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

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.

  • 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»;

Ключевые слова: электрические сети, релейная защита, дифференциально-фазная защита воздушной линии с двухсторонним питанием с функцией дальнего резервирования, короткое замыкание

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Существующие основные защиты воздушных линий (ВЛ) напряжением 110–220 кВ с ответвлениями не действуют при коротких замыканиях (КЗ) за силовыми трансформаторами подстанций, подключенных к ответвлениям. В случае отказа в срабатывании защит указанных трансформаторов или отказа в отключении их выключателей на стороне высшего напряжения, а при отсутствии последних — отказа в отключении короткозамыкателя или устройства передачи отключающего сигнала, подстанция, подключенная к ответвлению, может получить повреждения, несовместимые с продолжением ее эксплуатации. С целью исключения указанного недостатка ВЛ оснащают устройствами, обеспечивающими дальнее резервирование основных защит.

Известны современные микропроцессорные устройства дальнего резервирования релейных защит, использующие информацию о токах и напряжениях в месте их установки [1–10]. На ВЛ с односторонним питанием и слабонагруженных ВЛ с двухсторонним питанием технически возможно осуществить резервирование защит трансформаторов подстанций, подключенных к ответвлениям [5].

Однако для ВЛ с двухсторонним питанием и значительной нагрузкой обеспечение резервирования защит и коммутационных аппаратов трансформаторов, подключенных к ответвлениям, как правило, затруднительно. Если токи КЗ и токи нагрузки близки 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 превышает ток КЗ за трансформаторами ответвлений. Особенно проблемной стороной ВЛ с позиции резервирования является приемная сторона. При этом области токов в нагрузочных (I2НГ*) и аварийных (I2КЗ*) режимах (рисунок 1) для данной стороны пересекаются, что практически делает невозможным их распознавание без использования специальных алгоритмов.

Рис. 1. Области токов в плоскости «модуль-аргумент» в нагрузочных и аварийных режимах ВЛ с двухсторонним питанием

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ

С учетом сформулированных выше трудностей в рамках НИОКР разработано устройство дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) ВЛ с функцией дальнего резервирования (ФДР) защит и коммутационных аппаратов трансформаторов, подключенных к ответвлениям от линий электропередачи с двухсторонним питанием, которое обладает следующей совокупностью свойств:

  • Обеспечение с выдержкой времени отключения ВЛ при отказах в срабатывании релейной защиты элементов подстанций, подключенных к ответвлениям от линии, или отказах в отключении выключателей на стороне высшего напряжения указанных подстанций;
  • Высокая чувствительность ФДР, что объясняется отсутствием необходимости согласования параметров срабатывания устройства ДФЗ ВЛ с ФДР (далее — ДФЗ-ДР) с защитами смежных элементов по отношению к данной ВЛ (это обеспечивается 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 производство ДФЗ-ДР по сравнению с используемыми в настоящее время отдельными устройствами ДФЗ и ДР.

Совокупность свойств обеспечивается за счет принципиальных особенностей ДФЗ и ФДР. Принцип действия защиты основан на сравнении векторов входных и выходных токов, измеряемых на конкретном участке. В случае, когда разница превышает пороговое значение, ДФЗ определяет факт КЗ и отключает поврежденную линию, а ФДР производит переключение на резервные линии.

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: отказов защит трансформаторов, подключенных к ответвлениям от защищаемой ВЛ, отказов защит на стороне НН силового трансформатора, а также отказа вводного выключателя или короткозамыкателя на стороне ВН.

Схема ВЛ с ответвлениями и установленными на ней полукомплектами ДФЗ-ДР, поясняющая принцип работы защиты с дальним резервированием, приведена на рисунке 2. На рисунке 2 приняты следующие 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 — полукомплекты защиты с функцией ДР; ТН1, ТН2 — трансформаторы напряжения; КС1, КС2 — конденсаторы связи.

Рис. 2. Схема линии с установленными на ней полукомплектами ДФЗ-ДР

Структурная схема ФДР, поясняющая принцип ее работы, приведена на рисунке 3. Так как в состав ДФЗ органически входит ФДР, то на ее входы из внешних схем и других устройств подаются входные аналоговые и дискретные сигналы ДФЗ 1–7. Кроме того, используются:

  • блок входных преобразователей ДФЗ (в данном блоке выполняется цифровая обработка аналоговых сигналов тока и напряжения (выделяются 1-я, 2-я гармоники и симметричные составляющие);
  • блокирующие органы ДФЗ: орган блокировки при неисправностях в цепях напряжения (БНН) и орган блокировки при броске намагничивающего тока (БНТ). ФДР представляет собой совокупность измерительных органов (дополнительный орган сравнения фаз токов по концам линии с торможением по сопротивлению (ДОСФТ) и токовые направленные органы), дополнительного органа пуска приемопередатчика и логической схемы формирования сигнала отключения.

