2 — трансформа-

торы напряжения; КС1, КС2 — конденсаторы связи.

Рис

. 1. 

Области

 

токов

 

в

 

плоскости

 «

модуль

-

аргумент

» 

в

 

нагрузочных

 

и

 

аварийных

 

режимах

 

ВЛ

 

с

 

двухсторонним

 

питанием

 1 (52) 2019


Page 4
background image

110

Структурная  схема  ФДР,  поясняющая  принцип 

ее  работы,  приведена  на  рисунке  3.  Так  как  в  со-

став ДФЗ органически входит ФДР, то на ее входы 

из внешних схем и других устройств подаются вход-

ные  аналоговые  и  дискретные  сигналы  ДФЗ  1–7. 

Кроме того, используются:

 

– блок входных преобразователей ДФЗ (в данном 

блоке выполняется цифровая обработка анало-

говых сигналов тока и напряжения (выделяются 

1-я, 2-я гармоники и симметричные составляю-

щие);

 

– блокирующие  органы  ДФЗ:  орган  блокировки 

при  неисправностях  в  цепях  напряжения  (БНН) 

и  орган  блокировки  при  броске  намагничиваю-

щего тока (БНТ). 

ФДР представляет собой совокупность измери-

тельных  органов  (дополнительный  орган  сравне-

ния фаз токов по концам линии с торможением по 

сопротивлению (ДОСФТ) и токовые направленные 

органы), дополнительного органа пуска приемопе-

редатчика и логической схемы формирования сиг-

нала отключения. 

В состав токовых и токовых направленных орга-

нов входят:

 

– токовый  орган  прямой  последовательности  (ПП) 

с органом направления мощности прямой после-

довательности (ОНМПП), имеющим «узкую» угло-

вую характеристику;

 

– токовый орган обратной последовательности (ОП);

 

– орган приращения тока ПП;

 

– орган тока реактивной составляющей ПП с тормо-

жением от активной составляющей тока ПП;

 

– орган  тока  приращения  реактивной  составля-

ющей  ПП  с  торможением  от  приращения  тока 

активной составляющей.

ФДР работает следующим образом.

При КЗ вне зоны действия ДФЗ (точка К1 на ри-

сунке  2)  срабатывают  все  пусковые  органы  (ПО) 

ФДР.  При  этом  излишнего  действия  ФДР  не  про-

изойдет, что обеспечивается выдержками времени 

и направленностью измерительных органов.

При КЗ на линии в точке К2 срабатывает ДОСФТ. 

При  этом  излишнее  действие  ФДР  не  произойдет 

благодаря выдержке времени. Излишнее действие 

ФДР  от  токовых  направленных  органов  также  не 

произойдет благодаря выдержке времени.

При возникновении КЗ за ответвлением (точка К3 

на рисунке 2) возможны три варианта работы ФДР:

1.  КЗ возникает за достаточно мощным трансфор-

матором,  подключенным  к  ответвлению  от  ВЛ. 

При этом обеспечиваются пуск ВЧ передатчика 

от чувствительных органов ДФЗ и работа органа 

манипуляции ОМ. Продолжительность бестоко-

вой паузы в выходном сигнале ВЧ приемника до-

статочна для срабатывания ДОСФТ. На выходе 

ФДР  после  истечения  выдержки  времени  фор-

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА 

И АВТОМАТИКА

Рис

. 2. 

Схема

 

линии

 

с

 

установленными

 

на

 

ней

 

полукомплектами

 

ДФЗ

-

ДР

Рис

. 3. 

Структурная

 

схема

 

ФДР


Page 5
background image

111

мируется сигнал на отключе-

ние выключателя ВЛ.

2.  КЗ  возникает  за  трансфор-

матором  средней  или  малой 

мощности, 

подключенным 

к  ответвлению  от  ВЛ.  При 

этом  не  обеспечивается  пуск 

ВЧ  передатчика  от  чувстви-

тельных органов ДФЗ. В этом 

случае  осуществляется  пуск 

ВЧ  передатчика  от  дополни-

тельного пускового органа ПП. 

Отключение  выключателя  ВЛ 

обеспечивают ДОСФТ или то-

ковые  направленные  органы 

спустя выдержку времени.

