Повышение надежности кабельно-воздушных линий электропередачи путем организации интеллектуального автоматического повторного включения

Page 1
background image

Page 2
background image

88

релейная защита и автоматика

Повышение надежности 
кабельно-воздушных линий
электропередачи путем
организации интеллектуального 
автоматического повторного 
включения

УДК 621.316.9:519.876.5

Появление

 

кабельно

-

воздушных

 

линий

 

электропередачи

 (

КВЛ

) 110 

кВ

 

и

 

выше

 

предъявляет

 

новые

 

требования

 

к

 

устройствам

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

 

(

РЗА

линий

 

электропередачи

 (

ЛЭП

). 

Одной

 

из

 

наиболее

 

актуальных

 

является

 

проблема

 

реализации

 

автоматического

 

повторного

 

включения

 (

АПВ

), 

то

 

или

 

иное

 

решение

 

которой

 

значительно

 

влияет

 

на

 

надежность

 

и

 

эффективность

 

функционирования

 

КВЛ

В

 

ряде

 

стран

 

используется

 

как

 

неселективное

 

АПВ

так

 

и

 

селективное

Предлагается

 

интеллектуальный

 

способ

 

АПВ

 

КВЛ

 

на

 

основе

 

волновых

 

методов

позволяющий

 

повысить

 

надежность

 

РЗА

 

КВЛ

Способ

 

пред

-

полагает

 

введение

 

специальной

 

процедуры

 

распознавания

 

волновых

 

портретов

 

повреждений

 

как

 

на

 

кабельном

так

 

и

 

на

 

воздушном

 

участке

 

ЛЭП

.

Куликов

 

А

.

Л

.,

д.т.н., доцент, 

профессор кафедры 

ЭЭиСЭ НГТУ

им Р.Е. Алексеева

Пелевин

 

П

.

С

.,

аспирант, ассистент 

кафедры ЭЭиСЭ НГТУ 

им Р.Е. Алексеева

Лоскутов

 

А

.

А

.,

к.т.н., доцент

кафедры ЭЭиСЭ НГТУ 

им Р.Е. Алексеева

Ключевые

 

слова

автоматическое повтор-

ное включение, кабель-

но-воздушные ЛЭП, 

переходные процессы, 

волновой портрет, рас-

познавание образов, 

имитационное модели-

рование, надежность

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время в крупных городах растет число КВЛ. При-

чиной  этому  является  необходимость  переноса  некоторых 

высоковольтных  воздушных  линий  (ВЛ)  под  землю,  а  также 

невозможность возведения новых высоковольтных ВЛ в со-

временной  городской  среде.  Поскольку  капитальные  затра-

ты  при  возведении  высоковольтных  кабельных  линий  (КЛ), 

как правило, больше, чем ВЛ той же длины, то все чаще ЛЭП 

делают  смешанной,  состоящей  из  нескольких  воздушных 

и кабельных участков. Однако в то время как снижаются ка-

питальные затраты, возникает ряд проблем, связанных с ре-

жимами  работы  КВЛ  в  нормальных  и  аварийных  условиях. 

При этом актуальной задачей является обеспечение функций 

АПВ КВЛ.

Как  известно,  АПВ  ЛЭП  является  элементом  повышения 

надежности  электропередачи,  однако  на  КВЛ  применение 

функции АПВ без контроля поврежденного участка (неселек-

тивное АПВ КВЛ) может привести к дополнительному ущербу 

в случае повреждения на кабеле. При применении неселек-

тивного  АПВ  КВЛ  положительный  эффект  снижения  време-

ни  отключения  ЛЭП  нивелируется  появлением  вероятности 

включения  КВЛ  под  напряжение  при  поврежденном  кабеле. 

Таким образом неселективное АПВ КВЛ не позволяет в пол-

ной мере повысить надежность электропередачи.

Необходимо применение селективного АПВ КВЛ, при кото-

ром перед циклом АПВ определяется поврежденный участок 

КВЛ  и  при  повреждении  на  кабеле  АПВ  блокируется.  Таким 

образом,  целью  статьи  является  анализ  существующих  ме-

тодов селективного АПВ КВЛ и оценка перспектив их приме-

нения.


Page 3
background image

89

КЛАССИФИКАЦИЯ

 

СПОСОБОВ

 

АПВ

 

КВЛ

В настоящее время разработано достаточное коли-

чество  различных  способов  определения  повреж-

денного  участка  КВЛ  и  выполнения  селективного 

АПВ  КВЛ,  что  позволяет  классифицировать  их  по 

принципу действия (рисунок 1): дифференциальные 

и дистанционные.

