Опыт эксплуатации адаптивной дистанционной защиты линии электропередачи

Page 1
background image

108

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Опыт

 

эксплуатации

 

адаптивной

 

дистанционной

 

защиты

 

линии

 

электропередачи

Введение

В

 

результате

 

активной

 

работы

 

в

 

сфере

 

инноваций

 

энергосистемы

 

начинают

 

применять

 

эффек

-

тивные

 

решения

которые

 

позволяют

 

не

 

только

 

решать

 

насущные

 

проблемы

 

эксплуатации

но

 

и

 

быть

 

на

 

уровне

 

трендов

 

развития

 

мировой

 

энергетики

В

 

области

 

релейной

 

защиты

 

и

 

авто

-

матики

 (

РЗА

явно

 

прослеживается

 

тенденция

 

на

 

интеллектуализацию

 

защит

Одним

 

из

 

этапов

 

развития

 

данного

 

направления

 

является

 

создание

 

адаптивных

 

защит

 [1].

В

 

настоящее

 

время

 

РЗА

 

работают

 

по

 

канонам

разработанным

 

столетие

 

назад

За

 

про

-

шедшее

 

время

 

изменились

 

и

 

улучшились

 

параметры

 

и

 

характеристики

 

защит

Однако

 

не

 

из

-

менился

 

сам

 

принцип

 

выполнения

 

защит

 

и

 

не

 

решены

 

те

 

проблемы

которые

 

характерны

 

для

 

таких

 

защит

В

 

первую

 

очередь

 

речь

 

идет

 

о

 

задачах

 

по

 

расчету

 

параметров

 

срабатывания

 

(

уставок

защит

которых

 

в

 

шкафу

 

РЗА

 

может

 

быть

 

не

 

одна

 

сотня

Другой

 

проблемой

 

является

 

недостаточная

 

чувствительность

 

защит

 

к

 

величинам

 

переходных

 

сопротивлений

 

в

 

месте

 

по

-

вреждения

Появление

 

микропроцессорной

 (

МП

элементной

 

базы

 

позволило

 

разработчикам

 

РЗА

 

начать

 

создание

 

алгоритмов

 

РЗА

 

на

 

новых

 

принципах

которые

 

способны

 

снять

 

боль

-

шинство

 

проблем

 

защит

 

предыдущих

 

поколений

.  

Действительно

наличие

 

памяти

 

в

 

МП

 

РЗА

 

увеличивает

 

меру

 

информации

 

для

 

принятия

 

решения

В

 

частности

новые

 

алгоритмы

 

могут

 

использовать

 

информацию

 

о

 

токах

 

и

 

напряжениях

 

предшествующего

 

режима

по

 

которым

 

мож

-

Аннотация

В

 

статье

 

представлены

 

основные

 

показатели

 

и

 

характеристики

 

функционирования

 

разра

-

ботанной

 

адаптивной

 

дистанционной

 

защиты

 

линии

 

электропередачи

приведена

 

методика

 

согласования

 

ступеней

 

адаптивной

 

защиты

 

с

 

классическими

 

ступенчатыми

 

защитами

а

 

так

-

же

 

приведены

 

результаты

 

опытной

 

эксплуатации

 

устройства

 

адаптивной

 

дистанционной

 

защиты

 

ТОР

 300 

АДЗ

 514.

Ключевые

 

слова

:

адаптивная

 

дистанционная

 

защита

 (

АДЗ

), 

избиратель

 

поврежденных

 

фаз

фильтр

 

аварий

 

ных

 

составляющих

информационные

 

модели

 

энергосистемы

Буров

 

А

.

В

., 

АО

 «

Тюменьэнерго

»,

Ефремов

 

В

.

А

., 

к

.

т

.

н

.

Мартынов

 

М

.

В

., 

к

.

т

.

н

., 

ООО

 «

Релематика

» 


Page 2
background image

109

СИСТЕМЫ

 

РЕЛЕЙНОЙ

 

ЗАЩИТЫ

 

И

 

АВТОМАТИКИ

но

 

идентифицировать

 

параметры

 

нагрузки

 (

например

ее

 

комплексное

 

сопротивление

и

 

адап

-

тировать

 

характеристики

 

срабатывания

 (

уставки

защит

 

под

 

это

 

сопротивление

Известно

что

 

параметры

 

нагрузочного

 

режима

 

постоянно

 

меняют

 

свои

 

значения

 

по

 

произвольному

 

закону

В

 

то

 

же

 

время

определенное

 

алгоритмом

 

защиты

 