В состав токовых и токовых направленных органов входят:

  • токовый орган прямой последовательности (ПП) с органом направления мощности прямой последовательности (ОНМПП), имеющим «узкую» угловую характеристику;
  • токовый орган обратной последовательности (ОП);
  • орган приращения тока ПП;
  • орган тока реактивной составляющей ПП с торможением от активной составляющей тока ПП;
  • орган тока приращения реактивной составляющей ПП с торможением от приращения тока активной составляющей.

Рис. 3. Структурная схема ФДР

ФДР работает следующим образом. При КЗ вне зоны действия ДФЗ (точка К1 на рисунке 2) срабатывают все пусковые органы (ПО) ФДР. При этом излишнего действия ФДР не произойдет, 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:

  • КЗ возникает за достаточно мощным трансформатором, подключенным к ответвлению от ВЛ. При этом обеспечиваются пуск ВЧ передатчика от чувствительных органов ДФЗ и работа органа манипуляции ОМ. Продолжительность бестоковой паузы в выходном сигнале ВЧ приемника достаточна для срабатывания ДОСФТ. На выходе ФДР после истечения выдержки времени формируется сигнал на отключение выключателя ВЛ.
  • КЗ возникает за трансформатором средней или малой мощности, подключенным к ответвлению от ВЛ. При этом не обеспечивается пуск ВЧ передатчика от чувствительных органов ДФЗ. В этом случае осуществляется пуск ВЧ передатчика от дополнительного пускового органа ПП. Отключение выключателя ВЛ обеспечивают ДОСФТ или токовые направленные органы спустя выдержку времени.
  • При недостатке чувствительности пускового органа одного из полукомплектов (как правило, со стороны питаемой подстанции) имеется возможность действия ФДР в режиме каскадного отключения ВЛ.

ХАРАКТЕРИСТИКА ДОСФТ

ДОСФТ реагирует на продолжительность текущей бестоковой паузы в сигнале на выходе ВЧ приемника и текущее значение сопротивления от места установки полукомплекта защиты до точки КЗ за силовыми трансформаторами, подключенными к ответвлениям от ВЛ [13]. Тормозная характеристика ДОСФТ имеет четыре 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 ψ, град.). Угол наклона характеристики на первом участке равен нулю, и характеристика срабатывания органа определяется значением уставки начального угла срабатывания ψнач.. Второй участок должен иметь наклон к оси абсцисс, равный некоторому углу α, определяемому уставкой коэффициента торможения kТ. Угол наклона характеристики на третьем участке равен нулю, и характеристика срабатывания проходит на уровне ψнач. = 170°. На четвертом участке характеристика срабатывания проходит параллельно оси ординат. На наклонном участке характеристика срабатывания описывается функцией двух величин ψср. = f(z, kТ). Коэффициент торможения kТ представляет собой отношение приращения рабочего сигнала к соответствующему ему приращению тормозного сигнала, то есть kТ = Δψ / Δz.

Рис. 4. Тормозная характеристика ДОСФТ

Тормозная характеристика ДОСФТ задается следующими уставками: ψнач., zн.т., zн.min и z170. Остальные параметры рассчитываются автоматически. На рисунке 5 представлены области фазовых сдвигов между токами по концам ВЛ в функции от замеров сопротивлений в нагрузочных и аварийных режимах, а также тормозная характеристика ДОСФТ. Видно, что благодаря выбранной характеристике обеспечивается распознавание нагрузочных и аварийных режимов.

Рис. 5. Области фазовых сдвигов между токами по концам ВЛ в функции от замеров сопротивлений в нагрузочных и аварийных режимах и тормозная характеристика ДОСФТ

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПУСКОВОЙ ОРГАН ВЧ ПЕРЕДАТЧИКА

Дополнительный пусковой орган ВЧ передатчика предназначен для пуска ВЧ передатчика при возникновении КЗ за трансформатором средней или малой мощности, подключенным к ответвлению от ВЛ. Функциональная схема алгоритма дополнительного пускового органа ВЧ передатчика приведена на рисунке 6.

Рис. 6. Функциональная схема алгоритма дополнительного пускового органа ВЧ передатчика

Путем моделирования режимов работы ВЛ выявлены 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, который реагирует на приращение угла между соответствующими фазными токами и напряжениями конца ВЛ (ReleDFi), на котором установлен данный полукомплект. Выходной сигнал ReleDFi блокируется при срабатывании БНН и при снижении максимального из фазных токов ниже порогового значения реле ReleMaxI.