Дифференциальные  способы  —  определяющие 

поврежденный участок путем измерения сигналов по 

концам контролируемых зон (участков) [1–3].

Существуют дифференциальные методы: 

а)  основанные на контроле токов в фазах [1, 2];

б)  основанные  на  контроле  токов  в  экранах  кабе-

лей [3].

Дистанционные  —  осно-

ванные на удаленных (дистан-

ционных)  измерениях  контро-

лируемых сигналов по одному 

или двум концам КВЛ и опре-

делении расстояния от места 

измерений  до  места  повреж-

дения или основанные на не-

посредственном  определении 

поврежденного участка [6–5]. 

Дистанционные 

методы 

включают:

а)  пассивные:

–  односторонние [4, 5];

–  двусторонние  или  многосторонние,  например, 

при большом числе ответвлений ЛЭП (как будет по-

казано  далее,  возможно  использование  измерений 

как с синхронизацией времени [6], так и без синхро-

низации [7]);

б)  активные [8].

Рассмотрим  особенности  различных  методов 

АПВ КВЛ и выполним сопоставительный анализ.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ

 

МЕТОДЫ

 

АПВ

 

КВЛ

Дифференциальные методы основаны на сравнении 

сигналов (как правило токов) по концам участков КЛ 

или ВЛ (рисунки 2а-б–4а-б). К данному классу отно-

Рис

. 1. 

Классификация

 

методов

 

селективного

 

АПВ

 

КВЛ

Методы

 

селективного

 

АПВ

 

КВЛ

Дифференциальные

Контроль токов в фазах

Пассивные

Односторонние

Контроль токов в экранах кабелей 

Активные 

Двусторонние 

Дистанционные

Рис

. 2. 

Схемные

 

решения

 

способов

 

АПВ

 

КВЛ

 

в

 

случае

 

конфигурации

 

КВЛ

 «

КЛ

+

ВЛ

»

д)

в)

а)

е)

г)

б)

д)

в)

а)

г)

б)

Рис

. 3. 

Схемные

 

решения

 

способов

 

АПВ

 

КВЛ

 

в

 

случае

 

конфигурации

 

КВЛ

 «

ВЛ

+

КЛ

+

ВЛ

»

 3 (60) 2020


Page 4
background image

90

РЕЛЕЙНАЯ  ЗАЩИТА 

И   АВТОМАТИКА

сится  способ  определения  поврежденного  участка 

КВЛ методом сравнения токов по концам кабельных 

участков КВЛ [1]. Применены датчики тока, установ-

ленные  на  кабельно-воздушных  переходах  ЛЭП. 

Датчики тока подключаются к трансформаторам тока 

(ТТ) и передают информацию о токах по специаль-

ному каналу связи на главное устройство, установ-

ленное на подстанции (ПС).

В [2] применено решение, основанное на исполь-

зовании  специальных  оптических  датчиков  тока, 

основанных  на  эффекте  Фарадея.  Данные  датчики 

последовательно  соединяются  волоконно-оптиче-

ской  линией  с  электронно-оптическим  устройством 

на ПС. Главное устройство таким образом измеряет 

дифференциальный ток кабельного участка и опре-

деляет внешнее или внутреннее повреждение.

Иным  дифференциальным  способом  является 

контроль тока в экранах кабеля, при этом использу-

ются трансформаторы тока, устанавливаемые на за-

землителях  экранов  кабелей  [3].  Вторичный  сигнал 

ТТ подается на измерительное устройство, которое 

передает  параметры  сигнала  по  волоконно-оптиче-

ской линии связи на центральное устройство систе-

мы селективного АПВ.

Преимуществом  дифференциальных  методов 

АПВ КВЛ можно назвать высокую точность опреде-

ления поврежденного участка (обеспечение практи-

чески  абсолютной  селективности  АПВ  КВЛ)  и  при-

менимость для большого числа конфигураций КВЛ. 

Основные недостатки связаны прежде всего с необ-

ходимостью установки дополнительного оборудова-

ния  как  на  ПС,  так  и  в  месте  кабельно-воздушного 

перехода (ТТ, датчики тока, устройства сбора и пере-

дачи информации), организации специального кана-

ла связи, что является дорогим решением. Как будет 

показано далее, число необходимого оборудования 

прямо  пропорционально  зависит  от  числа  кабель-

ных участков КВЛ. Надежность данных технических 

решений снижается с ростом КЛ участков, а техни-

ко-экономические затраты на монтаж, наладку и об-

служивание  увеличиваются.  Также  на  переходном 

пункте  (ПП)  может  потребоваться  организация  пи-

тания  собственных  нужд  и  обогрева,  что  приводит 

к существенному усложнению и удорожанию обору-

дования ЛЭП.