в

 

каждый

 

момент

 

значение

 

нагрузки

дает

 

возможность

 

выявить

 

градиенты

 

аварийных

 

токов

 

и

 

напряжений

Конечная

 

точка

 

этих

 

градиен

-

тов

 

в

 

основном

 

определяется

 

неизменными

 

параметрами

 

защищаемого

 

объекта

Таким

 

обра

-

зом

по

 

параметрам

 

нагрузочного

 

режима

 

и

 

известным

 

характеристикам

 

энергообъекта

 

адап

-

тивная

 

защита

 

без

 

предварительного

 

расчета

 

уставок

 

формирует

 

в

 

каждый

 

момент

 

времени

 

характеристику

 

срабатывания

Заметим

что

 

понятие

  «

характеристика

 

срабатывания

» 

вовсе

 

не

 

означает

 

ее

 

отображение

 

на

 

комплексной

 

плоскости

хотя

 

это

 

вполне

 

допустимо

 

и

 

методи

-

ки

 

отображения

 

достаточно

 

полно

 

описаны

 

в

 

электротехнической

 

литературе

а

 

предполагает

 

действие

 

алгоритма

Алгоритм

 

адаптивной

 

защиты

разработанный

 

в

 

ООО

 «

Релематика

» (

ра

-

нее

 — 

ООО

  «

ИЦ

  «

Бреслер

»), 

анализирует

 

знак

 

реактивной

 

мощности

 

вдоль

 

линии

И

 

здесь

 

возникает

 

второе

 

достоинство

 

таких

 

алгоритмов

 — 

они

 

не

 

критичны

 

к

 

величине

 

активного

 

пе

-

реходного

 

сопротивления

 

в

 

месте

 

повреждения

Для

 

проверки

 

в

 

действии

 

теоретических

 

положений

 

адаптивных

 

защит

 

и

 

оценки

 

эффек

-

тивности

 

их

 

практической

 

реализации

 

ООО

  «

Релематика

» 

совместно

 

с

 

АО

  «

Тюменьэнерго

» 

создали

 

адаптивную

 

дистанционную

 

защиту

 (

АДЗ

линии

 

электропередачи

Напомним

что

 

под

 

адаптацией

 

в

 

релейной

 

защите

 

понимается

 

изменение

 

характеристик

 

и

 

параметров

 

срабаты

-

вания

 

реле

 

по

 

параметрам

 

текущего

 

нагрузочного

 

режима

который

 

при

 

аварии

 

фактически

 

является

 

предшествующим

 

режимом

Теоретические

 

аспекты

 

этой

 

работы

 

изложены

 

в

 [2, 3, 4]. 

В

 

результате

 

НИОКР

 

был

 

создана

 

адаптивная

 

защита

 [4], 

в

 

которой

 

удалось

 

достичь

 [3]:

 

повышения

 

чувствительности

 

защиты

;

 

минимального

 

объема

 

расчетов

 

параметров

 

срабатывания

  (

уставок

при

 

вводе

 

защиты

 

в

 

работу

 

и

 

отсутствия

 

их

 

пересчета

 

при

 

дальнейшей

 

эксплуатации

в

 

том

 

числе

 

и

 

при

 

изме

-

нении

 

параметров

 

защищаемого

 

объекта

 

или

 

изменении

 

его

 

режимов

 

работы

;

 

отсутствия

 «

мертвой

 

зоны

» 

защиты

 

при

 

близких

 

металлических

 

трехфазных

 

КЗ

АДЗ

 

для

 

принятия

 

решения

 

использует

 

аварийные

 

составляющие

которые

 

как

 

раз

 

становятся

 

наи

-

большими

 

при

 

падении

 

напряжения

 

в

 

сети

 

до

 

нуля

.

Практическое

 

использование

 

АДЗ

Адаптивная

 

защита

 

строится

 

на

 

базе

 

аварийных

 

составляющих

 [5] (

приращений

 

векторных

 

величин

). 

В

 

общем

 

случае

 

можно

 

утверждать

что

 

работа

 

адаптивной

 

РЗА

 

начинается

 

с

 

мо

-

мента

 

появления

 

аварийных

 

составляющих

При

 

подаче

 

напряжения

 

на

 

защищаемый

 

объект

 

в

 

режимах

 

опробования

 

линии

 

напряжением

 (

ОЛ

или

 

при

 

ТАПВ

 

есть

 

некоторый

 

промежуток

 

с

 

недостоверными

 

аварийными

 

составляющими

который

 

обусловлен

 

переходным

 

процессом

 

в

 

фильтрах

 

аварийных

 

составляющих

 (

ФАС

) [5] 

и

 

может

 

составить

 

от

 15 

до

 30 

мс

 

в

 

зависимости

 

от

 

порядка

применяемого

 

ФАС

ФАС

 

в

 

микропроцессорных

 

защитах

 

многих

 

производителей

 

РЗА

 

стал

 

элементом

вокруг

 

которого

 

строится

 

современная

 

релейная

 

защита

 

как

 

на

 

адаптив

-

ном

так

 

и

 

классическом

 

принципе

.

