8 (835) 224 06 50
English
Алгоритмическая модель длинной линии, как локатор замыкания на землю
Подробнее
Алгоритмическая модель длинной линии, как локатор замыкания на землю
Алгоритмическая модель длинной линии, как локатор замыкания на землю

Мы публикуем статьи наших сотрудников с молодежной конференции Академии электротехнических наук Чувашской республики (АЭН ЧР) «Электротехника, электроэнергетика, электромеханика  2018», в ходе которой были рассмотрены актуальные вопросы развития релейной защиты и автоматизации, например, прозвучал доклад на тему «Алгоритмическая модель длинной линии, как локатор замыкания на землю». Авторы данной статьи являются сотрудники компании Релематика: Чернов А.Ю., Белянин А.А., Лямец Ю.Я.

Аннотация. Рассматривается метод определения места замыкания в сетях среднего напряжения на базе применения разностных уравнений длиной линии путём анализа характеристики распределения напряжения.

Электроэнергетические системы 6-35 кВ, как известно, в большинстве своём работают с режимом изолированной или компенсированной нейтралью в целях уменьшения тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ), т.к. именно этот вид повреждения наиболее распространен на практике. Однако, сложность процессов при ОЗЗ, обусловленная разветвленной конфигурацией сетей, различием в заземлении нейтрали и рядом прочих факторов, привела к тому, что на сегодняшний момент нет надежного средства дистанционного определения мест замыканий на землю.

Цель данной работы заключается в построении простого и точного метода определения места повреждения. Известно, что в условиях металлического замыкания на землю наблюдается снижение напряжения поврежденной фазы до нуля в месте аварии. Следовательно, основой для формирования вывода о месте повреждения может стать поиск нулевых точек на характеристике распределения напряжения.

Особенностью предлагаемого метода является использование мгновенных величин, которые позволяют оперировать точным математическим описанием длинной линии [1] – разностными уравнениями (1), минуя энергозатратное и медленное выделение ортогональных составляющих, используемое в подавляющем большинстве реализаций алгоритмов определения местоположения повреждения.

Участок линии без потерь, представленный на рис. 1, описывается парой уравнений (1), на основе которых может быть построена алгоритмическая модель [2], преобразующая наблюдаемые электрические величины в начале участка в величины произвольного места.

2-5.jpg

Рис. 1. Модель участка линии без потерь     

u1(t) – RBi1(t) = u2(t – τ) – RBi2(t – τ)
                                                                           (1)
u2(t) + RBi2(t) = u1(t – τ) – RBi1(t – τ)

где RB = √(L0/C0) – волновое сопротивление линии, τ = l√(L0/C0) – время пробега волны вдоль линии, L0, C0 – удельные индуктивность и ёмкость, l – длинна линии.

Таким образом, локация повреждения в данном случае осуществляется в два этапа. На первом этапе по известным данным начала u1 и i1 при помощи алгоритмической модели рассчитывается напряжение u2 в каждой точке линии. На втором этапе строится распределение напряжения вдоль всей длины линии для конкретного момента времени. Из анализа полученной зависимости делается предположение о реальном месте повреждения.

Для проверки предложенного метода в программном комплексе MatLab/Simulink была построена имитационная модель двухфидерной сети, представленная на рис. 2. Параметры модели: линейное напряжение на шинах – 35 кВ, мощность нагрузки Pнг = 30 кВт, линии приняты одинаковыми, удельные параметры линий: R10 = 0,14Ом/км, L10 = мГн/км, C1= 380 нФ/км, R00 = 0,67 Ом/км, L00 = 4,5 мГн/км, C00 = 400 нФ/км; длина линий l = 20 км. На одном из присоединений в момент времени t = 0,2 с на расстоянии xf = 10 км моделируется однофазное замыкание фазы А на землю через переходное сопротивление Rf. Наблюдаются фазные напряжения на шинах и фазные токи в начале поврежденной линии.

2-6.jpg

Рис. 2. Имитационная модель сети

При помощи алгоритмической модели, построение которой подробно описано в [2], строится характеристика распределения напряжения поврежденной фазы вдоль линии для разных моментов времени: через 1,2,4 и 5 мс после возникновения замыкания на землю. На рис. 3 укрупненно приведена область скопления пересечений характеристик с осью абсцисс при металлическом замыкании. Из рисунка видно, что данные пересечения располагаются в непосредственной близости от места реального повреждения (xf = 10 км.).

2-7.jpg

Рис. 3. Характеристика распределения напряжения вдоль линии

Таким образом, полученные результаты подтверждают возможность применения данного способа для локации замыканий на землю.

Выводы

1. Метод обладает значительным быстродействием: локация места повреждения возможна уже через 1-5 мс после его возникновения.

2. Метод характеризуется достаточной точностью: при металлическом замыкании относительная погрешность определения места повреждения составляет порядка 0.06%, при величине переходного сопротивления 0.5 Ом – 1.25%.


Литература

1. Лямец Ю.Я., Белянин А.А., Воронов П.И. Анализ переходных процессов в длинной линии в базисе дискретного и непрерывного времени // Изв. Вузов. Электромеханика. 2012. №4. С. 11 – 16.

2. Лямец Ю.Я., Белянин А.А., Воронов П.И. Алгоритмическое моделирование фидера в переходном режиме // Изв. Вузов. Электромеханика. 2013. №5. С. 49 – 56.


Другие публикации
Новость
Способ защиты дальнего резервирования линий с большой двигательной нагрузкой
Устройства Быстродействующего автоматического ввода резерва
25.09.2019
Подробнее
Новость
Устройства Быстродействующего автоматического ввода резерва
Устройства Быстродействующего автоматического ввода резерва
07.11.2019
Подробнее
Новость
Комплексное тестирование цифровой подстанции с использованием симулятора RTDS
Комплексное тестирование цифровой подстанции с использованием симулятора RTDS
01.10.2020
Подробнее
Новость
Журнал «ЭЭПиР» №2 (59), март-апрель 2020г.
Приглашение на вебинар по ЦПС
14.05.2020
Подробнее
Новость
Приглашение на вебинар по ЦПС
Приглашение на вебинар по ЦПС
27.05.2020
Подробнее
Новость
Аттестация устройств РЗА: проблемы и решения
Аттестация устройств РЗА: проблемы и решения
01.06.2020
Подробнее