ДИСТАНЦИОННЫЕ

 

МЕТОДЫ

 

АПВ

 

КВЛ

Дистанционные  методы  АПВ  КВЛ  по  своему  прин-

ципу действия характеризуются тем, что измерения 

контролируемых  сигналов  осуществляются  не  на 

концах КЛ или ВЛ участков, а по концам КВЛ на ПС. 

По  типу  контролируемых  сигналов  дистанционные 

методы  классифицируются  на  пассивные  (рисунки 

2в-д–4в-д) и активные (рисунки 2е и 4е). В пассивных 

методах контролируются естественные токи и напря-

жения переходного процесса при повреждении КВЛ 

(например,  [4–6]).  При  этом  решение  о  поврежден-

ном  участке  может  приниматься  по  рассчитывае-

мому  расстоянию  до  места  повреждения  (МП)  или 

путем  применения  специальных  алгоритмов  рас-

познавания  поврежденного  участка  [5].  К  активным 

методам относятся такие, при которых в линию или 

в  отдельный  ее  участок  посылаются  специальные 

сигналы (как правило высокочастотные), а контроль 

поврежденного участка осуществляется через пара-

метры искусственного сигнала (наличие, отсутствие, 

энергия сигнала и т.д.).

Для простейшей реализации одностороннего дис-

танционного пассивного принципа можно использо-

вать измерительные органы (ИО) релейной защиты 

(РЗ) с относительной селективностью. Данный спо-

соб обладает рядом существенных недостатков, ос-

новным из которых является блокирование АПВ на 

большой части воздушных участков ввиду необходи-

мости отстройки уставок срабатывания ИО из-за их 

недостаточной точности.

Другим  способом,  позволяющим  исключить  ука-

занные  недостатки,  является  использование  ме-

тодов  контроля  волновых  переходных  процессов 

и волнового определения места повреждения (ОМП) 

[5, 6], имеющих большую точность.

Примером  пассивного  метода  АПВ  КВЛ  на  ос-

нове волнового ОМП, адаптированного для работы 

на КВЛ, является способ с использованием двусто-

ронних синхронизированных измерений [6] (рисунки 

2в–4в). Рассчитанное расстояние до места повреж-

дения используется для принятия решения о запрете 

или  разрешении  цикла  АПВ.  Недостатком  решения 

является необходимость использования волоконно-

оптической линии связи и устройств точной синхро-

низации времени.

Рис

. 4. 

Схемные

 

решения

 

способов

 

АПВ

 

КВЛ

 

в

 

случае

 

конфигурации

 

КВЛ

 «

КЛ

+

ВЛ

+

КЛ

»

д)

в)

а)

е)

г)

б)


Page 5
background image

91

АПВ

 

КВЛ

 

на

 

основе

 

контроля

 

переходных

 

процессов

.

  Как  известно,  при  КЗ  на  ЛЭП  в  месте 

повреждения  происходит  быстрый  разряд,  порож-

дающий резкое изменение напряжения в месте КЗ. 

Таким  образом  начинается  первая  стадия  элек-

тромагнитного  переходного  процесса,  связанная 

с распространением электромагнитных волн вдоль 

проводов ЛЭП от места повреждения и называемая 

волновым процессом.

Ввиду  неоднородности  КВЛ,  а  главным  образом 

из-за  наличия  кабельно-воздушных  переходов,  при 

распространении по КВЛ электромагнитных волн воз-

никают многократные переотражения и в контроли-

руемых сигналах появляются дополнительные высо-

кочастотные составляющие. Данные составляющие 

содержат  в  себе  информацию  как  о  поврежденном 

участке КВЛ, так и о месте повреждения. Проведен-

ные исследования на имитационных моделях [5] по-

казали, что характер протекания электромагнитных 

переходных  процессов,  в  частности  волновых  про-

цессов, при повреждениях на разных участках КВЛ 

существенно отличается (рисунок 5). Это делает воз-

можным  определение  поврежденного  участка  КВЛ 

путем распознавания (или классификации) сигналов 

тока и напряжения переходного процесса.