Обычно

 

в

 

защитах

 

используется

 

ФАС

 

либо

 1-

го

 

порядка

 

с

 

переходным

 

процессом

 

не

 

более

 

20 

мс

либо

 3-

го

 — 

от

 30 

мс

 

до

 60 

мс

ФАС

 1-

го

 

порядка

 

предполагает

 

простую

 

реализацию

 

с

 

высокой

 

готовностью

 

к

 

действию

 

после

 

ОЛ

 

или

 

ТАПВ

а

 

ФАС

 3-

го

 

порядка

 

позволяет

 

отстро

-

иться

 

от

 

небалансов

возникающих

 

в

 

аномальных

 

режимах

 

качаний

 

или

 

асинхронного

 

хода

 

с

 

частотой

 

скольжения

 

до

 3–5 

Гц

.


Page 3
background image

110

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Отметим

что

 

ФАС

 

по

 

своей

 

сути

 

является

 

селектором

 

режима

 

и

 

очень

 

часто

 

применяет

-

ся

 

в

 

ступенчатых

 

защитах

 

в

 

качестве

 

пускового

 

органа

ФАС

 

реагирует

 

на

 

векторное

 

прира

-

щение

 

токов

 

фаз

 (

напряжений

или

 

их

 

симметричных

 

составляющих

.

В

 

настоящее

 

время

 

практически

 

во

 

всех

 

защитах

 

производства

 

ООО

 «

Релематика

» 

в

 

том

 

или

 

ином

 

виде

 

применены

 

ФАС

Например

избиратели

 

поврежденных

 

фаз

полностью

 

реа

-

лизованные

 

на

 

базе

 

аварийных

 

составляющих

для

 

целей

 

ОАПВ

 

уже

 

почти

 15 

лет

 

успешно

 

работают

 

на

 

линиях

 220, 330 

и

 500 

кВ

Учитывая

 

широкий

 

спектр

 

напряжений

разнообразие

 

энергообъектов

длительный

 

период

 

эксплуатации

где

 

до

 

сих

 

пор

 

не

 

зафиксировано

 

ни

 

од

-

ного

 

неселективного

 

действия

 

избирателя

можно

 

говорить

 

о

 

высокой

 

эффективности

 

при

-

менения

 

аварийных

 

составляющих

 

в

 

устройствах

 

РЗА

Кроме

 

того

ФАС

 

различного

 

порядка

 

применяются

 

в

 

качестве

 

пусковых

 

органов

 

или

 

измерительных

 

токовых

 

реле

 

и

 

реле

 

напря

-

жения

В

 

режимах

 

определения

 

близкого

 

трехфазного

 

короткого

 

металлического

 

замыкания

 

К

(3)

 [3] 

применение

 

аварийных

 

составляющих

 

позволяет

 

просто

 

и

 

эффективно

 

решить

 

эту

 

актуальную

 

задачу

.

Особенностью

 

адаптивных

 

дистанционных

 

защит

 

является

 

то

что

 

у

 

них

 

отсутствует

 

ха

-

рактеристика

 

срабатывания

 

на

 

комплексной

 

плоскости

Обычно

 

на

 

комплексной

 

плоскости

 

строится

 

годограф

 

сопротивления

 

Z

p

характерный

 

и

 

для

  «

классических

» 

защит

 [3]. 

Годо

-

граф

 

Z

p

 

строится

 

для

 

аварийных

 

режимов

 

с

 

варьированием

 

переходного

 

сопротивления

 

R

 

в

 

месте

 

повреждения

 0 

 

R

f

 

 

  (

от

 

металлического

 

замыкания

 

R

f

 = 0 

и

 

до

 

нагрузочного

 

режима

 

R

f

 = 

). 

Режимы

 

прямой

 

и

 

обратной

 

передачи

 

мощности

 

по

 

линии

 

отличаются

 

очень

 

существен

-

но

 (

рисунок

 1).