3. При недостатке чувствительности пускового ор-

гана одного из полукомплектов (как правило, со 

стороны питаемой подстанции) имеется возмож-

ность действия ФДР в режиме каскадного отклю-

чения ВЛ.

ХАРАКТЕРИСТИКА

 

ДОСФТ

ДОСФТ  реагирует  на  продолжительность  текущей 

бестоковой паузы в сигнале на выходе ВЧ прием-

ника и текущее значение сопротивления от места 

установки полукомплекта защиты до точки КЗ за си-

ловыми  трансформаторами,  подключенными  к  от-

ветвлениям от ВЛ [13].

Тормозная  характеристика  ДОСФТ  имеет  че-

тыре или два участка (рисунок 4). По оси абсцисс 

отложены  значения  тормозного  сигнала  (модуль 

полного сопротивления 

z

, Ом), а по оси ординат — 

продолжительность  бестоковой  паузы  в  угловой 

мере  (электрический  угол 

,  град.).  Угол  наклона 

характеристики  на  первом  участке  равен  нулю, 

и  характеристика  срабатывания  органа  опреде-

ляется  значением  уставки  начального  угла  сра-

батывания 

нач.

.  Второй  участок  должен  иметь 

наклон к оси абсцисс, равный некоторому углу 

определяемому  уставкой  коэффициента  тормо-

жения 

k

Т

. Угол наклона харак-

теристики на третьем участке 

равен нулю, и характеристика 

срабатывания  проходит  на 

уровне 

нач.

 = 170°. На четвер-

том  участке  характеристика 

срабатывания  проходит  па-

раллельно  оси  ординат.  На 

наклонном участке характери-

стика  срабатывания  описыва-

ется  функцией  двух  величин 

ср.

  = 

f

 

(

z

k

Т

).  Коэффициент 

торможения 

k

Т

  представляет 

собой отношение приращения 

рабочего  сигнала  к  соответ-

ствующему  ему  приращению 

тормозного  сигнала,  то  есть 

k

Т

 = 



 / 

z

.

Тормозная  характеристика 

ДОСФТ задается следующими 

уставками: 

нач.

z

н.т.

z

н.min

  и 

z

170

Остальные  параметры  рассчитываются  автомати-

чески.

На  рисунке  5  представлены  области  фазовых 

сдвигов между токами по концам ВЛ в функции от 

замеров  сопротивлений  в  нагрузочных  и  аварий-

ных  режимах,  а  также  тормозная  характеристика 

ДОСФТ. Видно, что благодаря выбранной характе-

ристике  обеспечивается  распознавание  нагрузоч-

ных и аварийных режимов. 

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ

 

ПУСКОВОЙ

 

ОРГАН

ВЧ

 

ПЕРЕДАТЧИКА

Дополнительный  пусковой  орган  ВЧ  передатчика 

предназначен для пуска ВЧ передатчика при возник-

новении  КЗ  за  трансформатором  средней  или  ма-

лой мощности, подключенным к ответвлению от ВЛ. 

Функциональная схема алгоритма дополнительного 

пускового органа ВЧ передатчика приведена на ри-

сунке 6.

Путем моделирования режимов работы ВЛ вы-

явлены сочетания токов нагрузки и уравнительных 

токов ВЛ, при которых не обеспечивается пуск ВЧ 

передатчика от чувствительных органов ДФЗ. Для 

устранения этого недостатка в состав ФДР введен 

дополнительный  пусковой  орган  ВЧ  передатчика, 

Рис

. 4. 

Тормозная

 

характеристика

 

ДОСФТ

а

z

н

.

т

.

 < 

z

н

.min

 < 

z

170

;

б

z

н

.min

 

 

z

170

а)

б)

Рис

. 5. 

Области

 

фазовых

 

сдвигов

 

между

 

токами

 

по

 

концам

 

ВЛ

 

в

 

функции

 

от

 

замеров

 

сопротивлений

 

в

 

нагрузочных

 

и

 

аварийных

 

режимах

 

и

 

тормозная

 

характеристика

 

ДОСФТ

 1 (52) 2019


Page 6
background image

112

который реагирует на приращение угла между со-

ответствующими фазными токами и напряжениями 

конца ВЛ (ReleDFi), на котором установлен данный 

полукомплект. Выходной сигнал ReleDFi блокирует-

ся  при  срабатывании  БНН  и  при  снижении  макси-

мального из фазных токов ниже порогового значе-

ния реле ReleMaxI.

