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 «Усовершенствование органа манипуляции ДФЗ с целью определения повреждённых фаз». Авторы данной статьи являются сотрудники компании Релематика: Маслов А.Н., Мартынов М.В., Смирнова И.В.
Аннотация. Предложена модификация дифференциально-фазной защиты, позволяющая определить повреждённый контур линии электропередачи с использованием ВЧ канала. Определение повреждённого контура достигается за счёт использования в органе манипуляции фазных токов вместо тока манипуляции, используемого в традиционном исполнении.
Дифференциально-фазная высокочастотная защита основана на сравнении фаз токов по концам защищаемой линии [1]. При этом происходит сравнение фаз не истинных токов, протекающих по концам линии электропередачи, а фаз токов манипуляции, рассчитываемых в общем случае по выражению:
Im = k1I1 + k2I2 + k0I0.
Такой подход хорошо себя проявил при решении задачи определения положения повреждения – в защищаемой зоне или вне её, однако делает затруднительным реализацию избирателя повреждённых фаз с применением только лишь ВЧ канала. В связи с этим, на линиях СВН, где необходимо при однофазном КЗ отключать только повреждённую фазу, ДФЗ работает совместно с внешним избирателем повреждённых фаз. В данной работе приводится модификация ДФЗ, которая способна определить повреждённый контур без использования дополнительных избирателей.
Для проверки алгоритма в программном комплексе Matlab/Simulink собрана имитационная модель линии с двухсторонним питанием (рис. 1), позволяющая моделировать различные виды внутренних и внешних коротких замыканий. Выходными величинами имитационной модели являются фазные токи по концам защищаемой линии электропередачи.
Рис. 1. Имитационная модель линии электропередачи
В отличии от классической реализации ДФЗ, при работе по рассматриваемому алгоритму, полукомплекты по концам линии работают по принципу «ведущий-ведомый». При возникновении повреждения происходит срабатывание пусковых органов, и «ведущий» терминал начинает посылать ВЧ-сигнал на удалённый полукомплект длительностью T1. По заднему фронту этого сигнала происходит требуемая в дальнейшем синхронизация работы полукомплектов, которую невозможно осуществить только лишь по срабатыванию пусковых органов. После этого в течении времени T2 «ведущий» полукомплект формирует ВЧ-сигнал используя только лишь ток фазы А, в свою очередь «ведомый» полукомплект производит сравнение принимаемого ВЧ-сигнала с сигналом, полученным из наблюдаемого тока фазы А. Если фазы токов отличаются на величину уставки, можно говорить о том, что фаза А является повреждённой и при срабатывании отключающих органов можно произвести отключение повреждённой фазы. В этом случае по истечении времени T2 «ведомый» полукомплект в течении времени T3 будет формировать ВЧ-сигнал, принимая который «ведущий» полукомплект также сможет оценить является ли фаза А повреждённой. После этого аналогичная процедура будет выполнена для фаз В и С. Данный процесс является цикличным и повторяется до тех пор, пока пусковые органы находятся в сработавшем состоянии. Отключение повреждённой фазы, например, фазы А может быть выполнено сразу после проверки алгоритмом фазы А, либо по окончанию цикла проверки всех фаз.
Очевидно, что время выявления повреждения для различных фаз неодинаково, также как и неодинаково время выявления одного и того же КЗ разными полукомплектами. На рисунке 2а показана разновременность определения повреждения фазы А, где IAr, А – ток фазы А «ведомого» полукомплекта; FAs – сигнал выявления повреждения «ведущим» полукомплектом; FAr – сигнал выявления повреждения «ведомым полукомплектом.
На рисунке 2б проиллюстрирована работа алгоритма при повреждении фазы В, где HF1 – ВЧ-сигнал «ведущего» полукомплекта, HF2 – ВЧ-сигнал «ведомого» полукомплекта, Signal – сигнал, формируемый «ведомым» полукомплектом, требуемый для сравнения с ВЧ-сигналом, полученным от «ведущего» полукомплекта.
Рис. 2. Иллюстрация работы алгоритма
Литература
[1] Чернобровов, Н.В., Семёнов, В.А. Релейная защита энергетических систем: учеб. пособие для техникумов. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 800 с.