С

 

учетом

 

всех

 

нюансов

 

годографов

 

на

 

рисунке

 1 

для

 

классической

 

дистан

-

ционной

 

защиты

  (

ДЗ

должна

 

быть

 

по

-

строена

 

характеристика

 

срабатыва

-

ния

которая

 

охватывала

 

бы

 

в

 

идеале

Рис

. 1. 

Отображение

 

на

 

плоскости

 

пре

 

дельных

 

границ

 

годографов

 

реле

 

сопротивления

 

в

 

за

-

висимости

 

от

 

направления

 

передачи

 

мощно

-

сти

 

на

 

ЛЭП

а

 — 

прямая

 

передача

 

мощности

б

 — 

обратная

 

передача

 

мощности

Рис

. 2. 

Объектная

 

характеристика

 

адаптивной

 

и

 «

классической

» 

дистанци

-

онной

 

защиты


Page 4
background image

111

СИСТЕМЫ

 

РЕЛЕЙНОЙ

 

ЗАЩИТЫ

 

И

 

АВТОМАТИКИ

годографы

 

Z

p

 

при

 

обоих

 

направлениях

 

мощности

то

 

есть

 

форма

 

характеристики

 

долж

-

на

 

быть

 

многогранной

ее

 

вершины

 

должны

 

быть

 

связаны

 

либо

 

прямыми

 

линиями

либо

 

дугами

Реально

 

характеристики

 

срабатывания

 

ступеней

 

классических

 

ДЗ

 

всег

-

да

 

ограничены

то

 

есть

 

по

 

параметрам

 

срабатывания

 

и

 

принципу

 

действия

 

АДЗ

 

долж

-

на

 

быть

 

эффективнее

 

классической

 

ДЗ

На

 

рисунке

 2 

показаны

 

сравнительные

 

объ

-

ектные

 

характеристики

 

первых

 

ступеней

 

ДЗ

 

и

 

АДЗ

построенные

 

для

 

одного

 

и

 

того

 

же

 

аппаратно

-

программного

 

обеспечения

 

микропроцессорного

 

терминала

 

при

 

записи

 

в

 

него

 

прикладного

 

программного

 

обеспечения

 

соответственно

 

классической

 

ДЗ

 

и

 

АДЗ

 

линии

 

Лосинка

 — 

Ленинская

 

филиала

 

АО

  «

Тюменьэнерго

» — 

Нефтеюганские

 

электри

-

ческие

 

сети

Проблемы

 

реализации

 

и

 

согласования

 II 

и

 III 

ступеней

 

АДЗ

Классическое

 

применение

 

ДЗ

 

в

 

сетях

 

предполагает

 

наличие

 II 

ступени

 

с

 

минимальным

 

охва

-

том

 

всего

 

защищаемого

 

объекта

 

и

 III 

ступени

которая

 

должна

 

не

 

только

 

резервировать

 

дей

-

ствие

 I 

и

 II 

ступеней

 

ДЗ

но

 

и

 

срабатывать

 

при

 

больших

 

значениях

 

R

f

 

с

 

учетом

 

чувствитель

-

ности

 

защиты

 

к

 

таким

 

сопротивлениям

Возникает

 

проблема

 

согласования

 

защит

 

медленно

 

действующих

 

ступеней

 

на

 

разных

 

подстанциях

 

сети

.

Если

 

говорить

 

об

 

установке

 

адаптивных

 

защит

 

на

 

всех

 

смежных

 

подстанциях

то

 

полу

-

чаем

 

достаточно

 

легко

 

решаемую

 

задачу

Выдержки

 

времен

 

ступеней

 

выбираются

 

по

 

стан

-

дартным

 

методикам

 

для

 

ступенчатых

 

защит

.

Зона

 

действия

 

ДЗ

 

должна

 

составлять

:

 

у

 I 

ступени

 — 

не

 

менее

 0,85 

длины

 

линии

Большая

 

зона

 

нечувствительности

 

АДЗ

 

объ

-

ясняется

 

подключением

 

к

 

стандартным

 

электромагнитным

 

трансформаторам

 

тока

 10

Р

Применение

 

цифровых

 

трансформаторов

 

тока

 (

ЦТТ

и

 

напряжения

 (

ЦТН

классом

 0,2S 

с

 

терминалом

 

ТОР

 300, 

который

 

без

 

дополнительных

 

доработок

 

может

 

быть

 

подключен

 

к

 

ЦТТ

 

и

 

ЦТН

 

и

 

который

 

имеет

 

свидетельство

 

об

 

утверждении

 

типа

 

средств

 

измерений

 

