Диссертация (1143218), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Высокочувствительная и быстродействующая продольная токоваядифференциальная защита с адаптивной коррекцией рабочих итормозных сигналовРезультатытеоретическихиэкспериментальныхисследованийпоказывают, что использование ФТС в алгоритмах дифференциальной236защиты позволяет создать эффективное устройство с высокими показателямифункционирования.
Исходными данными для разработки и расчета являютсяэлектрические параметры защищаемого оборудования и характеристикинамагничиваниядостовернойтрансформаторовработызащитытока.являетсяТакжеважнымиспользованиеусловиемвысокоточныхвторичных преобразователей (датчиков) [174, 175] электрических сигналов.Все рассмотренные выше функциональные схемы коррекционныхсигналов дифференциальной защиты повышают эффективность её работы,применимыквоздушнымлиниямэлектропередачиспродольно-поперечными компенсирующими средствами и могут найти свое применениенапрактике.Наилучшимипоказателямипобыстродействию,чувствительности и селективности работы обладает вариант защиты, вкоторойдифференциальныйпервичныхтоков,атоккоррекцияформируетсяизрабочихтормозныхивосстановленныхсигналовосуществляется соответственно зарядными токами линии электропередачи итокаминамагничиванияТТплечзащиты.Торможениетокаминамагничивания трансформаторов тока становится особенно актуальным длядифференциальной защиты межсистемных ЛЭП в режимах короткогозамыкания вблизи шин мощных электрических станций.
В этих режимахвозможнобыстроенасыщениетрансформаторовтокавследствиезначительного уровня апериодической составляющей.Структурная схема усовершенствованной системы продольной токовойдифференциальной защиты силового электрооборудования (воздушныхЛЭП, трансформаторов) показана на рисунке 4.24. Схема включает в себяосновные микропроцессорные полукомплекты (МП РЗА 1 и МП РЗА 2),которые подключаются к соответствующим трансформаторам тока TA.1 иTA.2 со стороны эквивалентных энергосистем S1 и S2. Посколькуструктурнаясхемадополнительныезащитысодержит(Доп. МП РЗА 1, 2)основные(МП РЗА 1, 2)полукомплектыисполнения последующее изложение сделано относительноиидентичного237Рисунок 4.24 – Общая структурная схема усовершенствованной дифференциальной защиты с коррекционными сигналами238микропроцессорных модулей защиты, размещаемых на подстанцииSS 1. Описываемый ниже принцип действия основного (МП РЗА 2) идополнительного (Доп.
МП РЗА 2) полукомплектов защиты подключаемых кизмерительным трансформаторам со стороны шин противоположнойподстанции SS 2 полностью аналогичен.В составе каждого из основных полукомплектов имеются вторичныепреобразователи электрических сигналов тока (датчики тока i/u, блоки 1, 2,рисунок 4.24), к которым подключены модули АЦП (ADC - блоки 3, 4), атакже преобразователи интерфейсов связи (блоки 5, 6) и функциональныерешающиеблоки(микроконтроллеры).Всвоюочередьвкаждомфункциональном решающем блоке основного полукомплекта защиты(МП РЗА 1 или МП РЗА 2) при помощи блоков 7 - 14 реализуется основной(заданный производителем) функциональный алгоритм продольной токовойдифференциальной защиты. Для этого первоначально при помощи блоковмасштабирования (7, 8) осуществляется приведение измеренных с помощьюАЦП вторичных сигналов тока к первичным величинам.Информация об измеренных с противоположной стороны ЛЭП фазныхвторичных токах поступает в соответствующие функциональные блокиприведения (блок 8, рисунок 4.24) с помощью интерфейсов (блоки 5, 6) илиний (например, волоконно-оптических) связи.