Дополнительный пусковой орган ВЧ передатчи-

ка  является  импульсным,  поэтому  выполняется 

с подхватом выходного сигнала (TR10).

Сигнал  пуска  ПП  и  его  подхват  формируют-

ся с помощью логики пуска и возврата по сигналу 

с противоположного конца ВЛ («ВЧ приемник»). По-

вторно данный сигнал может выдаваться только по 

истечении выдержки времени. Задержка повторно-

го пуска ПП необходима для исключения зацикли-

вания  алгоритма  и  гарантированного  окончания 

выдачи  манипулированного  сигнала  полукомплек-

тами по обоим концам (при отсутствии срабатыва-

ния ДОСФТ). 

Для  блокирования  выходного  сигнала  ДПО  ВЧ 

передатчика при отключенном состоянии выключа-

теля данного конца ВЛ используется входной дис-

кретный сигнал «РПО».

ТОКОВЫЕ

 

НАПРАВЛЕННЫЕ

 

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ

 

ОРГАНЫ

Как отмечено выше, ФДР включает в свой состав 

ряд токовых измерительных органов. К ним отно-

сятся: токовый орган прямой последовательности 

и  орган  направления  мощности  прямой  последо-

вательности  с  «узкой»  угловой  характеристикой; 

орган тока обратной последовательности (ОТОП); 

орган приращения тока прямой последовательно-

сти (ОПТПП) с соответствующим органом направ-

ления мощности; орган тока реактивной составля-

ющей прямой последовательности с торможением 

от активной составляющей тока прямой последо-

вательности (ОТРТА); орган приращения реактив-

ной  составляющей  тока  прямой  последователь-

ности  с  торможением  от  приращения  активной 

составляющей  (ОПТРТА).  Орган  тока  обратной 

последовательности  имеет  преимущество  в  вы-

явлении двухфазных КЗ. Орган тока ПП с ОНМПП 

с «узкой» характеристикой, как правило, обладает 

достаточной  чувствительностью  в  режиме  одно-

стороннего  питания,  возникающего  при  каскад-

ном отключении и на слабонагруженных транзит-

ных ВЛ. 

Применение  органов  с  приращением  тока  пря-

мой последовательности ОПТПП, то есть выделя-

ющих аварийные составляющие 

İ

1

 = 

İ

КЗ

 – 

İ

НГ

, (

İ

КЗ

İ

НГ

  —  ток  КЗ  с  учетом  нагрузочной  составляющей 

в аварийном режиме и ток нагрузки в предшеству-

ющем  режиме)  позволяет  в  большинстве  случаев 

обеспечить  разделение  нагрузочных  и  аварийных 

режимов  (рисунок  7)  по  сравнению  с  контролем 

полных токов (рисунок 1) и выполнить селективную 

резервную защиту.

Входные  сигналы  органов  ортогональных  со-

ставляющих  тока  с  торможением  и  прираще-

ний  ортогональных  составляющих  тока  с  тор-

можением  формируются  в  виде 

I

РСТА

  = 

I

  – 

k

Т

I

 

и 

I

РСТА

  = 

I

  – 

k

Т

I

,  где 

I

I

  —  реактивная 

составляющая  приращения  тока  прямой  после-

довательности,  взятая  с  отрицательным  зна-

ком,  и  определяется  по  формуле 

I

1p

  =  –

I

1

 

sin

I

 

Рис

. 6. 

Функциональная

 

схема

 

алгоритма

 

дополнительного

 

пускового

 

органа

 

ВЧ

 

передатчика

Рис

. 7. 

Области

 

токов

 

в

 

плоскости

 «

модуль

-

аргумент

» 

в

 

нагрузочных

 

и

 

аварийных

 

режимах

 

ВЛ

 

для

 

измеритель

-

ных

 

органов

 

с

 

приращением

 

входных

 

сигналов

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА 

И АВТОМАТИКА


Page 7
background image

113

и 

I

1p

  =  – 

I

1

 

sin



I

I

I

  —  активная  составля-

ющая  приращения  тока  прямой  последователь-

ности,  определяемая  по  формуле 

I

1a

  =  –

I

1

 

cos

I

 

и 

I

1a

 = –

I

1

 

cos

I

k

Т

 — коэффициент торможения; 

I



I

 — фаза и приращение фазы тока прямой по-

следовательности  относительно  напряжения  пря-

мой  последовательности.  Значения  коэффициен-

тов торможения 

k

Т 

зависят от перетока по ВЛ (тока 

нагрузки  и  ее  характера).  Оптимальный  выбор 

k

Т

 

позволяет обеспечить распознавание КЗ за транс-

форматорами ответвительных подстанций. 