Дополнительный пусковой орган ВЧ передатчика является импульсным, поэтому выполняется с подхватом выходного сигнала (TR10).Сигнал пуска ПП и его подхват формируются с помощью логики пуска и возврата по сигналу с противоположного конца ВЛ («ВЧ приемник»). Повторно данный сигнал может выдаваться только по истечении выдержки времени. Задержка повторного пуска ПП необходима для исключения зацикливания алгоритма и гарантированного окончания выдачи манипулированного сигнала полукомплектами по обоим концам (при отсутствии срабатывания ДОСФТ). Для блокирования выходного сигнала ДПО ВЧ передатчика при отключенном состоянии выключателя данного конца ВЛ используется входной дискретный сигнал «РПО».

ТОКОВЫЕ НАПРАВЛЕННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ

Как отмечено выше, ФДР включает в свой состав ряд токовых измерительных органов. К ним относятся: токовый орган прямой последовательности и орган направления мощности прямой последовательности с «узкой» угловой характеристикой; орган тока обратной последовательности (ОТОП); орган приращения тока прямой последовательности (ОПТПП) с соответствующим органом направления мощности; орган тока реактивной составляющей прямой последовательности с торможением от активной составляющей тока прямой последовательности (ОТРТА); орган приращения реактивной составляющей тока прямой последовательности с торможением от приращения активной составляющей (ОПТРТА). Орган тока обратной последовательности имеет преимущество в выявлении двухфазных КЗ. Орган тока ПП с ОНМПП с «узкой» характеристикой, как правило, обладает достаточной чувствительностью в режиме одностороннего питания, возникающего при каскадном отключении и на слабонагруженных транзитных ВЛ.

Применение органов с приращением тока прямой последовательности ОПТПП, то есть выделяющих аварийные составляющие Δİ1 = İКЗ – İНГ, (İКЗ, İНГ — ток КЗ с учетом нагрузочной составляющей в аварийном режиме и ток нагрузки в предшествующем 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 составляющих тока с торможением и приращений ортогональных составляющих тока с торможением формируются в виде IРСТА = I1р – kТ I1а и ΔIРСТА = ΔI1р – kТ ΔI1а, где I1р, ΔI1р — реактивная составляющая приращения тока прямой последовательности, взятая с отрицательным знаком, и определяется по формуле I1p = –I1 sin φI и ΔI1p = –ΔI1 sin ΔφI ; I1а, ΔI1а — активная составляющая приращения тока прямой последовательности, определяемая по формуле I1a = –I1 cos φI и ΔI1a = –ΔI1 cos ΔφI; kТ — коэффициент торможения; φI, ΔφI — фаза и приращение фазы тока прямой последовательности относительно напряжения прямой последовательности. Значения коэффициентов торможения kТ зависят от перетока по ВЛ (тока нагрузки и ее характера). Оптимальный выбор kТ позволяет обеспечить распознавание КЗ за трансформаторами ответвительных подстанций. Орган приращения ортогональных составляющих тока с торможением имеет преимущество перед органом ортогональных составляющих тока с торможением на сильно нагруженных ВЛ.

Рис. 7. Области токов в плоскости «модуль-аргумент» в нагрузочных и аварийных режимах ВЛ для измерительных органов с приращением входных сигналов

ОПЫТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ РАБОТА

По результатам НИР было подготовлено техническое 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 Автоматика» провело предварительные испытания микропроцессорного устройства ДФЗ с функцией ДР. С этой целью был изготовлен стенд для проведения испытаний на математических моделях энергообъектов, внешний вид которого приведен на рисунке 9. В ходе испытаний функция ДР верно работала 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 панели — ПЭРА ДФЗ. АО «РАДИУС Автоматика» изготовило две панели ПЭРА ДФЗ для проведения опытно-промышленной эксплуатации (ОПЭ).

В ходе подготовительной работы по ОПЭ ПАО «Кубаньэнерго» определило две подстанции с высшим напряжением 110 кВ (ПС «Прогресс» и ПС «КНИИТИМ» филиала ПАО «Кубаньэнерго» — Армавирские электрические сети), на которых произведена установка опытно-промышленных образцов устройства ДФЗ с функцией ДР в опытно-промышленную эксплуатацию.

С целью привязки панелей ПЭРА ДФЗ к имеющемуся оборудованию на подстанциях и проведения ОПЭ АО «РАДИУС Автоматика» разработало необходимую проектную документацию. На проведение пуско-наладочных работ в Армавирские электрические сети были направлены специалисты АО «РАДИУС Автоматика». В ходе проведенных работ 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» оборудование было введено в опытно-промышленную эксплуатацию.

