Автореферат (Современные средства противоаварийного управления объединенными энергосистемами), страница 7

Острота этой проблемы еще более возросла в последнеевремя в связи с общим спадом электропотребления и, как следствие, со снижениемпотоков активной мощности при значительной недокомпенсации реактивноймощности сетей 330-750 кВ. В связи с таким положением в большинствеобъединённых энергосистем (ОЭС) России сложилось крайне тяжелое положение снадежностью и чувствительностью основных (дифференциальных) защит воздушныхлиний электропередачи системообразующей сети 500-750 кВ – минимальные токисрабатывания защит составляют около 0,7-1,0 о.е.

Кроме этого проблему надежностисовременных микропроцессорных систем дифференциальной защиты усугубляетбольшая номенклатура и разнообразие применяемых устройств (полукомплектов), атакже недостаточный опыт (срок) эксплуатации цифровых защит и отсутствиенаучно-обоснованного подхода к выбору (расчету) их параметров срабатывания.29В связи с вышеперечисленными негативными факторами участились случаинеселективного срабатывания защиты, сопровождающиеся перегрузкой линий болеенизкого класса напряжения, входящих в контролируемые сечения, что, в конечномсчете,можетвызватьнарушениеустойчивостипараллельнойработыэнергообъединений. Только за 2016-2017 годы в Национальной энергетическойсистемеРоссиизафиксированоболее20случаевотказапродольнойдифференциальной защиты, обусловленных её недостаточной чувствительностью илинеселективным срабатыванием.Поэтому содержание этой главы диссертационной работы посвящено созданиюсовременных микропроцессорных средств защиты, обладающих наибольшейчувствительностью, быстродействием и селективностью протяженных межсистемныхЛЭП.

Эти разработки помогут в дальнейшем для промышленного применения создатьцифровые системы с минимальным током срабатывания 0,1I ном и быстродействиемоколо 20 мс, что позволит повысить устойчивость энергообъединений, отдельныхэнергосистем, снизить до минимума объем повреждений оборудования. Для решенияэтих задач в главе исследован и в результате численных экспериментов обоснованспособ обеспечения селективности и повышения чувствительности продольныхтоковых дифференциальных защит воздушных линий электропередачи сверхвысокогокласса напряжения, в основе которого динамическая коррекция характеристикисрабатывания защиты токамисмещения(рису-нок 16), вычисляемых вдополнительныхпроцессорныхмикромодуляхпри их подключении кРисунок 16 – Схема формирования коррекционных сигналовтрансформаторамженияTV1).напряФазныенапряжения преобразуются с помощью датчиков напряжения 15 и измеряются в АЦП(17).

Алгоритм нестационарного фильтра зарядного тока ЛЭП реализуется вфункциональном блоке 25 в соответствии с ниже изложенным его математическимописанием.Длянастройкиобъемакоррекциипредусмотренблокзаданиякоэффициента КС. Формируемые таким образом коррекционные сигналы передаютсяв схему основного алгоритма защиты (МП РЗА 1, 2). Воспроизведение мгновенныхфазных токов смещения iф С (t) ЛЭП производится с использованием одного изуравнений:30iф C (t )  Cф   duф (t ) / dt  ;iф C (t )  u  Cф  uф im (t ) ,(11)где СФ – фазная ёмкость ВЛ относительно земли, Ф; u - мгновенная частотааналитического сигнала напряжения электрической сети, вычисляемая по (5), рад/с;uф (t ) , uф im (t ) - сигналы фазных напряжений и их ортогональные дополнения (поГильберту), В.Напомним,чтоиспользуемыевсхемеадаптивныхформирователейкоррекционных сигналов фазные ёмкости CФ вычисляются с помощью методовидентификации динамических систем, рассмотренных ранее в главе 2.

Обоснование ивыбор одного из двух (11) предложенных автором способов фильтрации токовсмещения линий электропередачи выполнены в результате многочисленныхрасчетных исследований с оценкой погрешности фильтрации токов смещения. Всвязи с тем, что применение способа коррекции с контролем первых производныхфазныхнапряженийduф (t ) / dtможетпривестикглубокому(болеечемполуторакратному) неселективному переторможению при КЗ в дальнейшем вдиссертации исследуется фильтр, базирующийся на контроле ортогональныхдополнений фазных напряжений uф im (t ) . Результаты оценки его эффективности приисследовании задачи повышения чувствительности и быстродействия продольнойтоковой защиты отражены в таблице 5.Таблица 5 – Параметры срабатывания защиты фазы С при включении ВЛ икоротком замыкании фаз А и В вблизи шин противоположной подстанцииПараметры срабатыванияПараметры срабатыванияв режиме ХХв режиме КЗКоэффициент Ток срабатывания Коэффициент Ток срабатываниякоррекции КС, о.е.

защиты IСЗ, о.е. коррекции КС, о.е. защиты IСЗ, о.е.>10,1( > 2) *≥ 0,8( > 1)0,20,2(0,82) * 0,10,1≥ 0,5( ≥ 0,85) 0,30,065(-)0,15≥ 0,15 ( ≥ 0,8)0,400,18(0,44)00,20,51(0,7)(0,57)≥ 0,50,1≥ 0,210,20,5≥ 0,080,2500,09(0,24)00,28(0,39)(0,33)0,1( ≥ 0,3)0,3(0,08)0,2Примечание *. В скобках указаны соответствующие параметры срабатывания защиты для ВЛбез шунтирующих реакторов (ШР)КоэффициентторможенияКТ, о.е.Из анализа представленной таблицы следует, что при отсутствии коррекциирабочих(КС = 0 о.е.)итормозных(КТ ≤ 0,1 о.е.)сигналовзащитыВЛсшунтирующими реакторами (ШР) не возможно одновременно удовлетворить31требованияпообеспечениюеёнормативнойчувствительности(IСЗ ≈ 0,51 о.е., таблица 5) и селективности в режимах включения на холостой ход. Вслучае некомпенсированной ВЛ (без ШР) чувствительность защиты еще хуже –минимальное значение тока срабатывания около 0,7 о.е.