с

 

классом

 

точности

 

не

 

ниже

 0,5S, 

позволит

 

увеличить

 

зону

 

действия

 I 

ступени

 

АДЗ

 

до

 

0,95–0,97 

длины

 

линии

;

 

у

 II 

ступени

 — 

с

 

максимальной

 

длиной

 

зоны

заканчивающейся

 

не

 

далее

 

половины

 

самой

 

короткой

 

линии

отходящей

 

от

 

смежной

 

подстанции

 (

ПС

или

 

менее

 

при

 

отстройке

 

от

 

сто

-

роны

 

смежного

 

напряжения

 

мощного

 

автотрансформатора

 (

АТ

);

 

у

 III 

ступени

 — 

не

 

менее

 

конца

 

самой

 

длинной

 

смежной

 

линии

а

 

максимальная

 

зона

 

дей

-

ствия

 

определяется

 

чувствительностью

 

аппаратно

-

программного

 

обеспечения

 

защиты

.

Иная

 

ситуация

 

возникает

 

при

 

установке

 

на

 

смежной

 

подстанции

 

классического

 

комплек

-

та

 

ступенчатой

 

защиты

 (

КСЗ

), 

включающей

 

ступени

 

ДЗ

 

и

 

направленной

 

токовой

 

защиты

 

ну

-

левой

 

последовательности

 (

ТЗНП

). 

В

 

соответствии

 

с

 [3], 

АДЗ

 

реагирует

 

на

 

все

 

виды

 

замыка

-

ний

в

 

том

 

числе

 

и

 

на

 

однофазные

 

повреждения

.

При

 

наличии

 

КСЗ

 

на

 

смежной

 

подстанции

 II 

ступень

 

АДЗ

 

должна

 

быть

 

отстроена

 

от

 

пер

-

вых

 

ступеней

 

комплекта

 

защит

Если

 

в

 

зоне

 

действия

 II 

ступени

 

АДЗ

 

селективность

 

может

 

быть

 

обеспечена

 

путем

 

задания

например

половины

 

длины

 

самой

 

короткой

 

линии

отхо

-

дящей

 

от

 

смежной

 

подстанции

то

 

высокая

 

чувствительность

 

АДЗ

 

к

 

переходным

 

сопротив

-

лениям

 

может

 

привести

 

к

 

ситуации

когда

 

при

 

КЗ

 

через

 

большое

 

R

f

 

в

 

зоне

 

действия

 

первых

 

ступеней

 

защит

 

смежной

 

ПС

 

произойдет

 

срабатывание

 II, III 

ступеней

 

АДЗ

 

и

 

возможное

 

сра

-

батывание

 II 

и

 III 

ступеней

 

КСЗ

 

на

 

смежной

 

подстанции

Селективность

 

третьих

 

ступеней

 

защит

 

при

 

этом

 

будет

 

обеспечена

 

отстройкой

 

по

 

времени

 (

встречно

-

ступенчатый

 

принцип

), 


Page 5
background image

112

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

а

 

вот

 

вторые

 

ступени

 

АДЗ

 

и

 

КСЗ

имеющие

 

одинаковые

 

выдержки

 

времени

могут

 

сработать

 

практически

 

одновременно

что

 

неизбежно

 

приведет

 

к

 

неселективному

 

воздействию

 

АДЗ

 

на

 

выключатель

 

своей

 

подстанции

Особенность

 

алгоритма

 

АДЗ

в

 

отличие

 

от

 

классической

 

реализации

заключается

 

в

 

том

что

 

все

 

ступени

 

АДЗ

 

работают

 

с

 

одинаковой

 

максимальной

 

чувствительностью

а

 

потому

 

для

 

согласования

 

ступень

 

селективности

 

по

 

времени

 

действия

 II 

ступени

 

АДЗ

 

должна

 

быть

 

всегда

 

выше

 

аналогичной

 

ступени

 

классического

 

КСЗ

t

АДЗ

 = 

t

селек

 + 

t

доб

,

где

 

t

АДЗ

 — 

ступень

 

по

 

селективности

 II 

ступени

 

АДЗ

t

селек

 — 

ступень

 

селективности

 

КСЗ

обычно

 

t

селек

 = 0,5 

с

t

доб

 

t

откл

.

см

.

выкл

 + 

t

зап

 — 

добавочное

 

время

определяемое

 

временем

 

отключения

 

смежного

 

выключателя

 

t

откл

.

см

.

