Основные аспекты определения мест коротких замыканий на высоковольтных линиях электропередачи - Энергетика и промышленность России - № 10 (26) октябрь 2002 года - WWW.EPRUSSIA.RU - информационный портал энергетика
16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/26/1743.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 10 (26) октябрь 2002 года

Основные аспекты определения мест коротких замыканий на высоковольтных линиях электропередачи

Основной причиной возникновения электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах являются преимущественно короткие замыкания, которые в свою очередь являются результатом нарушения изоляции электрического оборудования (в частности, высоковольтных линий электропередачи), вызванного различными причинами – перенапряжениями или непосредственно механическими повреждениями. В зависимости от места и продолжительности повреждения технические и экономические (в частности, ущерб) последствия могут иметь локальный или общесистемный характер. Ущерб от недоотпуска электроэнергии прямо пропорционален времени ликвидации аварии («время простоя» технологического оборудования электропотребителя). В данном случае можно говорить о так называемом экономическом эффекте быстрой ликвидации аварии, который непосредственно связан с оперативным определением места короткого замыкания (ОМКЗ), его ликвидации и, соответственно, со снижением «времени простоя». Для этой цели были разработаны различные методы и приборы определения места повреждения (ОМП).

В настоящее время место повреждения большинства высоковольтных воздушных линий электропередачи (ВЛ) определяется по показаниям различного рода фиксирующих измерителей, установленных на энергообъектах. Выходная информация данных измерителей представляет собой результат работы измерительного органа ОМП. В случаях изменения схемы электроснабжения (конфигурации электрической сети) результат работы измерительного органа ОМП таких приборов может быть неадекватен вследствие невозможности оперативного изменения расчетной модели. В этой связи проблема оперативного и достаточно точного определения места повреждения является актуальной и требует качественно нового подхода к ее решению и разработке приборов, выполняющих задачу ОМП. Основная идея этого подхода заключается в применении численных методов, использовании корректного математического аппарата и реализации непосредственной взаимосвязи разработанного программного обеспечения определения мест повреждения с устанавливаемыми на энергообъектах современными микропроцессорными средствами измерений. Данного принципа придерживалась компания «Парма» при разработке цифровых регистраторов аварийных, переходных и установившихся процессов в системах релейной защиты и автоматики на электрических станциях и подстанциях. С 1996 года компанией «Парма» серийно производятся цифровые регистраторы (ЦРАП) марки РП 4.06, а с 2001 года – РП 4.08 и РП 4.09(Люкс). Все указанные цифровые регистраторы имеют встроенную функцию ОМП. Разработанный компанией «Парма» алгоритм ОМП предназначен для определения поврежденного присоединения, типа короткого замыкания и расстояния до места повреждения при возникающих авариях на линиях электропередачи (ЛЭП) с классами напряжения 35 кВ и выше.

В соответствии с принципами функционирования алгоритм процедуры ОМП можно разбить на последовательно исполняемые этапы:

1. Чтение данных о параметрах ЛЭП, охваченных ЦРАПом.

2. Поиск расчетного интервала.

При этом определяется начало аварии и окончание различного рода переходных процессов, а также начало и конец установившегося аварийного режима.

3. Фильтрация, определение векторов и расчетные преобразования в симметричные составляющие.

4. Определение поврежденного присоединения.

Для каждой ЛЭП вычисляются симметричные составляющие фазных токов. При этом поврежденной считается линия с наибольшей несимметрией токов.

5. Определение типа короткого замыкания (КЗ) и поврежденных фаз.

Определение вида КЗ осуществляется при помощи сопоставительного анализа векторов токов поврежденной ЛЭП в симметричных координатах. Выявление поврежденных фаз осуществляется путем проверки фазовых соотношений между токами нулевой, прямой и обратной последовательностей, а также сравнительным анализом амплитудных значений фазных токов.

6. Определение места КЗ.

В соответствии с выявленным видом повреждения выполняется поиск места КЗ для поврежденной ЛЭП.

