Диссертация (1143218), страница 30
Текст из файла (страница 30)
В обоих случаях восстановление (расчет) ёмкостного тока линииэлектропередачипроизводитсяпринеучетеволновыхсвойствираспределённости параметров линии с использованием её эквивалентнойфазной ёмкости Сфазн., которая может быть вычислена или определена посправочным данным. Основные отличия в реализации фильтров заключаютсяв способе контроля напряжения (рисунки 4.7 и 4.10).Вструктурнойдифференцированиесхемерисунка 4.7фазногонапряжения.осуществляетсяДанныйчисленноеспособнаиболееэффективен для повышения чувствительности и селективности защитылинии в режимах её включения на холостой ход.Рисунок 4.7 – Схема фильтра фазного зарядного тока линии с контролем производнойфазного напряженияРасчётные характеристики изменения тока срабатывания защиты(штрихпунктирная и штриховая линии, характеристики 2, 3), а такжедифференциальногоизображенынасигнала(сплошнаярисунках 4.8, 4.9.Ввидулиния,характеристика 1)ограниченийпообъемуиллюстративного материала на этих рисунках отражено изменение толькоодного, наиболее характерного фазного тока срабатывания защиты,определяемого по выражениям (4.6) - (4.8).
Поскольку ток фазы С имеетнаибольшие из трех фаз значения для режима включения ВЛ на холостойход, его расчетные зависимости отражены на рисунке 4.8.210Соответственно для оценки селективности и чувствительности врежиме междуфазного (AB) короткого замыкания наиболее характернымиявляются расчетные осциллограммы дифференциального тока фазы B(рисунок 4.9) c меньшими по сравнению с фазой А величинами.Изменение тока срабатывания защиты при контроле производнойнапряжениясоответствуетрисунки 4.8, 4.9).привноситхарактеристикам 3Практическаязначительныереализациятрудности,этойсвязанные(штриховаясхемыслиния,(рисунок 4.7)необходимостьюповышения частоты дискретизации по времени (опроса АЦП), а также собеспечением селективности срабатывания защиты при внутренних короткихзамыканиях. Как следует из представленной на рисунке 4.9 характеристики 3,применение рассматриваемого способа коррекции, может привести кглубокому (более чем полуторакратному), неселективному переторможениюпри коротких замыканиях.Рисунок 4.8 – Изменение тока срабатывания защиты фазы С в режиме включения линииэлектропередачи на холостой ход со стороны подстанции SS1 при отсутствии(1, сплошная линия) и наличии (2, штрихпунктирная линия, рисунок 4.10 и 3, штриховаялиния, рисунок 4.7) коррекционных сигналов211Рисунок 4.9 – Изменение тока срабатывания защиты фазы B в режиме внутреннегодвухфазного (AB) короткого замыкания вблизи шин подстанции SS2 в схемеодностороннего питания при отсутствии (1, сплошная линия) и наличии(2, штрихпунктирная линия, рисунок 4.10 и 3, штриховая линия, рисунок 4.7) коррекцииЕдинственнымидопустимостьмероприятиями,этогометодапозволяющимиформированияобосноватькоррекционныхсигналов,являются введение блокировки, после успешного включения линии нахолостой ход или введение ограничения его времени работы в циклеопробования.
С учетом неопределенности критериев успешного включениялинии, а также сложностями реализации логики органа блокировки этотвопрос в диссертации не рассматривается и может являться предметомбудущих, перспективных исследований.Альтернативнымявляетсяприменениенелинейныхфильтровёмкостного тока линии, реализуемых по схеме рисунка 4.10, согласнокоторой вычисление ёмкостного тока производится по выражению:iф C (t ) u Cф uф im (t )(4.9)где u - мгновенная частота аналитического сигнала напряженияэлектрической сети, вычисляемая по выражениям (1.47) – (1.57), рад/с;212uф im (t ) - мнимая часть (ортогональное дополнение по Гильберту)аналитического сигнала фазного напряжения, В.Рисунок 4.10 – Схема фильтра тока смещения ЛЭП с контролем ортогональныхдополнений по Гильберту для фазных (показано только для фазы A) напряженийВ данной схеме для получения мнимой части u A im (t) аналитическогосигнала фазного (на рисунке показано на примере фазы A) напряженияиспользуется фильтр Гильберта [190, 191], который физически не реализуем.Тем не менее, применение его в практике цифровой обработки сигналовшироко известно [43, 44, 63, 117].
На выходе фазоповоротного звена 2(рисунок 4.10) формируется ортогональное дополнение u A im (t) напряженияфазы A со смещением мгновенной спектральной плотности S (ω) надевяносто градусов. Измерение мгновенной частоты (блок 1, ФМЧ,рисунок 4.10) также производится с помощью преобразования Гильберта ифильтра симметричных составляющих по выражениям (1.47) – (1.57).Исследование, оценка эффективности и рекомендации по применениюфильтра (измерителя) мгновенной частоты рассмотрены ранее.Характерные цифровые осциллограммы при введении коррекциисигналов по схеме рисунка 4.10 показаны штрихпунктирными линиями(характеристики 2)срабатыванияназащитырисунках 4.8приикоррекции4.9.еёАнализизменениядинамическихтокасвойствсиспользованием фильтров тока смещения (рисунки 4.6 и 4.10) показал, чтопредлагаемый способ может быть эффективен во всем многообразиирежимов работы межсистемных линий электропередачи при правильном иобоснованном выборе параметров срабатывания дифференциальной защиты.213Далее будет выполнена оценка эффективности разработанного авторомспособа формирования дополнительных коррекционных сигналов.4.4.