Орган  приращения  ортогональных  составля-

ющих  тока  с  торможением  имеет  преимущество 

перед органом ортогональных составляющих тока 

с торможением на сильно нагруженных ВЛ.

ОПЫТНО

-

КОНСТРУКТОРСКАЯ

 

РАБОТА

По  результатам  НИР  было  подготовлено  техниче-

ское задание на ОКР по созданию устройства ДФЗ 

с  ФДР,  основываясь  на  котором  АО  «РАДИУС  Ав-

томатика» разработало программное обеспечение 

для устройства «Сириус-3-ДФЗ-01».

Изготовлен  комплект  опытно-промышленного 

образца, состоящий из двух серийно выпускаемых 

устройств.  Фото  устройства  «Сириус-3-ДФЗ-01» 

приведено на рисунке 8. 

В рамках работ по ОКР АО «РАДИУС Автомати-

ка»  провело  предварительные  испытания  микро-

процессорного  устройства  ДФЗ  с  функцией  ДР. 

С этой целью был изготовлен стенд для проведе-

ния  испытаний  на  математических  моделях  энер-

гообъектов,  внешний  вид  которого  приведен  на 

рисунке 9. В ходе испытаний функция ДР верно ра-

ботала  во  всех  моделируемых  режимах  (внешнее 

КЗ, КЗ в зоне действия ДФЗ, КЗ на ответвлениях). 

Устройства  успешно  прошли  все  внутризаводские 

испытания.

По  согласованию  с  ПАО  «Кубаньэнерго»  было 

принято решение об изготовлении нетиповой пане-

ли — ПЭРА ДФЗ. АО «РАДИУС Автоматика» изгото-

вило две панели ПЭРА ДФЗ для проведения опыт-

но-промышленной экплуатации (ОПЭ). 

В  ходе  подготовительной  работы  по  ОПЭ 

ПАО  «Кубаньэнерго»  определило  две  подстан-

ции  с  высшим  напряжением  110  кВ  (ПС  «Про-

гресс» и ПС «КНИИТИМ» филиала ПАО «Кубань-

энерго»  —  Армавирские  электрические  сети),  на 

которых  произведена  установка  опытно-промыш-

ленных образцов устройства ДФЗ с функцией ДР 

в опытно-промышленную эксплуатацию.

С  целью  привязки  панелей  ПЭРА  ДФЗ  к  имею-

щемуся оборудованию на подстанциях и проведе-

ния  ОПЭ  АО  «РАДИУС  Автоматика»  разработало 

необходимую  проектную  документацию.  На  про-

ведение  пуско-наладочных  работ  в  Армавирские 

электрические сети были направлены специалисты 

АО «РАДИУС Автоматика». В ходе проведенных ра-

бот панели ПЭРА ДФЗ были успешно установлены 

и  испытаны  на  ПС  «Прогресс»  и  ПС  «КНИИТИМ». 

Внешний  вид  установленных  панелей  ПЭРА  ДФЗ 

приведен на рисунке 10.

По  результатам  успешной  проверки  и  монтажа 

панелей на ПС «Прогресс» и ПС «КНИИТИМ» обо-

рудование было введено в опытно-промышленную 

эксплуатацию. 

Согласно  полученным  данным  от  служб  ПАО 

«Кубаньэнерго»  алгоритмы  ДР,  внедренные 

в устройства ДФЗ, показали свою пригодность в ре-

альных  условиях  эксплуатации  и  хорошо  себя  за-

рекомендовали в ходе ОПЭ. Работа панелей ПЭРА 

ДФЗ на ПС «Прогресс» и ПС «КНИИТИМ» проходи-

ла  в  штатном  режиме,  панели  функционировали 

верно.  По  результатам  анализа  устройств  в  ходе 

ОПЭ замечаний не выявлено. Корректировка алго-

ритмов  и  эксплуатационной  документации  не  тре-

бовалась.