выкл

 

и

 

временем

 

запаса

 

t

зап

которое

 

учитывает

 

разновременность

 

срабатывания

 

измерительных

 

органов

 

АДЗ

 

и

 

КСЗ

а

 

также

 

время

 

их

 

воз

-

врата

,  

t

зап

 = (0,05÷0,1) 

с

.

Изложенные

 

подходы

 

по

 

согласованию

 

ступеней

 

АДЗ

 

со

 

ступенчатыми

 

защитами

 

смеж

-

ных

 

ПС

 

были

 

заложены

 

в

 

адаптивную

 

защиту

 

ООО

 «

Релематика

» 

для

 

опытной

 

эксплуатации

 

на

 

линии

 110 

кВ

отходящей

 

от

 

подстанции

 «

Лосинка

» 

с

 

установленной

 

на

 

ней

 

АДЗ

до

 

под

-

станции

 «

Ленинская

-2», 

от

 

которой

 

отходят

 

еще

 4 

ВЛ

 110 

кВ

 

и

 

находятся

 

два

 

АТ

 

мощностью

 

по

 125 

МВА

На

 

ВЛ

 110 

кВ

 

подстанции

  «

Ленинская

-2» 

установлены

 

комплекты

 

микроэлек

-

тронных

 

ступенчатых

 

защит

 

ШДЭ

-2801 

производства

 «

ЧЭАЗ

».

На

 

рисунке

 3 

показаны

 

условия

 

выбора

 

параметров

 

алгоритмической

 

модели

 II 

сту

-

пени

Для

 

третьей

 

ступени

 

задаются

 

сопротивления

 

охвата

 

смежного

 

резервируемого

элемента

.

Рис

. 3. 

Условия

 

выбора

 

параметров

 

алгоритми

-

ческой

 

модели

 II 

ступени

:

а

 — 

выбор

 

минимального

 

значения

 

сопротивления

 

охвата

 

первых

 

ступеней

 

защит

 

смежных

 

элемен

-

тов

 

для

 

задания

 

уставки

 

охвата

 II 

ступени

,

б

 — 

выбор

 

минимального

 

значения

 

сопротивления

 

смежных

 

двухцепных

 

ВЛ

 

в

 

режиме

 

работы

 

двух

 

цепей

 

и

 

минимального

 

сопротивления

 

смеж

-

ного

 

трансформатора

 

наибольшей

 

мощности


Page 6
background image

113

СИСТЕМЫ

 

РЕЛЕЙНОЙ

 

ЗАЩИТЫ

 

И

 

АВТОМАТИКИ

Опытная

 

эксплуатация

 

терминала

 

ТОР

 300 

АДЗ

 514

Защита

 

введена

 

в

 

работу

 

в

 

июле

 2015 

года

 

на

 

под

-

станции

  «

Лосинка

» 

на

 

ВЛ

 110 

кВ

  «

Ленинская

-2» 

филиала

 

АО

 «

Тюменьэнерго

» — 

Нефтеюганские

 

электрические

 

сети

 (

рисунок

 4). 

За

 

период

 c 

июля

 

2015 

по

 

август

 2016 

было

 

зафиксировано

 

девять

 

коротких

 

замыканий

внешнее

 

междуфазное

 

КЗ

 

K

(2)

AB

два

 

внешних

 

двухфазных

 

на

 

землю

 

K

AB

(1,1)

три

 

однофазных

 

замыкания

 

на

 

землю

 

фазы

 

А

  (

K

AB

(1)

в

 

зоне

 

действия

 1-

й

 

ступени

 

и

 

три

 

внешних

 

од

-

нофазных

 

замыкания

 

на

 

землю

 

фаз

 

А

 

и

 

С

 (

K

С

(1)

 — 

раза

). 

В

 

каждом

 

из

 

указанных

 

повреждений

 

по

-

ведение

 

защиты

 

было

 

селективным

Рассмотрим

 

наиболее

 

интересные

 

из

 

зафик

-

сированных

 

режимов

.

Поведение

 

защиты

 

при

 

КЗ

 

в

 

зоне

 I 

ступени

Анализ

 

осциллограммы

 

от

 20.03.2016, 15:01.

 

Пос

 

ле

 

возникновения

 

однофазного

 

КЗ

 

K

A

(1)

 

через

 

124 

мс

 

терминал

 

АДЗ

 

выдает

 

команду

 

на

 

отклю

-

чение

 

выключателя

 («

Откл

 

ЭМО

12») (

рисунок

 5). 