После приведения фазныхсигналовтокаспомощьюблоков9(ФРС, рисунок 4.24)и10(ФТС, рисунок 4.24) производится формирование рабочих и тормозныхсигналов в соответствии со схемой подключения защиты (с учетомполярноститрансформаторовтока)изаложенногопроизводителемалгоритма торможения.Помимо этого в формирователи рабочих (ФРС) и тормозных (ФТС)сигналов посредством соответствующих (5/19 и 6/20) коммуникационныхинтерфейсов и линий связи от дополнительных модулей (Доп. МП РЗА 1 иДоп. МП РЗА 2)дляповышениячувствительностизащитымогутпередаваться коррекционные сигналы. Оценка эффективности такогоспособа была тщательно исследована и обоснована в этой и предыдущей239главах. Математическое описание алгоритмов их расчета и формированиявыполнено ниже: I Р I СЗ min K Т I Т Kμ Iμ ТТ ;НК I СЗ min I СЗ min KС IС ,где IР, IТ – соответственно(4.19)среднеквадратичныезначениярабочего и тормозного сигналов, А;НКIСЗ min , IСЗmin - соответственно среднеквадратичные значенияминимального тока срабатывания защиты с учетом и без учетакоррекции токами смещения ВЛ, А;КТ, Кμ, КС – соответственнопропорциональностикоэффициентыосновных(заданныхпроизводителем)тормозных сигналов, дополнительных сигналов торможениятокаминамагничиваниятрансформаторовтокаиIμ ТТкоррекционных сигналов токов смещения, о.е.;ΔIμ ТТ – среднеквадратичное значение разности фазных токовнамагничивания трансформаторов тока плеч защиты, А.IС – среднеквадратичное значение фазного тока смещения iС,вычисляемого по выражению (4.9), А.Изанализавыражений(4.19)следует,чтоприпомощифункциональных блоков 25, 26 в дополнительных микропроцессорныхмодулях реализуется алгоритм нестационарной фильтрации токов смещениявоздушной ЛЭП.
Для защиты силовых трансформаторов в этих блокахреализуется алгоритм нелинейной фильтрации их токов намагничивания. Егоисследование и научной обоснование выполнено в предыдущей главе. Длявычислениятоковтрансформаторов)Доп. МП РЗА 1смещенияВЛдополнительные(Доп. МП РЗА 2)(токовнамагничиваниямикропроцессорныедолжныбытьсиловыхполукомплектыподключеныксоответствующим измерительным трансформаторам напряжения TV 1 (TV 2,рисунок 4.24).Измерениемгновенныхвеличинфазныхнапряженийосуществляется с помощью модулей АЦП (блоки 17, 18), подключаемых к240вторичным преобразователям (датчикам u/u, блоки 15, 16) напряжения.Коррекция (линеаризация) динамической характеристики срабатываниязащиты (функциональные блоки 11, рисунок 4.24) производится с помощьювычисленных фазных токов смещения IC, которые передаются черезвнутреннюю информационную шину, интерфейсы (блоки 5/19 и блоки 6/20)и линии связи в основные полукомплекты МПРЗА 1 и МПРЗА 2.
Параметрыхарактеристикисрабатываниязащитыфункциональныхблоков 11основныхвзадаютсяпринастройкеполукомплектахМП РЗА 1(МП РЗА 2).Дополнительновфункциональныхблоках21, 23и22, 24вДоп. МП РЗА 1 (Доп. МП РЗА 2) может быть внедрен алгоритм нелинейнойфильтрации токов намагничивания измерительных трансформаторов токаTA.1 и TA.2 (рисунок 4.24). Вычисленные фазные токи намагничиванияизмерительных трансформаторов могут быть использованы для созданиядополнительных тормозных сигналов, которые особо эффективны в режимахнасыщения трансформаторов тока. Решение этой задачи подробно изложенов соответствующих публикациях автора и не является предметом настоящегодиссертационного исследования.
Кроме этого в этих же блоках с учетомзаданныхвфункциональныхпреобразователях21, 22характеристикнамагничивания TA.1 и TA.2 вычисляются фазные первичные токи состороны шин подстанций SS1 и SS2. Для этого от основных полукомплектов(МП РЗА 1, МП РЗА 2)вдополнительныемодули(Доп. МП РЗА 1иДоп.