На  завершающем  этапе  ОКР  АО  «РАДИУС  Ав-

томатика» подготовило необходимую эксплуатаци-

онную  документацию.  Кроме  этого  по  программе 

и  методике  приемо-сдаточных  испытаний  были 

Рис

. 8.

Внешний

вид

 

устройства

«

Сириус

-3-

ДФЗ

-01»

Рис

. 9.

Испытательный

 

стенд

для

 

проведения

 

испытаний

 

устройства

 

«

Сириус

-3-

ДФЗ

-01» 

с

 

функцией

дальнего

 

резервирования

 

на

 

мате

-

матических

 

моделях

 

энергообъектов

 1 (52) 2019


Page 8
background image

114

проведены  испытания  промышленного  образца 

устройства «Сириус-3-ДФЗ-01». Устройство успеш-

но прошло все внутризаводские испытания.

ВЫВОДЫ

1.  Проблема дальнего резервирования на транзит-

ных воздушных линиях с ответвительными под-

станциями обусловлена сопоставимостью пара-

метров нагрузочных и аварийных режимов.

2.  Решение  рассматриваемой  проблемы  возможно 

за счет расширения информационной базы защи-

ты дальнего резервирования: путем использова-

ния обмена информацией между комплектами РЗ 

по разным сторонам ВЛ и многопараметрического 

принципа построения измерительных органов. 

3.  Разработан  вариант  дифференциально-фаз-

ной  защиты  ВЛ  с  функцией  дальнего  резерви-

рования,  обеспечивающей  контроль  фаз  токов 

по концам защищаемой линии в зависимости от 

контролируемого  сопротивления  с  каждой  сто-

роны  линии,  фазных  токов, 

токов  прямой  и  обратной 

последовательности,  орто-

гональных  составляющих 

токов и их приращений.

4.  Разработанная  защита 

обеспечивает  в  большин-

стве случаев двухстороннее 

отключение  КЗ  за  транс-

форматорами.  В  некоторых 

случаях  (при  большой  на-

грузке  линии)  отключение 

КЗ  за  трансформаторами 

средней и малой мощности 

обеспечивается  путем  ка-

скадного действия защиты.

5.  В  ходе  выполнения  ОКР 

устройства были проведены 

внутризаводские  приемо-

сдаточные  испытания  и  ис-

пытания на моделях энерго-

объектов.

6.  Разработана  конструк-

торская  документация  и  изготовлены  панели 

ПЭРА ДФЗ, в состав которых входят устройства 

«Сириус-3-ДФЗ-01».  Данные  панели  были  ис-

пользованы при опытной эксплуатации в фили-

але ПАО «Кубаньэнерго» — Армавирские элек-

трические сети.

7.  Разработан  пакет  эксплуатационной  докумен-

тации на устройство ДФЗ с функцией ДР (руко-

водство  по  эксплуатации  устройства  «Сириус-

3-ДФЗ-01» с функцией ДР; частные технические 

условия  на  микропроцессорное  устройство  за-

щиты  «Сириус-3-ДФЗ-01»;  паспорт  на  микро-

процессорное  устройство  защиты  «Сириус-3-

ДФЗ-01»;  методика  выбора  уставок  устройства 

ДЗ с функцией ДР).

8.  В ходе выполнения ОКР была успешно проведе-

на  ОПЭ  оборудования.  Алгоритмы  функциони-

рования функции дальнего резервирования по-

ложительно зарекомендовали себя в реальных 

условиях эксплуатации.  

ЛИТЕРАТУРА
1.  Рубинчик  В.А.  Резервирование 

отключения  коротких  замыканий 

в электрических сетях. М.: Энерго-

атомиздат, 1985. 120 с.

2.  Информационное  письмо  Де-

партамента  науки  и  техники 

РАО  ЕЭС  России  №  ИП  1-96(э) 

от  30.09.96  г.  «О  совершенство-

вании  ближнего  и  дальнего  ре-

зервирования  работы  устройств 

РЗА  распределительных  сетей 

6–110 кВ».

3.  Кожин А.Н., Рубинчик В.А. Релей-

ная  защита  линий  с  ответвления-

ми. М.: Энергия, 1967. 264 с.

4.  Сборник аннотаций информацион-

ных писем служб релейной защи-

ты и автоматики ЦДУ, ОДУ и энер-

госистем.  М.:  ЦДУ  ЕЭС  России, 

1998. 113 с.

