16+
Регистрация
РУС ENG
http://www.eprussia.ru/epr/159/12175.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 19 (159) октябрь 2010 года

Дистанционное определение места повреждения на линии с применением нового адаптивного алгоритма

Производство для энергетики Михаил ПИРОГОВ, начальник отдела системотехники, Валерий ЧЕПЕЛЕВ, ведущий инженер отдела системотехники 4105

Высокая надежность современных систем энергоснабжения обеспечивается благодаря системам релейной защиты и автоматики, осуществляющим защиту и своевременное селективное отключение поврежденных узлов.

Однако для восстановления работоспособности поврежденного узла необходимо не только произвести качественное и селективное отключение, но и выполнить оперативное устранение повреждения с целью восстановления основной схемы электроснабжения с сохранением максимального количества резервных комбинаций.

Одним из факторов, влияющих на оперативность устранения неисправности, является временной интервал установки точного места повреждения.

Учитывая географические особенности России, задача высокоточного дистанционного определения места повреждения (ДОМП) ЛЭП остается крайне важной и актуальной. ПУЭ в ­п. 2.5.18 и п. 1.6.23 однозначно определяет обязательное требование оснащения оборудования ВЛ 110 кВ и выше специальной аппаратурой ДОМП. Дополнительно, как показала динамика рынка сбыта релейной защиты и автоматики (РЗА), многие энергокомпании предпочитают наличие функции ДОМП в микропроцессорных терминалах защиты сетей 6‑10‑35 кВ. И это неудивительно: точное определение и своевременное устранение аварии экономят финансовые ресурсы энергокомпании. Таким образом, ДОМП востребован на рынке. Большинство производителей РЗА оперативно отреагировали на эту тенденцию, с переменным успехом и качеством разработав и внедрив собственные алгоритмы. И, как показал практический опыт, не всегда успешно.

К основным факторам, снижающим точность работы ДОМП, относятся:
• неопределенность и неустойчивость переходного сопротивления короткого замыкания (КЗ), приводящая к неустойчивости измеренных параметров КЗ (особенно при перемежающихся и переходящих КЗ) (рис. 4);
• наличие «тока подпитки» короткого замыкания на линиях с двусторонним питанием, высокореактивная нагрузка, «выбег» двигателей, затухающие колебательные процессы в системе после отключения;
• погрешность измерений и неточность заданных априори параметров ЛЭП, со временем уточняемых службами эксплуатации по фактическим результатам.

Используемые в настоящее время математические модели позволяют частично компенсировать неопределенность переходного сопротивления КЗ, однако проведенные исследования, а главное практические результаты показали, что расчетные методы несовершенны.

НТЦ «Механотроника», являясь первым в России самостоятельным разработчиком и производителем цифровой релейной защиты, был в числе первых российских компаний, дополнивших качественной функцией ДОМП свои изделия. К таким блокам относятся, например, широко известные БМРЗ-КЛ-13‑33‑13 и БМРЗ-КЛ-13‑33‑12.

Накопив богатейший опыт в цифровой обработке сигналов, в анализе переходных процессов в реальных электрических системах, специалисты НТЦ «Механотроника» в настоящий момент сделали следующий шаг в развитии этого направления. В результате проведенных исследований для применения в цифровых устройствах защиты разработан адаптивный принцип одностороннего ДОМП, обеспечивающий высокую точность определения расстояния до междуфазного повреждения. В основе разработанного принципа лежит известная основа – измерение полного комплексного сопротивления петли «фаза – КЗ – фаза» в течение всего процесса КЗ, с последующей адаптивной цифровой обработкой и фильтрацией полученных данных. Обобщенная структурная схема адаптивного ДОМП представлена на рис. 1.

В ходе обработки записанного процесса КЗ производится анализ отклонения вектора сопротивления от «нормального» состояния, описанного параметрами контролируемой линии. Результаты данного анализа используются при расчете мгновенных значений расстояния до короткого замыкания. Сложность данного анализа заключается в неустойчивости результата расчета сопротивления при переходном процессе (не определенность сопротивления электрической дуги, а периодическая составляющая, и т. д.). На рис. 2 наглядно показано это явление, полученное в результате экспериментов с упрощенной математической моделью ЛЭП с односторонним питанием. В начале аварии результат расчета расстояния (функция L (t)) значительно отличается от истинной величины расстояния до точки повреждения. Погрешность минимизируется через некоторое время, которое в зависимости от фактических параметров энергосистемы при устойчивом КЗ может достигать 0,6 секунды. В случае перемежающегося КЗ функция L (t) не стабилизируется. И главное – отключение аварии, как правило, происходит быстрее стабилизации режима для качественного расчета расстояния.