(таблица 5). Коррекциярабочих сигналов в объеме 80..100 % наиболее эффективна при пониженном уровнетормозного сигнала (КТ ≤ 0,2 о.е.). Адаптивный способ коррекции с контролемортогональных дополнений фазных напряжений uф im (t) на шинах противоположнойподстанциипозволяетполучитьминимальныетокисрабатываниязащитыIСЗ min ≈ 0,1 о.е. и коэффициенты торможения КТ ≤ 0,1 о.е.Этим условиям нормативной чувствительности и селективности соответствуетпространство параметров срабатывания защиты для которых белая поверхностьпревалирует над затененной для поврежденных фаз (фаза А, рисунок 17, а).а) ток срабатывания защиты фазы Aб) ток срабатывания защиты фазы CРисунок 17 – Токи срабатывания защиты фаз A (а) и C (б) в пространстве параметров КТ иKС при включении линии на холостой ход (затененная поверхность) и в режиме короткогозамыкания фаз A и B (белая поверхность)Селективная работа измерительных органов неповрежденных фаз (фаза С,рисунок 17, б)характеризуетсяпротивоположнымиусловиямирасположенияповерхностей.

С учетом сложности восприятия новых принципов расчета параметровсрабатываниятоковыхпродольныхдифференциальныхзащитавторомвзаключительной части четвертой главы изложено математическое описание методикивыбора параметров срабатывания (IСЗ min, КТ, КС) усовершенствованных продольныхтоковых дифференциальных защит с динамической коррекцией их рабочих итормозных сигналов. Тогда, векторные функции селективности защиты в режимаххолостого ходаWIСЗ селект.

ХХи короткого замыкания WIСЗ селект. КЗ(рисунок 18)описываются выражениями (с пояснениями только для фазы A): K K AI СЗKCХХ maxWIСЗ селект. ХХ  I СЗ min  max I СЗ ХХ maxBCI СЗХХ maxCC0,(12)32KKII K K AAI СЗK T , K C  I СЗKCКЗ minХХ maxWIСЗ селект. КЗ  min I СЗ КЗ minBCI СЗКЗ minT, KCT, KCBСЗ ХХ maxCСЗ ХХ maxC 0,(13)CAгде I СЗ, A- соответственно максимальные и минимальные величиныХХ max I СЗ КЗ minтока срабатывания защиты фазы A в режимах ХХ или КЗ, о.е.Требования к защите по условиям заданной чувствительности (Кчувств.зад.)относительно искомой уставки (IСЗ min) описываются векторной функцией:WIСЗ чувств.

КЗ minI СЗKT , KCКЗ minI СЗ min Кчувств. зад. 0,(14)Рисунок 18 – Область селективности (штрихпунктирная линия), чувствительности(штриховая линия) и характеристика (сплошная линия) максимальной селективности ичувствительности защиты в пространстве параметров торможения (КТ) и коррекции (KС)Апробация разработанных автором методических указаний выполнена врезультате расчета минимального тока срабатывания защиты, коэффициентовторможения и компенсации токов смещения с использованием градиентногочисленногометода(рисунок 18).Абсолютнаяселективностьзащиты,характеризующаяся нулевым значением минимального тока срабатывания (IСЗ min = 0),достигается при 100-120 % коррекции рабочих сигналов (рисунок 18, область малыхKT = 0-0,2 о.е.). Из анализа рисунка 18 следует, что нормативная чувствительностьдостигается при коэффициенте торможения КТ ≤ 0,2 о.е.

и коэффициенте (Kμ, KС)коррекции равном 0,70-1,25 о.е. Увеличение коэффициента торможения более чемKT = 0,35-0,40 о.е. приводит к сужению области селективности (рисунок 18).В пятой главе отражены результаты выполнения разработки и исследованиясовременных средств противоаварийной автоматики ликвидации асинхронныхрежимов (АЛАР) при потере возбуждения генераторов и автоматики предотвращениянарушения устойчивости (АПНУ) межсистемных линий электропередачи.33Современное развитие энергетических систем характеризуется включениемманевренных и мощных блоков на параллельную работу с ранее введеннымиагрегатами электрических станций и крупных энергообъединений.

В пределахобъединенных энергосистем отдельные станции и даже части энергосистем могутнаходиться на значительном "электрическом" удалении друг от друга. В системахпростой структуры асинхронные режимы, как правило, обусловлены выпадением изсинхронизма одного из генераторов. Однако, в связи с созданием объединенныхэнергосистем с развитой схемой электросети условия ресинхронизации послевозникновенияасинхронного режимаоказалисьдовольносложнымиинеблагоприятными. Более того, при асинхронных режимах в сложных системахвыявились явления и процессы, не свойственные системам простой структуры. Ихглавной особенностью является возможность возникновения асинхронного режимамногих источников, вследствие дополнительных нарушений устойчивости.В связи с этим в этой главе автором диссертации делается многостороннееописание асинхронных режимов, возникающих в объединенных энергосистемах поразным причинам.