5.  Нагай В.И. Релейная защита ответ-

вительных подстанций электриче-

ских  сетей.  М.:  Энерго атомиздат, 

2002. 311 с.

6.  Клецель  М.Я.,  Никитин  К.И.  Ре-

зервная  защита  линий,  реагиру-

ющая  на  разность  модулей  токов 

фаз  и  их  приращений  //  Электри-

чество, 1993, № 10. С. 23–26.

7.  О  мерах  предотвращения  раз-

вития  аварий,  связанных  с  недо-

статочно  эффективным  дальним 

резервированием  /  Сборник  ди-

рективных  материалов  по  экс-

плуатации  энергосистем.  П.4.19. 

Электротехническая  часть.  М.: 

Энергоатомиздат, 1981. С. 91–94.

8.  Луппа В.И. Дальнее резервирова-

ние  при  повреждениях  трансфор-

маторов // Электрические станции, 

1989, № 4. С. 67–68.

9.  Нагай  В.И.  Защиты  дальнего  ре-

зервирования 

промежуточных 

подстанций  радиальных  воз-

душных  линий  //  Электричество, 

2002, № 4. С. 2–7.

10. Нагай В.И., Нагай В.В. Резервиро-

вание в распределительных сетях 

напряжением 6–110 кВ: проблемы 

и решения // Электро, 2002, № 6. 

С. 29–33.

Рис

. 10. 

Внешний

 

вид

 

панели

 

ПЭРА

 

ДФЗ

 

на

 

ПС

 «

КНИИТИМ

»: 

а

вид

 

спереди

б

вид

 

сзади

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА 

И АВТОМАТИКА


Page 9
background image

115

11. Патент  2498471  РФ.  Устройство 

дифференциально-фазной  высо-

кочастотной  защиты  линии  элек-

тропередачи  с  двухсторонним  пи-

танием и дальнего резервирования 

релейных защит и коммутационных 

аппаратов подстанций, подключен-

ных к ответвлениям / С.Л. Кужеков, 

С.С.  Кужеков,  А.А.  Дегтярев,  Н.Н. 

Куров, Г.Г. Ольшанский, А.Д. Тряс-

цин. Опубл. 2013 г., бюл. № 31.

12. Патент  на  полезную  модель 

№ 174043. Усовершенствованный 

орган  дальнего  резервирования 

релейных  защит  и  коммутацион-

ных  аппаратов  подстанций,  под-

ключенных  к  ответвлениям  от 

воздушной  линии  с  двухстронним 

питанием, входящий в состав диф-

ференциально-фазной  высокоча-

стотной защиты / С.Л. Кужеков, А.А. 

Дегтярев,  Д.Б.  Антонов,  Д.Н.  Ко-

коулин. Опубл. 27.09.2017 г., бюл. 

№ 27.

13. Патент  на  полезную  модель 

№  40689  РФ.  Устройство  резерв-

ной  защиты  с  трансформатора-

ми  на  ответвлениях  /  В.В.  Нагай.

Опубл. 20.09.2004 г., бюл. № 26.

14. Нагай  В.В.  Критерии  выбора  из-

мерительных  органов  резервных 

защит  //  Изв.  вузов.  Сев.-Кавк. 

регион.  Технические  науки,  2004, 

Приложение № 2. С. 49–54.

15. Нагай В.И. Релейная защита даль-

него резервирования трансформа-

торов на ответвлениях ВЛ // Энер-

гетик, 2001, № 3. С. 28–29.

16. Нагай В.И., Нагай В.В., Нагай И.В. 

Адаптивные  измерительные  ор-

ганы  аварийных  составляющих 

резервных  защит  электрических 

распределительных  сетей  /  Сб. 

докл.  Межд.  научн.-техн.  конф. 

«Современные  направления  раз-

вития  систем  релейной  защиты 

и  автоматики  энергосистем».  Мо-

сква,  7–10  сентября  2009  г.  М.: 

Научн.-инж. информац. агентство, 

2009. С. 134–140.

REFERENCES
1.  Rubinchik  V.A. 

Rezervirovaniye ot-

klyucheniya korotkikh zamykaniy 
v elektricheskikh setyakh

  [Short  cir-

cuit clearance reservation in electrical 

networks]. Moscow, Energoatomizdat 

Publ., 1985. 120 p.