Для определения момента вычисления результата ОМП производители РЗА применяют, как правило, фиксированные выдержки времени и простейшие виды усреднения, что не обеспечивает корректного результата для случая перемежающихся и переходных КЗ.

Специалистами НТЦ «Механотроника» определен ряд целевых функций, отражающих степень стабильности процесса. Целевые функции используют как физические, так и статистические параметры анализируемого процесса, для решения задачи формируя в общей сложности трехмерное пространство поиска решения. Используемый в алгоритме блок оценки отклонений позволяет дополнительно проанализировать поступающие данные и спрогнозировать возможное отклонение результата расчетов от реального места КЗ. Важнейшая роль в алгоритме отводится адаптивному фильтру на базе медианной фильтрации, выполняющему определение окончательного результата. Срез пространства поиска решений представлен на рис. 3 (стабильность процесса и близость к истине отображаются более темным тоном). Видно, что области оптимального результата малы и немногочисленны. Однако разработанный алгоритм позволяет выделить такие области. Расчетная погрешность для таких случаев составляет от 0,1 процента, в зависимости от сложности случая, и намного превосходит реальные возможности прочих способов одностороннего ДОМП.

Другим сложным случаем поиска решения является стабильный, но отличающийся от истины результат расчета расстояния. Какой участок принять за правильный результат? На рис. 5 представлен результат ДОМП анализа переходной аварии (переход КЗ на смежную линию), произошедшей на ВЛ 110 кВ «Северная-7». Реальное расстояние до места повреждения составляло 2,22 километра; рассчитанное алгоритмом ОМП – 2,19 километра. И при таких неявных условиях адаптивный алгоритм обеспечивает качественный результат.

Разработанный метод позволяет определять расстояние до места повреждения с высокой степенью точности как для стабильных, так и для перемежающихся коротких замыканий, учитывать и сглаживать отрицательное действие на результат расчета подпитки со стороны реактивной нагрузки. Разработанное адаптивное ядро применимо для реализации ДОМП в сетях различной конфигурации напряжением 6, 10, 35, 110, 220 кВ. Сделан серьезный шаг в направлении развития адаптивных методов определения расстояния до места аварии.

НТЦ «Механотроника», входящий в Группу компаний «Электрощит»-Самара», является передовым и динамично развивающимся предприятием, с богатым кадровым, научным и производственным потенциалом.

Специалистами НТЦ «Механотроника» ведется активная работа по реализации представленного метода в составе распространяемого бесплатно программного обеспечения «FastView», предназначенного для обработки и анализа аварийных осциллограмм, в том числе и осциллограмм, представленных в формате «COMTRADE».

С сентября 2010 года функция ОМП, использующая описанный в настоящей статье метод обработки информации, доступна в блоках серии БМРЗ-100, применяемых в сетях 6, 10, 35 кВ. Адаптивное ядро алгоритма в этих блоках упрощено (сужено пространство поиска и увеличен интервал дискретизации), и позволяет осуществлять вычисление ОМП с усредненной погрешностью менее 1 процента для межфазных КЗ длительностью от 0,04 с.

Блоки БМРЗ-100 с данной функцией уже широко применяются на объектах заказчика.

Мы будем и дальше радовать наших партнеров, обеспечивая высокое качество технических решений с применением передовых интеллектуальных разработок.




198206, г. Санкт-Петербург, ул. Пионерстроя, 23а
Тел./факс: (812) 744‑89-94, 744‑45‑83,
e-mail: info@mtrele.ru
www.mtrele.ru

СРО, ЛЭП, Напряжение , Сети , Энергоснабжение, Кабельная арматура,

Дистанционное определение места повреждения на линии с применением нового адаптивного алгоритмаКод PHP" data-description="Высокая надежность современных систем энергоснабжения обеспечивается благодаря системам релейной защиты и автоматики, осуществляющим защиту и своевременное селективное отключение поврежденных узлов. <br>" data-url="https://www.eprussia.ru/epr/159/12175.htm"" data-image="https://www.eprussia.ru/upload/share.jpg" >

Отправить на Email


Похожие Свежие Популярные

Войти или Зарегистрироваться, чтобы оставить комментарий.