Время

 

срабатывания

 

адаптивных

 

измерительных

 

органов

 (

ИО

составило

 24 

мс

выдержка

 

времени

 

срабатывания

 I 

ступени

 

защиты

 — 100 

мс

Также

 

наблюдалось

 

срабатывание

 

ИО

 II 

и

 III 

ступеней

Рис

. 4. 

Терминал

 

адаптивной

 

защиты

 

на

 

подстанции

 «

Лосинка

»

Рис

. 5. 

Отключение

 

от

 

АДЗ

 

при

 

КЗ


Page 7
background image

114

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

но

 

из

-

за

 

значений

 

выдержек

 

времени

 

срабатывания

 1700 

и

 6100 

мс

 

соответственно

 

сигналы

 

«II 

ступ

.

сраб

», «III 

ступ

.

сраб

» 

не

 

сформировались

.

Направление

 

на

 

КЗ

 

и

 

ориентировочное

 

место

 

возникновения

Построение

 

на

 

основе

 

дан

-

ных

 

осциллограммы

 

кривой

 

тока

 

обратной

 

последовательности

 (

ОП

), 

напряжения

 

и

 

величины

 

угла

 

между

 

напряжением

 

и

 

током

 

ОП

 

свидетельствует

 

о

 

том

что

 

КЗ

 

возникло

 

в

 

прямом

 

направ

-

лении

 (

K

A

(1)

) (

рисунки

 6 

и

 7), 

и

 

оно

 

близко

 

к

 

металлическому

 

замыканию

Расчет

 

замера

 

сопротивления

 (

для

 

t

принадлежащем

 

моменту

 

КЗ

с

 

компенсацией

 

тока

 

нулевой

 

последовательности

 

позволяет

 

судить

 

о

 

том

что

 

место

 

КЗ

 

находится

 

в

 

зоне

 

действия

 

ступени

 

защиты

 (

сопротивление

 

всей

 

ВЛ

 

составляет

 

Z

ВЛперв

.

 

 8,68 + 16,88

j

 

Ом

):

 

U

A

Z

А

втор

.

 = — =

 

Z

1

 – 

Z

0

 

I

A

 – — I

0

 

Z

1

 

– 21,307 + 40,439

j

= —

— = 

 0,96035 + 1,9502

j

 

Ом

;

 

0,217 + 0, 422

j –

 (0,435 + 1,365

j

)

  8,2481 + 9,2517

j

 – ——— (2,8868 + 3,1939

j

)

 

0,217 + 0, 422

j

Z

А

перв

.

 = 

Z

А

втор

.

· (

K

U

 / 

K

I

) = (0,96035 + 1,9502

j

) (1100 / 200) = 5,582 +10,72

j

 

Ом

.

Рис

. 7. 

Векторная

 

диаграмма

 

токов

 

и

 

напряжений

 

ОП

 

для

 

t

 = 0,16 c 

угол

 

между

 

напряжением

 

и

 

током

 

ОП

 

составляет

 ~246º

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

-20

-10

0

10

20

iA

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0

2

4

6

u2

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0

2

4

6

i2

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0

100

200

300

400

i2

,   c

t

,   c

t

,   c

t

,   c

t

, A

A

i

2

, B

U

2

, B

I

2

2

,

U

I

 

-6

-4

-2

0

2

4

6

-6

-4

-2

0

2

4

6

Vector diagram

Real

Im

a

g

j

2

U

2

I

Рис

. 6. 

Угол

 

между

 

векторами

 

напряжения

 

и

 

тока

 

ОП

 

составляет

 

~246º. 

Кривая

 

тока

 

фазы

 A 

показана

 

для

 

упрощения

 

привязки

 

ко

 

времени

 

рассматриваемого

 

процесса


Page 8
background image

115

СИСТЕМЫ

 

РЕЛЕЙНОЙ

 

ЗАЩИТЫ

 

И

 

АВТОМАТИКИ

Работа

 

адаптивного

 

замера

.

 

Поскольку

 

замер

 

защиты

 

фиксирует

 

знаки

 

аварий

-

ной

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

начале

 

ВЛ

  (

пример

 

для

 

контура

 A0) 

Q

(0) =

 Im

  (

U

(0)· 

İ

А

авар

 

(0)),

Q

(

l

з

) =

 Im

 (

U

(

l

з

) · 

İ

А

авар

 

(

l

з

)), 

то

 

для

 

проверки

 

необходимо

 

данные

 

мощности

 

рассчитать

При

 

t

 

= 0,16 c 

в

 

момент

 

КЗ

 

и

 

момент

 

времени

предшествующий

 

замыканию

значения

 

фазных

 

ве

-

личин

 

в

 

месте

 

наблюдения

 

и

 

конце

 

защищаемой

 

зоны

 

приведены

 

в

 

таблице

 1. 