2.  Information letter of RAO UES of Rus-

sia Science and Technology Depart-

ment no. IP 1-96(e) dated September 

30,  1996  "On  improving  short-range 

and long-range reserve when operat-

ing  relay  protection  and  automation 

devices of 6–110 kV distribution net-

works".

3.  Kozhin  A.N.,  Rubinchik  V.A. 

Reley-

naya zashchita liniy s otvetvleniyami 

[Relay  protection  of  tapped  lines]. 

Moscow, Energiya Publ., 1967. 264 p.

4. 

Sbornik annotatsiy informatsionnykh 
pisem sluzhb releynoy zashchity i av-
tomatiki TSDU, ODU i energosistem 

[Collection  of  information  letters  ab-

stracts  prepared  by  relay  protection 

and automation service of Central Dis-

patch  Offi  ce,  Interregional  Dispatch 

Offi  ce and power systems]. Moscow, 

UES CDA Publ., 1998. 113 p.

5.  Nagay V.I. 

Releynaya zashchita otvet-

vitelnykh podstantsiy elektricheskikh 
setey

 [Relay protection of tapping sta-

tions in electrical networks]. Moscow, 

Energoatomizdat Publ., 2002. 311 p.

6.  Kletsel M.Ya., Nikitin K.I. Power lines 

backup  protection,  reacting  to  the 

diff erence  between  the  modules  of 

phase currents and their increments. 

Elektrichestvo

  [Electricity],  1993, 

no.10, pp. 23-26. (In Russian)

7.  On  measures  to  prevent  accidents 

development  associated  with  the 

lack of eff ective long-range reserve. 

Sbornik direktivnykh materialov po 
ekspluatatsii energosistem.

 

P.4.19. 

Elektrotekhnicheskaya chast

  [Col-

lection  of  guidelines  on  power  sys-

tems operation. Part 4.19. Electrical 

part].  Moscow,  1981,  pp.  91-94.  (in 

Russian)

8.  Luppa  V.I.  Long-range  reserve  in 

case  of  transformers  damage.  Ele-

ktricheskie  stantsii  [Power  Plants], 

1989, no. 4, pp. 67-68. (in Russian)

9.  Nagay V.I. Remote backup protection 

for intermediate substations of radial 

overhead lines. 

Elektrichestvo 

[Elec-

tricity], 2002, no. 4, pp. 2-7. (In Rus-

sian)

10. Nagay  V.I.,  Nagay  V.V.  Redundancy 

in  6–110  kV  distribution  networks: 

problems  and  solutions.  ELECTRO, 

2002, no. 6, pp. 29–33. (in Russian)

11. Kuzhekov  S.L.,  Kuzhekov  S.S.,  De-

gtyarev  A.A.,  Kurov  N.N.,  Olshans-

kiy  G.G.,  Tryastsin  A.D. 

Ustroystvo 

di

 erentsialno-faznoy vysokochastot-

noy zashchity linii elektroperedachi 
s dvukhstoronnim pitaniyem i dal-
nego rezervirovaniya releynykh za-
shchit i kommutatsionnykh apparatov 
podstantsiy, podklyuchennykh k ot-
vetvleniyam

  [Diff erential-phase  high-

frequency  protection  of  power  lines 

with  two-way  feed.  Remote  backup 

protection  and  switching  devices 

of  substations  connected  to  taps].

Pa tent RF, no. 2498471.

12. Kuzhekov  S.L.,  Degtyarev A.A., An-

tonov  D.B.,  Kokoulin  D.N. 

Usover-

shenstvovannyy organ dalnego 
rezervirovaniya releynykh zashchit 
i kommutatsionnykh apparatov pod-
stantsiy, podklyuchennykh k otvetv-
leniyam ot vozdushnoy linii s dvukh-
stronnim pitaniyem, vkhodyashchiy 
v sostav di

 erentsialno-faznoy  vyso-

kocha-stotnoy zashchity

  [Advanced 

remote backup protection device and 

switching devices of substations con-

necting  with  two-way  feed  overhead 

line  and  being  a  part  of  diff erential-

phase  high-frequency  protection]. 

Patent RF, no. 174043.