Оценкаэффективностикоррекциидинамическихсвойствдифференциальной защиты межсистемных линий электропередачи сиспользованием фильтров тока смещенияВ современной практике проектирования электроэнергетическихсистем для повышения величины обменной мощности по межсистемнымлиниям электропередачи могут применяться принципиально разные средства[17, 33, 118, 119]компенсациипродольно-поперечногоспособаихкоммутации. Естественно, что способ включения компенсирующей силовойэлектроустановки накладывает некоторые особенности на проектируемуюсистемузащитылинии,которыемогутпривестикотсутствиюунифицированных проектных решений. Указанные трудности ещё болееосложнилисьсэлектропередачивнедрениемуправляемыхвысоковольтных(FACTS).Применениесиловогосистемуправляемогооборудования при отсутствии практики проектирования и достаточногоопыта его эксплуатации привело к созданию ряда уникальных в своем родесистемкомплекснойзащитыиавтоматики.Дляобобщениявсехформулируемых в работе рекомендаций и распространения их применениядля межсистемных линий электропередачи 330-750 кВ различной структурыв работе произведен выбор наиболее характерных схем с воздушнымилиниями,оснащеннымисиловымиэлектроустановкамикомпенсациипродольно-поперечного подключения, а также выполнено их исследование внаиболеетяжелых(сточкизренияобеспечениячувствительности,селективности и быстродействия) режимах работы дифференциальнойзащиты.214Согласно[33], степень продольнойкомпенсациииндуктивногосопротивления современных межсистемных ЛЭП составляет 30-35 %, чтодля линии 500 кВ протяженностью 600 км соответствует фазной ёмкости58,2 мкФ.
В современной практике [33] для этой цели применяются какуправляемые, так и неуправляемые УПК. В обоих случаях их применениеимеет недостатки, обусловленные в основном, повышением уровня токовкороткого замыкания, снижением пределов по передаваемой мощности вдинамических режимах, возможностью возникновения перенапряжений, атакжерезонансных(втомчислеферрорезонансных)явленийвтрансформаторах и др.
Устранение вышеперечисленных недостатков можетбыть достигнуто при ужесточении технических требований к организациизащитных мероприятий и к системе релейной защиты и автоматики.Всвоюочередь,проводясопоставительныйанализвлиянияшунтирующих реакторов (ШР) на уровень токов включения линии, следует,безусловно, отменить эффективность их применения с точки зренияповышениячувствительностиодностороннимпитаниемзащиты.приВкороткихтожевремязамыканияхвсхемахвблизисшинпротивоположной подстанции поперечное включение ШР приведет кнекоторому увеличению токов вследствие образования параллельной(относительно места повреждения) электрической цепи.
Особенно ярко этотэффект проявляется при междуфазных коротких замыканиях на землю.С учетом этого в работе приняты две базовые расчетные конфигурациимежсистемных линий электропередачи: некомпенсированная воздушнаялиния 500 кВ протяженностью 600 км (с удельными параметрами прямойпоследовательности[106]bС уд = 3,64 мкСм/км)иrуд = 0,0273 Ом/км;аналогичнаялинияxL уд = 0,304 Ом/км;электропередачиснерегулируемыми ШР номинальной мощностью 180 МВА.Первая структура расчетной схемы характеризуется наибольшимибросками токов включения на холостой ход.
Вторая расчетная схеманаиболееактуальнадляоценкичувствительностииселективности215дифференциальной защиты в режимах короткого замыкания. Схемы сустройствамипродольнойкомпенсациихарактеризуютсянесколькоменьшими токами включения, а также большим уровнем токов короткогозамыкания. Приведенные качественные оценки уровней токов в схемах сУПКбудутсоответствоватьоблегченнымусловиямобеспечениячувствительности и селективности защиты.
В связи с этим далее висследованиях проведён сопоставительный анализ и оценка эффективностикоррекционных сигналов для вышеуказанных двух базовых расчетныхконфигураций протяженных линий электропередачи.Системы регулирования УШР с подмагничиванием в силу своегоосновного предназначения управления статическими режимами имеютсущественное запаздывание (до 0,25 - 0,30 с, [33]) и, в конечном счете,оказывают слабое влияние на начальную стадию электромагнитногопереходного процесса (в интервале времени 0,1 - 0,2 с, когда может ложносрабатывать защита) при включении линии на холостой ход. Поэтому внастоящем исследовании для анализа используется одна из двух базовыхмоделей линии электропередачи с оснащением последней неуправляемымишунтирующими реакторами.Все рассмотренные ранее функциональные схемы коррекционныхсигналов дифференциальной защиты повышают эффективность её работы,применимыквоздушнымлиниямэлектропередачиспродольно-поперечными компенсирующими средствами и могут найти свое применениена практике.
Исходными данными для их разработки и расчета являютсяпараметры защищаемого оборудования, в том числе характеристикинамагничивания трансформаторов тока всех его присоединений (выводов).Такжеважнымусловиемдостовернойработызащитыявляетсяиспользование высокоточных вторичных преобразователей тока [1-4, 174].Расчетные осциллограммы переходных процессов в измерительныхцепяхзащитыпринеуспешномопробованиитрехфазнойлинииэлектропередачи изображены на рисунках 4.11 – 4.15. Из представленных на216указанных рисунках расчетных осциллограмм нестационарных режимовизмерительныхоргановзащитынаиболеепоказательнымиявляютсядифференциальные токи поврежденных фаз в режиме короткого замыканиянашинахпротивоположнойнеповрежденнойфазыСподстанцииврежимеидифференциальныйхолостогоходаток(рисунок 4.13,таблица 4.2).Анализ представленных на рисунке 4.11 расчетных осциллограммпоказал, что для обеспечения селективной работы дифференциальнойзащиты линии необходима ее отстройка от тока включения 0,78 о.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