Описанный алгоритм ОМП реализован в виде процедуры, которая входит в состав информационно-технического обеспечения цифрового регистратора и осуществляет решение в реальном времени с выводом результатов на жидкокристаллический индикатор ЦРАПа, что, в свою очередь, позволяет в максимально сжатые сроки найти место, где произошло короткое замыкание. В данном случае расчет расстояния до места КЗ происходит автоматически, без участия персонала, с использованием результатов односторонних измерений. При реализации алгоритма и методов ОМП с применением односторонних замеров приняты следующие допущения:

a) переходное сопротивление в месте КЗ считается активным;

b) упрощенный учет ответвлений (отпаек).

Наличие подпитки со стороны потребительской нагрузки (отпайки) в точке между цифровым регистратором и местом КЗ приводит к распределению токов в электрической сети, которые невозможно учесть при одностороннем замере;

c) для исключения дополнительной фазовой погрешности регистрируемых сигналов ЛЭП, находящихся в «коридоре», необходимо, чтобы регистрируемые сигналы данных присоединений приходили на один цифровой регистратор;

d) для обеспечения приемлемой точности определения места КЗ на контролируемых присоединениях необходима регистрация всех фазных напряжений и, по крайней мере, три тока из набора Iа, Iв, Iс, I0;

e) описание параметров ВЛ должно соответствовать реальной схеме электрической сети на момент выполнения ОМП.

Точность ОМП в первую очередь зависит от адекватности модели контролируемых ЛЭП, т.е. от точности задания их параметров и соответствия их реальным параметрам (удельным сопротивлениям) в момент расчета места КЗ. Данное условие обусловлено невозможностью оперативного изменения параметров ЛЭП с использованием встроенной в ЦРАП процедуры ОМП.

Для реализации решения задач ОМП в полной мере все выпускаемые компанией «Парма» регистраторы сопровождаются прикладным программным обеспечением Transcop, позволяющим произвести расчет по осциллограмме аварийных процессов. Процедура ОМП в составе Transcop осуществляет:

- вычисление места повреждения при оперативном изменении параметров линий;

- автоматическое определение или непосредственное задание поврежденной ЛЭП;

- автоматическое определение или принудительное задание интервала установившегося КЗ;

- вывод результатов расчета с различной степенью детализации;

- экспорт параметров ВЛ в текстовый файл.

Кроме того, пользователям предоставляется подробнейшая справочная система, освещающая назначение и область применения программы, а также принципы функционирования и приемы работы с процедурой ОМП.

Рассмотрим результаты работы процедуры ОМП на примере аварийной осциллограммы, изображенной на рисунке.

На рисунке 1 изображено изменение токов на двухцепной линии при каскадном возникновении однополюсного КЗ (А, 130 км) на Л-375 с последующим успешным циклом ОАПВ. Дальнейшее развитие аварии происходило с отключением трех полюсов воздушного выключателя Л-374 при двухфазном (ВС) КЗ. В заключительной стадии процесса возникли последовательно междуфазные КЗ – фаз АВ (150 опора, 140 км) и ВС на Л-375 и Л-374 соответственно. Результаты работы алгоритма ОМП, показаний фиксирующих приборов и непосредственного обхода Л-374, Л-375 эксплуатационно-техническим персоналом сведены в статистическую таблицу.

Сравнительный анализ данных таблицы показывает, что во всех рассматриваемых случаях разработанная функция ОМП имеет приемлемую точность, значительно лучшую, чем при использовании различного рода фиксирующих приборов (графа 5 таблицы результатов). В значительной мере данные результаты обусловлены использованием адекватного математического аппарата и высококлассных численных методов, что в свою очередь позволило практически исключить лишь методическую составляющую (графа 3 таблицы) погрешности определения места КЗ. В то же время достаточно велико влияние на точность ОМП инструментальной погрешности (графа 4 таблицы), обусловленной вторичными преобразователями (измерительными трансформаторами, датчиками и т.п.). Для решения данной проблемы необходимо применение технологии адаптивного моделирования элементов электрической сети. В частности, данный адаптивный метод позволяет на основе результатов непосредственного обхода ЛЭП скорректировать ее параметры, которые в конечном итоге учитывают влияние инструментальной погрешности.