Коэффициенты

 

трансформации

K

U

 = 1100, 

K

I

 = 200.

Значения

 

аварийной

 

реактивной

 

мощности

 

в

 

начале

 

наблюдения

 

и

 

в

 

конце

 

зоны

 

алгорит

-

мической

 

модели

 

имеют

 

разные

 

знаки

 

для

 

поврежденного

 

контура

Для

 

контура

 A0:

Q

(0) =

 Im

 (

U

(0)· 

İ

А

авар

 

(0)) = 

Im

 (

U

A

КЗ

 

(0) · (

I

A

КЗ

 

(0) — 

İ

А

пред

 

(0)) = 1,192

е

 + 08 

ВАр

,

Q

(

l

з

) =

 Im

 (

U

(

l

з

)· 

İ

А

авар

 

(

l

з

)) = 

Im

 (

U

A

КЗ

 

(

l

з

) · (

I

A

КЗ

 

(

l

з

) — 

İ

А

пред

 

(

l

з

)) = – 6,073

е

 + 07 

ВАр

,

что

 

свидетельствует

 

о

 

том

что

 

КЗ

 

нахо

-

дилось

 

в

 

зоне

 I 

ступени

Для

 

остальных

 

контуров

 

значения

 

мощностей

 

равны

:

Q

B

(0) = 7,69e + 05 

ВАр

,

Q

B

(

l

з

) = 3,37e + 05 

ВАр

,

Q

C

(0) = – 1,65e + 05 

ВАр

,

Q

C

(

l

з

) = – 1,35e + 05 

ВАр

,

Адаптивный

 

орган

 

по

 

замеру

 

мощ

-

ности

 

поврежденного

 

контура

 

фазы

 A 

верно

 

зафиксировал

 

КЗ

 

в

 

зоне

 

и

 

подал

 

команду

 

на

 

отключение

.

Анализ

 

осциллограммы

 

работы

 

АДЗ

 

при

 

внешнем

 

КЗ

 «

за

 

спиной

»

После

 

возникновения

 

однофазного

 

КЗ

 

(20.03.2016 14:45) 

K

С

(1)

 

терминал

 

АДЗ

 

не

 

выдает

 

команду

 

на

 

отключение

 

выклю

-

чателя

 (

рисунок

 8). 

Табл

. 1. 

Величины

 

токов

 

и

 

напряжений

 

в

 

месте

 

установки

 

защиты

 (

для

 

контура

 A0)

Величина

Измерения

 

в

 

месте

 

установки

 

защиты

 

(

первичные

 

величины

)

Расчет

 

в

 

конце

 

защищаемой

 

зоны

(

по

 

алгоритмической

 

модели

)

Предшествующий

 

режим

 

Режим

 

КЗ

Предшествующий

 

режим

 

Режим

 

КЗ

 

U

A

33277 – 57825

i

23379 – 44475

i

34984 – 58424

i

–11323 + 23364

i

U

B

–67035 + 519,94

i

–68654 + 3209,1

i

–68517 – 503,14

i

–87584 + 29440

i

U

C

33806 + 57325

i

32125 + 57562

i

33623 + 59065

i

13653 + 85958

i

I

A

10,258 + 64,15

i

–1660,8 – 1855,5

i

–27.584 + 134,1

i

–1684,8 – 1810,1

i

I

B

47,158 – 48,214

i

–14,288 – 34,142

i

127,09 – 50,957

i

60,647 – 24,779

i

I

C

–59,692 – 15,847

i

–71,016 – 30,996

i

–101,78 – 83,059

i

–117,45 – 82,899

i

Рис

. 8. 

Отсутствие

 

отключения

 

от

 

АДЗ

 

при

 

КЗ


Page 9
background image

116

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Направление

 

на

 

КЗ

 

и

 

ориентировочное

 

место

 

возникновения

.

 

Построение

 

на

 

основе

 

дан

-

ных

 

осциллограммы

 

кривой

 

тока

 

обратной

 

последовательности

 (

ОП

), 

напряжения

 

и

 

величины

 

угла

 

между

 

напряжением

 

и

 

током

 

ОП

 

свидетельствует

 

о

 

том

что

 

КЗ

 

возникло

 «

за

 

спиной

» (

K

С

(1)

(

рисунки

 9 

и

 10). 

Работа

 

адаптивного

 

замера

.

 

Поскольку

 

замер