Согласно полученным данным от служб ПАО «Кубаньэнерго» алгоритмы ДР, внедренные в устройства ДФЗ, показали свою пригодность в реальных условиях эксплуатации и хорошо себя зарекомендовали в ходе ОПЭ. Работа панелей ПЭРА ДФЗ на ПС «Прогресс» и ПС «КНИИТИМ» проходила в штатном режиме, панели функционировали верно. По результатам анализа устройств в ходе ОПЭ замечаний не выявлено. Корректировка алгоритмов и эксплуатационной документации не требовалась.

На завершающем этапе ОКР АО «РАДИУС Автоматика» подготовило необходимую эксплуатационную документацию. Кроме этого по программе и методике приемо-сдаточных испытаний были проведены испытания промышленного образца устройства «Сириус-3-ДФЗ-01». Устройство успешно прошло все внутризаводские испытания.

Рис. 10. Внешний вид панели ПЭРА ДФЗ на ПС «КНИИТИМ»: а) вид спереди; б) вид сзади

ВЫВОДЫ

  • Проблема дальнего резервирования на транзитных воздушных линиях с ответвительными подстанциями обусловлена сопоставимостью пара-метров нагрузочных и аварийных режимов.
  • Решение рассматриваемой проблемы возможно за счет расширения информационной базы защиты дальнего резервирования: путем использова-ния обмена информацией между комплектами РЗ по разным сторонам ВЛ и многопараметрического принципа построения измерительных органов.
  • Разработан вариант дифференциально-фазной защиты ВЛ с функцией дальнего резервирования, обеспечивающей контроль фаз токов по концам защищаемой линии в зависимости от контролируемого сопротивления с каждой стороны линии, фазных токов, токов прямой и обратной последовательности, ортогональных составляющих токов и их приращений.
  • Разработанная защита обеспечивает в большинстве случаев двухстороннее отключение КЗ за трансформаторами. В некоторых случаях (при большой нагрузке линии) отключение КЗ за трансформаторами средней и малой мощности обеспечивается путем каскадного действия защиты.
  • В ходе выполнения ОКР устройства были проведены внутризаводские приемо-сдаточные испытания и испытания на моделях энергообъектов.
  • 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.
  • Разработан пакет эксплуатационной документации на устройство ДФЗ с функцией ДР (руководство по эксплуатации устройства «Сириус-3-ДФЗ-01» с функцией ДР; частные технические условия на микропроцессорное устройство защиты «Сириус-3-ДФЗ-01»; паспорт на микропроцессорное устройство защиты «Сириус-3-ДФЗ-01»; методика выбора уставок устройства ДЗ с функцией ДР).
  • В ходе выполнения ОКР была успешно проведена ОПЭ оборудования. Алгоритмы функционирования функции дальнего резервирования положительно зарекомендовали себя в реальных условиях эксплуатации.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Рубинчик В.А. Резервирование отключения коротких замыканий в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1985. 120 с.
  2. Информационное письмо Департамента науки и техники РАО ЕЭС России № ИП 1-96(э) от 30.09.96 г. «О совершенствовании ближнего и дальнего резервирования работы устройств РЗА распределительных сетей 6–110 кВ».
  3. Кожин А.Н., Рубинчик В.А. Релейная защита линий с ответвлениями. М.: Энергия, 1967. 264 с.
  4. Сборник аннотаций информационных писем служб релейной защиты и автоматики ЦДУ, ОДУ и энергосистем. М.: ЦДУ ЕЭС России, 1998. 113 с.
  5. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. М.: Энергоатомиздат, 2002. 311 с.
  6. Клецель М.Я., Никитин К.И. Резервная защита линий, реагирующая на разность модулей токов фаз и их приращений // Электричество, 1993, № 10. С. 23–26.
  7. О мерах предотвращения развития аварий, связанных с недостаточно эффективным дальним резервированием / Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем. П.4.19. Электротехническая часть. М.: Энергоатомиздат, 1981. С. 91–94.
  8. Луппа В.И. Дальнее резервирование при повреждениях трансформаторов // Электрические станции, 1989, № 4. С. 67–68.
  9. Нагай В.И. Защиты дальнего резервирования промежуточных подстанций радиальных воздушных линий // Электричество, 2002, № 4. С. 2–7.
  10. Нагай В.И., Нагай В.В. Резервирование в распределительных сетях напряжением 6–110 кВ: проблемы и решения // Электро, 2002, № 6. С. 29–33.
  11. Патент 2498471 РФ. Устройство дифференциально-фазной высокочастотной защиты линии электропередачи с двухсторонним питанием и дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям / С.Л. Кужеков, С.С. Кужеков, А.А. Дегтярев, Н.Н. Куров, Г.Г. Ольшанский, А.Д. Трясцин. Опубл. 2013 г., бюл. № 31.
  12. Патент на полезную модель № 174043. Усовершенствованный орган дальнего резервирования релейных защит и коммутационных аппаратов подстанций, подключенных к ответвлениям от воздушной линии с двухстронним питанием, входящий в состав дифференциально-фазной высокочастотной защиты / С.Л. Кужеков, А.А. Дегтярев, Д.Б. Антонов, Д.Н. Кокоулин. Опубл. 27.09.2017 г., бюл. № 27.
  13. Патент на полезную модель № 40689 РФ. Устройство резервной защиты с трансформаторами на ответвлениях / В.В. Нагай.Опубл. 20.09.2004 г., бюл. № 26.
  14. Нагай В.В. Критерии выбора измерительных органов резервных защит // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Технические науки, 2004, Приложение № 2. С. 49–54.
  15. Нагай В.И. Релейная защита дальнего резервирования трансформаторов на ответвлениях ВЛ // Энергетик, 2001, № 3. С. 28–29.
  16. Нагай В.И., Нагай В.В., Нагай И.В. Адаптивные измерительные органы аварийных составляющих резервных защит электрических распределительных сетей / Сб. докл. Межд. научн.-техн. конф. «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем». Москва, 7–10 сентября 2009 г. М.: Научн.-инж. информац. агентство, 2009. С. 134–140.