Таким  образом,  перспективны  методы  дистан-

ционного  пассивного  АПВ  КВЛ  на  основе  контроля 

переходных  процессов.  Причем  возможно  исполь-

зование  как  односторонних  измерений  по  одному 

концу КВЛ (рисунки 2г–4г), так и многосторонних не-

синхронизированных измерений по двум [7] и более 

(в  случае  КВЛ  сложной  конфигурации  с  ответвле-

ниями  на  воздушных  участках)  концам  КВЛ  (рисун-

ки 2д–4д). При этом стандартные методы волнового 

ОМП (например, [9]) не применимы. Целесообразна 

разработка  специальных  алгоритмов  оценки  сигна-

лов и распознавания поврежденного участка для се-

лективного АПВ КВЛ.

В случае применения односторонних измерений 

требуются  более  сложные  процедуры  распознава-

ния  сигнала  [5]  по  сравнению  с  многосторонними, 

позволяющими использовать относительно простую 

обработку сигнала. Однако многосторонние методы 

требуют  использования  каналов  связи  между  под-

станциями.  Таким  образом,  преимуществом  одно-

сторонних  методов  является  снижение  числа  обо-

рудования  в  схеме  АПВ  КВЛ  до  одного  устройства 

(не  считая  измерительные  преобразователи),  а  не-

достатком  является  повышенная  вычислительная 

нагрузка  алгоритмов  цифровой  обработки.  Стоит 

отметить,  что  последний  недостаток  не  является 

критичным в настоящее время, ввиду непрерывного 

роста  вычислительных  мощностей  элементов  про-

мышленной автоматизации.

На основе применения указанного выше принци-

па были разработаны ряд алгоритмов определения 

поврежденного участка, относящиеся к дистанцион-

ным пассивным методам АПВ КВЛ. Одним из таких 

алгоритмов  является  способ  АПВ  КВЛ,  использую-

щий односторонние измерения и основанный на при-

менении принципа распознавания образов [5]. Сущ-

ность метода заключается в цифровой фильтрации 

сигналов тока или напряжения переходного процес-

са и формировании волнового портрета (рисунок 5). 

Данный волновой портрет затем сравнивается с эта-

лонными  портретами,  полученными  заранее  с  при-

менением имитационного моделирования поврежде-

ний на КВЛ. При этом используется корреляционная 

обработка сигналов [5].

Другим  методом,  основанным  на  контроле  элек-

тромагнитного волнового процесса, является способ 

на основе двусторонних несинхронизированных из-

мерений [7]. Принцип работы данного метода осно-

ван  на  простом  факте,  что  электромагнитная  вол-

на, распространяясь от места повреждения по ЛЭП 

с неоднородными участками (такими, как КВЛ), пре-

терпевает  дополнительное 

затухание, связанное с рас-

согласованностью  волно-

вых  сопротивлений  разных 

участков. В зависимости от 

поврежденного участка КВЛ 

и места повреждения элек-

тромагнитные  волны  пре-

терпевают  различное  зату-

хание на пути к ПС и месту 

измерения.  Поэтому,  из-

мерив  и  оценив  амплитуду 

фронта  волнового  сигна-

ла  по  концам  ЛЭП,  можно 

косвенно  определить  по-

врежденный  участок.  В  со-

ответствии с предложенной 

реализацией  способа  вы-

числяется  отношение  сиг-

налов  токов  или  напряже-

ний  по  двум  концам  КВЛ, 

что  позволяет  практически 

селективно  определить  по-

врежденный участок [7].

Рис

. 5. 

Характер

 

сигнала

 

тока

пропущенного

 

через

 

фильтр

 

верхних

 

частот

на

 

одном

 

из

 

концов

 

КВЛ

 

при

 

повреждении

 

на

 

разных

 

участках

 

КВЛ

 

конфигурации

 

«

ВЛ

+

КЛ

+

ВЛ

» (

см

рисунок

 3)

 3 (60) 2020


Page 6
background image

92

Дистанционные

 

активные

 

методы

 

АПВ

 

КВЛ

.

  К  дистанционным  активным  методам  можно 

отнести способ АПВ КВЛ с индуцированием нало-

женного сигнала в экран кабеля [8] (рисунки 2е, 4е). 

Согласно данному способу к экрану кабеля со сто-

роны подстанции через специальный индуктивный 

трансформатор  подключается  генератор  высоко-

частотных  (ВЧ)  колебаний.  В  экран  индуцируется 

сигнал на выбранной частоте кратных высших гар-

моник. Таким образом на экране кабеля образуется 

наложенное электрическое колебание. В нормаль-

ном режиме функционирования КВЛ и при внешних 

(вне кабельного участка) повреждениях отсутству-

ет  контур  для  протекания  тока,  и  наложенное  на-

пряжение вне экрана кабеля практически не инду-

цируется.  Напротив,  при  повреждении  изоляции 

кабеля  и  замыкании  токопроводящего  сердечника 

кабеля  на  экранирующий  проводящий  слой  нало-

женное  колебание  распространяется  на  повреж-

денную фазу и может быть измерено на подстанции 

устройством РЗА (при этом необходима достаточно 

высокая  частота  дискретизации  АЦП  устройства, 

например, 80–256 отсчетов на период промышлен-

ной частоты).