В настоящее время компанией «Парма» ведется совершенствование алгоритма определения места КЗ по двум направлениям:

- разработка алгоритма адаптивного моделирования;

- разработка и программная реализация методов, использующих результаты двухсторонних замеров.

Решение данных задач позволит полностью исключить влияние как методической, так и инструментальной составляющих погрешности и, соответственно, существенно снизить затраты на поиск мест КЗ и повысить оперативность устранения аварий. Новые версии программного обеспечения рассылаются бесплатно пользователям цифровых регистраторов серии РП4.06, РП4.08 и РП4.09.

Выводы:

1. В целях снижения времени ликвидации аварий, а также для повышения уровня эксплуатации энергообъекта в целом, все современные цифровые осциллографы должны иметь встроенную функцию ОМП, автоматически исполняемую в режиме реального времени. Полученный с ЖКИ цифрового регистратора результат должен служить ориентиром для ремонтно-технического персонала.

2. Для проведения более глубоких, детальных исследований в состав прикладного программного обеспечения должна входить процедура ОМП с расширенными возможностями, которые, в частности, позволяют произвести пересчет параметров электрической сети, а также применить более совершенные алгоритмы, использующие результаты измерений с двух сторон.



Литература

1. Айзенфельд А.И. Алгоритмические погрешности определения мест повреждения воздушных линий 110-750 кВ. – Электрические станции, 1998, № 7.

2. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. Под ред. Шалыта Г.М.. М.: Энергоатомиздат, 1983.

3. Аржанников Е.А., Чухин А.М. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи. – М.: НТФ «Энергопресс», 1998.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 10 (26) октябрь 2002 года:

  • Иран: Каспий: «делить по справедливости»

    Иран выступил против соглашений о разделе Каспия, которые Россия заключила с двумя прикаспийскими странами по формуле «Делим дно - вода общая», сообщает Иран. Ру. Представитель правительства Ирана заявил, что при проведении морских границ нужно учитывать интересы всех прибрежных государств. Напомним, что в апреле этого года «каспийская пятерка» - Россия, Казахстан, Азербайджан, Туркмения и Иран - не смогла прийти к единому мнению о ра...

  • ОЯТ – сырье для энергетики будущего

    Еще недавно про ОЯТ - облученное ядерное топливо - мало кто был наслышан. О том, что это такое, знали лишь специалисты в области атомной энергии. В повседневный обиход это понятие вошло весной 2001 года, когда в Государственной думе началось обсуждение поправок к законам «Об охране окружающей природной среды» и «Об использовании атомной энергии». Тогда стараниями отдельных политиков, в основном, от «зеленых», обществу была навязана диск...

  • ТЭЦ дешевле, чем АЭС

    По данным международной экологической организации «Greenpeace», за последнее время было построено еще 42 АЭС и порядка 142 объектов находятся на различных этапах строительства. Количество радиоактивных отходов от АЭС к 2020 году может удвоиться и достигнуть 500 тыс. тонн. Наиболее стремительно отрасль атомной электроэнергетики развивается в Азии, в результате чего возрастает вероятность превращения этого региона в ядерную «сверхдержав...

  • Основные аспекты определения мест коротких замыканий на высоковольтных линиях электропередачи

    Основной причиной возникновения электромагнитных переходных процессов в электроэнергетических системах являются преимущественно короткие замыкания, которые в свою очередь являются результатом нарушения изоляции электрического оборудования (в частности, высоковольтных линий электропередачи), вызванного различными причинами – перенапряжениями или непосредственно механическими повреждениями. В зависимости от места и продолжительности повре...

  • Внимание: конкурс!

    Сотрудникам научно-исследовательских институтов и проектных организаций, российским промышленникам, частным изобретателям. Газета «Энергетика и промышленность России» объявляет конкурс на лучший информационный материал на тему «Новые российские технологии: разработки и исследования». Условия конкурса: 1. Объем материала не должен превышать 10 000 знаков (одна полоса газеты). Редакция оставляет за собой право сокращать объем публик...