REFERENCES

  1. Rubinchik V.A. Rezervirovaniye otklyucheniya korotkikh zamykaniy v elektricheskikh setyakh [Short circuit 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. Releynaya zashchita liniy s otvetvleniyami [Relay protection of tapped lines]. Moscow, Energiya Publ., 1967. 264 p.
  4. Sbornik annotatsiy informatsionnykh pisem sluzhb releynoy zashchity i avtomatiki TSDU, ODU i energosistem [Collection of information letters abstracts prepared by relay protection and automation service of Central Dispatch Office, Interregional Dispatch Office 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 stations in electrical networks]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 2002. 311 p.
  6. Kletsel M.Ya., Nikitin K.I. Power lines backup protection, reacting to the difference 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 effective long-range reserve. Sbornik direktivnykh materialov po ekspluatatsii energosistem. P.4.19. Elektrotekhnicheskaya chast [Collection of guidelines on power systems 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. Elektricheskie 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 [Electricity], 2002, no. 4, pp. 2-7. (In Russian)
  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., Degtyarev A.A., Kurov N.N., Olshanskiy G.G., Tryastsin A.D. Ustroystvo differentsialno-faznoy vysokochastotnoy zashchity linii elektroperedachi s dvukhstoronnim pitaniyem i dalnego rezervirovaniya releynykh zashchit i kommutatsionnykh apparatov podstantsiy, podklyuchennykh k otvetvleniyam [Differential-phase high-frequency protection of power lines with two-way feed. Remote backup protection and switching devices of substations connected to taps].Patent RF, no. 2498471.
  12. Kuzhekov S.L., Degtyarev A.A., Antonov D.B., Kokoulin D.N. Usovershenstvovannyy organ dalnego rezervirovaniya releynykh zashchit i kommutatsionnykh apparatov podstantsiy, podklyuchennykh k otvetvleniyam ot vozdushnoy linii s dvukhstronnim pitaniyem, vkhodyashchiy v sostav differentsialno-faznoy vysokochastotnoy zashchity [Advanced remote backup protection device and switching devices of substations connecting with two-way feed overhead line and being a part of differential-phase high-frequency protection]. Patent RF, no. 174043.
  13. Nagay V.V. Ustroystvo rezervnoy zashchity s transformatorami na otvetvleniyakh [Backup protection device with transformers on taps]. Patent RF, no. 40689.

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

Ключевые слова: электрические сети, релейная защита, дифференциально-фазная защита воздушной линии с двухсторонним питанием с функцией дальнего резервирования, короткое замыкание

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» № 2(83), март-апрель 2024

Максимальный эффект от цифровых РЗА И АСУ ТП

Интервью Релейная защита и автоматика
Интервью с начальником Департамента релейной защиты, метрологи и автоматизированных систем управления технологическими процессами ПАО «Россети» Александром Саленовым
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Использование цифровых двойников как перспективное направление развития технологий дистанционного управления силовым оборудованием и устройствами релейной защиты и автоматики

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Грибков М.А. Шубин Н.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»