Стоит отметить, что с увеличением частоты нало-

женного колебания сопротивление внешней системы 

увеличивается,  поэтому  целесообразно  измерять 

напряжение наложенного сигнала вместо тока. При 

этом  частота  сигнала  ограничивается  полосой  про-

пускания  ТН  и  частотой  дискретизации  цифрового 

устройства РЗА.

Из недостатков данного способа можно отметить 

необходимость  использования  специального  гене-

ратора и ограничение по конфигурации КВЛ (только 

конфигурации «КЛ-ВЛ» и «КЛ-ВЛ-КЛ»).

СОПОСТАВЛЕНИЕ

СХЕМНЫХ

 

РЕШЕНИЙ

 

АПВ

 

КВЛ

Для  сравнения  методов  АПВ  КВЛ  с  точки  зрения 

надежности  технического  решения  целесообразно 

рассмотреть  соответствующие  схемные  решения 

АПВ КВЛ. Поскольку оценка надежности алгоритмов 

определения поврежденного участка затруднительна 

и зависит от учета частных случаев и вероятностей 

их событий, то оцениваться способы АПВ КВЛ будут 

по сочетанию элементов, составляющих схемное ре-

шение АПВ КВЛ. Для проведения такой оценки на ри-

сунках 2–4 изображены схемные решения АПВ КВЛ 

для трех конфигураций КВЛ: «КЛ+ВЛ», «ВЛ+КЛ+ВЛ», 

«КЛ+ВЛ+КЛ». На рисунках 2–4 показаны дифферен-

циальные методы АПВ КВЛ (а, б) и дистанционные: 

пассивные  (в,  г,  д)  и  активный  (е).  Данные  методы 

АПВ КВЛ приведены на рисунках в порядке их опи-

сания  в  тексте  данной  работы.  При  этом  в  случае 

конфигурации КВЛ «ВЛ+КЛ+ВЛ» дистанционный ак-

тивный метод [8] нецелесообразно применять ввиду 

сложности организации передатчика на КЛ–ВЛ пере-

ходе, отстоящем от ПС.

На  рисунках  2–4  приняты  следующие  обозначе-

ния: ДТ — датчик тока (устройство измерения, обра-

ботки и передачи сигнала); У — основное устройство 

АПВ КВЛ; ЛС — линия связи; П — передатчик (гене-

ратор наложенного сигнала); ТС — трансформатор 

специального  сигнала;  СВ  —  устройство  синхрони-

зации времени.

Запишем  выражения  вероятности  безотказной 

работы  для  схемных  решений  АПВ  КВЛ  (рисунки 

2а-е–4а-е).  При  этом  считаем,  что  с  точки  зрения 

надежности элементы схемы соединены последова-

тельно. Также допускаем, что элементы независимы 

по отказам. Тогда для схем рисунков 2а-е–4а-е мож-

но записать выражения (1–3).

Для конфигурации КВЛ «КЛ+ВЛ»:

 

p

сх.а,б

 = 

p

У

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

ДТ1

 · 

p

ДТ2

 · 

p

ЛС

(1.1)

 

p

сх.в

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

СВ1

 · 

p

СВ2

 · 

p

ЛС

;  (1.2)

 

p

сх.г

 = 

p

У

 · 

p

ТТ

(1.3)

 

p

сх.д

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

ЛС

(1.4)

 

p

сх.е

 = 

p

У

 · 

p

ТТ

(

p

ТН

) · 

p

П

 · 

p

ТС

(1.5)

Для конфигурации КВЛ «ВЛ+КЛ+ВЛ»:

 

p

сх.а,б

 = 

p

У

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

ДТ1

 · 

p

ДТ2

 · 

p

ЛС

(2.1)

 

p

сх.в

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

СВ1

 · 

p

СВ2

 · 

p

ЛС

;  (2.2)

 

p

сх.г

 = 

p

У

 · 

p

ТТ

(2.3)

 

p

сх.д

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

ЛС

(2.4)

Для конфигурации КВЛ «КЛ+ВЛ+КЛ»:

 

p

сх.а,б

 = 

p

У

 · (

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

ДТ1

 · 

p

ДТ2

)

2

 · 

p

ЛС1

 · 

p

ЛС2

; (3.1)