МП РЗА 2) с использованием интерфейсов (5/19 и 6/20) и линий связипередаетсяинформацияосоответствующихизмеренныхзначенияхвторичных фазных токов.В конечном итоге рабочий и тормозной сигналы сравниваются варифметико-логическом устройстве блока 11. При выполнении условийсрабатывания защиты на выходе рабочего органа (блок 12) формируетсясигнал на отключение защищаемого силового электрооборудования. Дляповышениянадежностисхемадополненаблокомсамодиагностикизащиты 14. В данном блоке обрабатываются полученные коррекционные241сигналы (токи намагничивания измерительных и токи намагничиваниясиловых трансформаторов или токи смещения линий электропередачи) и вслучаях выявления возможного превышения допустимой погрешности,защита либо блокируется, либо переходит на стандартный (без коррекции)алгоритм работы.
Кроме этого в блоке 14 реализуются алгоритмыдиагностики целостности токовых цепей. При выявлении обрыва токовыхцепей действие защиты на отключение блокируется.4.7. Выводы по главе 41. Разработанаобобщеннаяструктурасовременнойпродольнойтоковой дифференциальной защиты с адаптивной коррекцией рабочих итормозных сигналов.Предложенинаучнообоснованновыйспособобеспеченияселективной работы современных систем дифференциальной защитывоздушных линий электропередачи с повышенной чувствительностью ибыстродействием. Разработанный автором метод основан на введениидополнительных сигналов, динамически корректирующих характеристикусрабатывания защиты.2. Выполнено исследование продольной дифференциальной защитывоздушной линии оснащенной средствами компенсации.Показано, что при отсутствии коррекционных сигналов (КС = 0 о.е.)рассчитанные по условиям селективности параметры срабатывания защитынеудовлетворяютнормативнымтребованиямеечувствительности(IСЗ min > 0,6 о.е., КЧ < 2,0 о.е., КТ = 0,65..0,85 о.е.), что подчеркивает малуюэффективность алгоритма торможения.
Отсутствие устройств компенсациизарядной мощности (ШР, УШР) только усугубляет проблему эффективностиприменения основных тормозных сигналов (КТ = 0,75..0,88 о.е.).3. Автором разработаны и обоснованы новые структуры и алгоритмыформирования коррекционных сигналов с использованием нестационарныхфильтров тока смещения воздушных линий электропередачи. Рассчитанные с242их помощью фазные токи смещения используются для динамическойкоррекции рабочих и тормозных сигналов продольной дифференциальнойзащиты.В результате сравнительного анализа цифровых фильтров токасмещения установлено, что лучшими показателями с точки зрения простотыреализации, чувствительности и быстродействия обладают фильтры, в основекоторых используется преобразование Гильберта. Все дальнейшие оценкиэффективности коррекции динамических свойств защиты получены при егоприменении.4.
Предложениусовершенствованныйобоснованрасчетнымисамонастраивающийсяисследованиямиметоддинамическойкоррекции характеристики срабатывания дифференциальной защиты.Использование коррекции рабочих сигналов в объеме 80..100 %наиболее эффективно при пониженном уровне (КТ = 0,1..0,2 о.е.) тормозногосигнала. Применение адаптивного способа позволяет получить минимальныетоки срабатывания IСЗ min ≈ 0,1 о.е. и коэффициенты торможения КТ0,1о.е.5. Выполнено математическое описание оптимизационной задачиопределения параметров срабатывания (IСЗ min, KT и КС) чувствительнойпродольной токовой дифференциальной защиты с адаптивной коррекциейрабочих и тормозных сигналов.В результате апробации этой методики показано, что абсолютнаяселективностьзащиты,характеризующаясянулевымзначениемминимального тока срабатывания (IСЗ min = 0), достигается при уровнекоррекционных сигналов 100-120 % и более (КС ≥ 1,2 о.е.).6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