13. Nagay V.V. 

Ustroystvo rezervnoy za-

shchity s transformatorami na otvet-
vleniyakh

  [Backup  protection  device 

with transformers on taps]. Patent RF, 

no. 40689.

В издательстве Инфра-Инженерия вышла в свет новая книга к.т.н. В. И. Гуревича

 объемом свыше 500 страниц под интригующим названием

«

Электромагнитный

 

импульс

 

высотного

 

ядерного

взрыва

 

и

 

защита

 

электрооборудования

 

от

 

него

»

В этой необычной книге рассказывается об истории развития воен-

ных ядерных программ в СССР и США, роли разведки в создании 

ядерного оружия в СССР, обнаружении электромагнитного импуль-

са  при  ядерном  взрыве  (ЭМИ  ЯВ),  многочисленных  испытаниях 

ядерных боеприпасов.

В  доступной  для  неспециалистов  в  области  ядерной  физи-

ки  форме  описан  процесс  образования  ЭМИ  ЯВ  при  подрыве 

ядерного  боеприпаса  на  большой  высоте,  показано  влияние 

многочисленных  факторов  на  интенсивность  ЭМИ  ЯВ  и  его  па-

раметры. Рас смот ре но влияние ЭМИ ЯВ на электронные компо-

ненты и устройства, а также и на силовое электрооборудование 

энергосистем.

Большую  часть  книги  занимает  описание  практических  (а  не 

теоретических, как в сотнях отчетов на эту тему) средств и мето-

дов защиты электронного и электротехнического оборудования от 

ЭМИ ЯВ, испытания этого оборудования на устойчивость к ЭМИ 

ЯВ, оценки эффективности средств защиты. 

В  книге  использованы  многочисленные  документы  и  фотогра-

фии с грифами секретности, которые были рассекречены и стали 

общедоступными лишь недавно. По широте охвата проб лемы, но-

визне, глубине и практической значимости описанных технических 

решений книга является фактически энциклопедией ЭМИ ЯВ и не 

имеет аналогов на книжном рынке. 

Книга рассчитана на инженеров-электриков и энергетиков раз-

рабатывающих,  проектирующих  и  эксплуатирующих  электронное 

и электротехническое оборудование, а также будет полезна пре-

подавателям вузов и студентам. Много интересного найдут в ней 

также и любители истории техники.

Заказать книгу можно на сайте издательства www.infra-e.ru или по электронной почте infra-e@yandex.ru и телефону 8 (8172) 75-15-54

 1 (52) 2019


Читать онлайн

В статье рассмотрены вопросы построения дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) воздушной линии с двухсторонним питанием с функцией дальнего резервирования релейной защиты силовых трансформаторов и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям. Проблема дальнего резервирования рассматриваемых подстанций известна с 60–70-х годов прошлого столетия и она актуальна для транзитных линий с разновеликими по мощности трансформаторами ответвительных подстанций. Как правило, резервные защиты выполняются в виде автономных устройств с относительной селективностью, но в связи с развитием микропроцессорной техники и применением современных каналов связи и протоколов коммуникации доминируют тенденции объединения защит нескольких объектов вплоть до всей подстанции одним комплексом РЗА. В данной работе рассматриваются вопросы повышения эффективности резервных защит ответвительных подстанций с применением ресурсов ДФЗ и с измерительными органами различного принципа действия, в том числе контролирующих аварийные составляющие с адаптацией к режиму защищаемого оборудования. Орган сравнения фаз функции дальнего резервирования выполнен с торможением от контролируемого сопротивления. Разработана конструкторская документация и изготовлены панели ПЭРА ДФЗ, в состав которых входят устройства «Сириус-3-ДФЗ-01». Данные панели были использованы при опытной эксплуатации в филиале ПАО «Кубаньэнерго» — Армавирские электрические сети.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 3(72), май-июнь 2022

Исследование влияния ветроэлектростанции на базе асинхронного генератора двойного питания на функционирование дистанционной защиты

Возобновляемая энергетика / Накопители Релейная защита и автоматика
Нудельман Г.С. Наволочный А.А. Онисова О.А. Смирнов С.Ю.
Спецвыпуск «Россети» № 2(25), июнь 2022

Программный комплекс для мониторинга, оптимизации и визуализации структуры противоаварийной автоматики — ПК «ПАУК»

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Диагностика и мониторинг
ПАО «Россети Кубань»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»