 

p

сх.в

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

СВ1

 · 

p

СВ2

 · 

p

ЛС

;  (3.2)

 

p

сх.г

 = 

p

У

 · 

p

ТТ

(3.3)

 

p

сх.д

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · 

p

ТТ1

 · 

p

ТТ2

 · 

p

ЛС

(3.4)

 

p

сх.е

 = 

p

У1

 · 

p

У2

 · (

p

ТТ

(

p

ТН

) · 

p

П

 · 

p

ТС

)

2

 · 

p

ЛС

(3.5)

Анализируя  рисунки  2–4  и  выражения  (1–3), 

можно  заметить,  что  количество  оборудования  при 

дифференциальных  методах,  а  также  вероятность 

отказа  больше,  чем  при  дистанционных,  если  при-

нять  вероятность  безотказной  работы  однотипных 

элементов  одинаковыми.  Также  можно  заметить, 

что в случае дистанционных методов АПВ КВЛ (ри-

сунки 2в-д–4в-д), за исключением активного метода 

АПВ  КВЛ  с  индуцированием  сигнала  в  экран  кабе-

ля (рисунки 2е–4е), число элементов не изменяется 

при  увеличении  числа  кабельных  участков.  Напро-

тив, в случае дифференциальных методов (рисунки 

2а-б–4а-б)  число  оборудования  растет  пропорци-

онально  числу  кабельных  участков,  а  вероятность 

безотказной работы снижается.

Проведенное сопоставление и оценка методов 

АПВ КВЛ видится достаточной для предваритель-

ного  вывода  о  том,  что  именно  дистанционные 

методы АПВ КВЛ представляют наибольшую пер-

спективу для их дальнейшего развития. Поскольку 

они  требуют  меньших  затрат,  а  также  представ-

ляются более надежными с точки зрения схемной 

реализации.  Стоит  также  отметить,  что  развитие 

волновых  методов  АПВ  и  ОМП  КВЛ  позволяет 

в  дальнейшем  использовать  алгоритмы  оценки 

сигналов для внедрения в перспективные волно-

вые устройства РЗА.

РЕЛЕЙНАЯ  ЗАЩИТА 

И   АВТОМАТИКА


Page 7
background image

93

Рис

. 6. 

Структурная

 

схема

 

логики

 

формирования

 

управляющих

 

сигналов

 

АПВ

 

КВЛ

ЛОГИКА

 

СЕЛЕКТИВНОГО

 

ДИСТАНЦИОННОГО

 

АПВ

 

КВЛ

Реализовать  АПВ  КВЛ  возможно,  используя  суще-

ствующие  микропроцессорные  терминалы  релей-

ной  защиты  и  автоматики  с  функциями  автоматики 

управления выключателем совместно с устройством 

АПВ КВЛ. При этом логика работы устройства АПВ 

КВЛ  может  быть  организована  как  показано  на  ри-

сунке 6.

Логика  работы  АПВ  КВЛ  предусматривает  воз-

можность использования как алгоритмов определе-

ния  поврежденного  участка,  так  и  алгоритмов,  по-

зволяющих  определить  место  повреждения.  Выбор 

осуществляется переключением режимов работы.

Рассчитываемое  место  повреждения  (МП)  пода-

ется на входы элементов сравнения (рисунок 6), где 

проверяется непопадание места повреждения в зону 

блокирования АПВ (элементы сравнения и элемент 

«И»),  задаваемую  уставками:  уставка  начала  пер-

вой  зоны  блокирования  (УЗБ1_Н)  и  уставка  конца 

первой зоны блокирования (УЗБ1_К). Далее сигнал 

подается  на  элемент  «ИЛИ»,  на  который  также  по-

даются сигналы, соответствующие попаданию места 

повреждения  в  другие  зоны  блокирования  (при  не-

скольких кабельных участках). При повреждении ка-

бельного участка или попадании места повреждения 

хотя бы в одну зону блокирования выдается сигнал 

о блокировании АПВ.

Разработанная  структура  логики  формирования 

управляющих  сигналов  АПВ  КВЛ  является  универ-

сальной  и  позволяет  использовать  любые  алгорит-

мы оценки сигнала, позволяющие определить место 

повреждения или поврежденный участок КВЛ.

ВЫВОДЫ

1.  Проведена классификация способов селективно-

го АПВ КВЛ по принципу действия, также рассмо-

трены конкретные технические решения. На осно-

ве проведенного сравнительного анализа можно 

заключить, что дифференциальные способы АПВ 

КВЛ могут быть использованы при конфигурациях 

КВЛ «КЛ-ВЛ» и «КЛ-ВЛ-КЛ» с кабельными участ-

ками  относительно  небольшой  длины.  Для  кон-

фигураций КВЛ, при которых кабельные участки 

отстоят  от  ПС,  применение  дифференциальных 

методов нецелесообразно, за исключением част-

ных случаев, когда дистанционные методы могут 

быть малоэффективны.

2.  Дистанционные  методы  являются  более  уни-

версальными и могут применяться в большин-

стве  вариантов  конфигураций  КВЛ.  При  этом 

активный дистанционный метод целесообразно 

использовать  толь-

ко  при  конфигура-

циях  КВЛ  «КЛ-ВЛ»

и «КЛ-ВЛ-КЛ». В слу-

чае относительно ко -

ротких  участков  не-

которые  односто-

ронние  пассивные 

дистанционные  ме-

тоды АПВ КВЛ могут 

быть  неэффектив-

ными,  поэтому  пер-

спективно  примене-

ние  двусторонних 

методов.   

ЛИТЕРАТУРА
1.  Догадкин Д., Марин Р., Ширшова Е.,

Исмуков  Г.,  Куликов  А.,  Линт  М., 

Подшивалин  А.  Устройство  авто-

матического  повторного  включе-

ния  кабельно-воздушных  линий 

электропередачи  мегаполисов  // 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. 

Передача 

и  распределение,  2016,  №  5(38). 

С. 114–119.

2.  Оптическая  система  идентифика-

ции  повреждения  на  смешанных 

линиях электропередачи. Патент на 

изобретение  WO2015033001  (A1). 

Optical system for identifying faults in 

mixed power transmission lines. Дата 

подачи заявки: 04.09.2013. Опубли-

ковано: 12.03.2015. 

3.  Система селективного блокирова-

ния  автоматического  повторного 

включения  на  комбинированных 

кабельно-воздушных линиях элек-

тропередачи. Патент на изобрете-

ние RU2669542 (C1). Дата подачи 

заявки: 12.01.2018. Опубликовано: 

11.10.2018.

4.  Способ автоматического повторно-

го включения кабельно-воздушной 

линии  электропередачи.  Патент 

на изобретение RU 2658673 (C1). 

Дата  подачи  заявки:  26.09.2017. 

Опубликовано: 22.06.2018.

5.  Куликов А.Л., Лоскутов А.А., Пеле-

вин П.С. Алгоритм идентификации 

поврежденного участка на кабель-

но-воздушных  линиях  электропе-

редачи  на  основе  распознавания 

волновых портретов // Электриче-

ство, 2018, № 3. С. 11–17.

6.  Kasztenny  B.,  Guzman  A.,  Man-

gapathirao  V.  Mynam,  and  Titiksha 

Joshi.  Locating  faults  before  the 

breaker  opens  –  adaptive  autore-

closing based on the location of the 

fault / 44th Annual Western Protec-

tive  Relay  Conference,  October 

2017, pp. 1-15.

7.  Куликов А.Л., Пелевин П.С., Лоску-

тов  А.А.  Метод  автоматического 

повторного  включения  на  кабель-

но-воздушных  ЛЭП  с  использова-

нием  двусторонних  измерений  // 

Труды  НГТУ  им.  Р.Е.  Алексеева, 

2019, № 4. С. 81–90.

8.  Способ автоматического повторно-

го включения кабельно-воздушной 

линии  электропередачи.  Патент 

на изобретение RU 2663413 (C1). 

 3 (60) 2020


Page 8
background image

94

РЕЛЕЙНАЯ  ЗАЩИТА 

И   АВТОМАТИКА

Стимулирование

 

масштабного

 

внедрения

стандарта

 

МЭК

 61850 

для

 

подстанций

,

интеллектуальных

 

сетей

 

и распределенных

энергетических

 

ресурсов

 (DER)

 20+ 

примеров

 

практического

применения

 

в действующих

энергокомпаниях

 

Практикум

 

по

 

фундаментальным

 

вопросам

 

 

Семинар

 

по

 

интеграции

 

распреде

-

ленных

 

энергетических

 

ресурсов

 (DER)

5-дневная деловая программа: конференция, выставка и технические дискуссии

26–30 

октября

Брюссель

Бельгия

 

Круглые

 c

толы

 

для

 

конечных

 

пользователей

 

Панельные

 

дискуссии

 

по

 

технологическим

 

инновациям

 

 

Электросетевой

 

нетворкинг

 

Демо

-

лаборатории

 

Зона

 

конечных

 

решений

 

Широкое

 

представительство

 

электросетевых

 

компаний

Дата  подачи  заявки:  29.08.2017. 

Опубликовано: 06.08.2018.

9.  Schweitzer  E.O.,  Guzman  A.,  My-

nam  M.V.,  Skendzic  V.  Locating 

Faults by the Traveling Waves They 

Launch  /  67th  Annual  Conference 

for Protective Relay Engineers, Col-

lege Station, TX, USA, March 2014, 

pp. 1-16.

REFERENCES
1.  Dogadkin  D.,  Marin  R.,  Shirshova 

E.,  Ismukov  G.,  Kulikov  A.,  Lint 

M.,  Podshivalin  A.  Autorecloser  of 

cable  overhead  transmission  lines 

in  metropolises  // 

ELEKTROENER-

GIYA. Peredacha i raspredeleniye 

[ELECTRIC  POWER.  Transmission 

and  Distribution],  2016,  no.  5  (38), 

pp. 114–119. (In Russian)

2. 

Opticheskaya sistema identi

 kat-

sii povrezhdeniya na smeshannykh 
liniyakh elektroperedachi

  [Optical 

system for identifying faults in mixed 

power  transmission  lines].  Patent 

no.  WO2015033001  (A1)  Optical 

system for identifying faults in mixed 

power  transmission  lines.  Date  of 

application:  04.09.2013.  Published: 

12.03.2015. 

3.  Selective  blocking  of  autoreclos-

ing  in  combined  cable-overhead 

transmission lines. Patent for inven-

tion  RU2669542  (C1).  Date  of  ap-

plication:  12.01.2018.  Published: 

11.10.2018.

4.  A  way  to  perform  autoreclosing 

of  a  cable-overhead  transmission

line.  Patent  for  invention  RU 

2658673  (C1).  Date  of  application: 

26.09.2017. Published: 22.06.2018.

5.  Kulikov A.L., Loskutov A.A., Pelevin 

P.S. Algorithm of fault location detec-

tion  in  cable-overhead  transmission 

lines  based  on  wave  profi le  recog-

nition  // 

Elektrichestvo

  [Electricity], 

2018, no. 3, pp. 11–17. (In Russian)

6.  Kasztenny  B.,  Guzman  A.,  Man-

gapathirao  V.  Mynam,  and  Titiksha 

Joshi.  Locating  faults  before  the 

breaker  opens  –  adaptive  autore-

closing based on the location of the 

fault / 44th Annual Western Protec-

tive  Relay  Conference,  October 

2017, pp. 1-15.

7.  Kulikov  A.L.,  Pelevin  P.S.,  Losku-

tov A.A.  Method  of  autoreclosing  in 

cable-overhead  transmission  lines 

by  using  two-end  measurements  // 

Trudy NGTU imeni R.E.Alekseeva 

[Proc. of NNSTU n.a. R.E. Alekseev], 

2019, no. 4, pp. 81–90. (In Russian)

8.  A way to perform autoreclosing of ca-

ble-overhead transmission line. Pat-

ent for invention RU 2663413 (C1). 

Date  of  application:  29.08.2017. 

Published: 06.08.2018.

9.  Schweitzer  E.O.,  Guzman  A.,  My-

nam  M.V.,  Skendzic  V.  Locating 

Faults by the Traveling Waves They 

Launch  /  67th  Annual  Conference 

for Protective Relay Engineers, Col-

lege Station, TX, USA, March 2014, 

pp. 1-16.


Читать онлайн

Появление кабельно-воздушных линий электропередачи (КВЛ) 110 кВ и выше предъявляет новые требования к устройствам релейной защиты и автоматики (РЗА) линий электропередачи (ЛЭП). Одной из наиболее актуальных является проблема реализации автоматического повторного включения (АПВ), то или иное решение которой значительно влияет на надежность и эффективность функционирования КВЛ. В ряде стран используется как неселективное АПВ, так и селективное. Предлагается интеллектуальный способ АПВ КВЛ на основе волновых методов, позволяющий повысить надежность РЗА КВЛ. Способ предполагает введение специальной процедуры распознавания волновых портретов повреждений как на кабельном, так и на воздушном участке ЛЭП.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(75), ноябрь-декабрь 2022

Надежность цифровых решений в электроэнергетике

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика Подготовка кадров
ГК «ИнфоТеКС», Центр НТИ ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Анализ возможности применения рекуррентных нейронных сетей для определения уставки срабатывания защит дальнего резервирования

Воздушные линии Релейная защита и автоматика
Ахмедова О.О. Сошинов А.Г. Атрашенко О.С.
«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.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»