Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы обучениея релейной защиты 11
1.1 Основные понятия и определения 12
1.2 Постановка задачи 13
1.3 Понятие прямого и обратного преобразования комплексной величины 15
1.4 Понятие граничных режимов 21
1.5 Закономерности на границах 25
Глава 2 Применение методов обучения для дистанционной защиты 29
2.1 Объектная область имитационной модели линии с двухсторонним питанием, наблюдаемой с одной стороны 29
2.2 Объекты обучения 32
2.3 Методика обучения реле 33
2.4 Поиск трехпараметрических граничных режимов 36
2.5 Двухпараметрические граничные режимы 37
2.6 Однопараметрические режимы 40
2.7 Влияние параметров имитационной модели на характеристики срабатывания 48
Глава 3. Обучение дифференциальной защиты 56
3.1 Общие положения 56
3.2 Граничные режимы дифференциальной защиты 61
3.3 Граничные режимы дифференциально-фазной защиты 63
3.4 Сравнение результатов обучения дифференциальной и дифференциально-фазной защиты 67
3.5 Применение методов обучения релейной защиты для разработки алгоритма высокочувствительной защиты 69
Глава 4. Приложение информационного анализа и алгоритмов обучения при разработке алгоритмов ОМП и защит с абсолютной селективностью 88
4.1 Приложение алгоритмов обучения к задачам определения места повреждения 88
4.2 Информационный анализ дифференциального и дифференциально-фазного принципа 102
4.3 Анализ результатов натурных испытаний дифференциально-фазной защиты линий 330-750 кВ 122
Заключение 141
Список использованной литературы 143
Приложение 1 155
- Понятие прямого и обратного преобразования комплексной величины
- Поиск трехпараметрических граничных режимов
- Граничные режимы дифференциально-фазной защиты
- Информационный анализ дифференциального и дифференциально-фазного принципа
Введение к работе
В современном релестроении благодаря внедрению микропроцессорной техники появляется возможность применения принципиально новых алгоритмов защиты энергообъектов. Задача их разработки становится все более актуальной в связи с быстрым развитием энергетики и, как следствие, ужесточением требований к надежности и быстродействию защит. Для защиты магистральных линий электропередачи (ЛЭП), мощных электрических машин, а также сетей со сложной топологией пришло время обратиться к алгоритмам, системно решающим задачи выявления и локализации повреждений. Системный подход, в свою очередь, невозможен без глубокой теоретической проработки новых технических и инженерных решений.
Фундамент теоретических основ релейной защиты (РЗ) заложен Г. И. Атабековым. Большой вклад в развитие алгоритмической базы релейной защиты внесли А.Д. Дроздов, В.Л. Фабрикант, A.M. Федосеев, Я.С. Гельфанд. A.R. Warrington, M.S. Sachdev, A.G. Phadke, J. S. Thorp [1-5].
Высокий уровень интеграции современных микропроцессорных терминалов релейной защиты позволяет рассматривать их не просто как устройства, реализующие набор отдельных функций, а как интеллектуальную систему, способную принимать решения в зависимости от получаемой информации и априорных данных. Важным свойством интеллектуальной системы является способность к обучению, понимаемая как обретение системой условий срабатывания, задаваемых имитационными моделями защищаемого объекта.
В диссертации развивается взгляд на релейную защиту как на науку о распознавании аварийных ситуаций [5-30], а на терминал защиты - как на обучаемую интеллектуальную систему [31-42]. Согласно принимаемой концепции в роли учителей выступают имитационные модели защищаемых объектов, а мест обучения - уставочные пространства, в которых отображаются замеры электрических величин. Целью обучения является распознавание отслеживаемых режимов (а-режимов) при гарантированной отстройке от
4 противостоящих им в уставочном пространстве альтернативных режимов (Р-режимов).
Предметом рассмотрения в работе стали принципы обучения, теоретическое обоснование алгоритмов и методов, используемых при обучении, наиболее характерные, допускающие аналитическое решение примеры применения теории к различным алгоритмам релейной защиты, особенности обучения защит с абсолютной и относительной селективностью.
Особый интерес в качестве объекта обучения представляет многомерная релейная защита, способная в полном объеме использовать всю доступную информацию как о структуре защищаемого объекта, так и о режимах его работы.
Результаты теоретических исследований нашли отражение в разработанной и внедренной микропроцессорной дифференциальной защите линии электропередачи (ДЗЛ) с оптоволоконным каналом связи, в модуле отыскания мест повреждений при двойных замыканиях в линиях 6-35 кВ. С использованием методов информационного анализа, теории уставок и натурных испытаний проведена доработка алгоритмов дифференциально-фазной защиты (ДФЗ) линий электропередачи 500-750 кВ. При работе над диссертацией автор пользовался консультациями к.т.н. Ефремова В.А. и к.т.н. Иванова СВ. («ИЦ «Бреслер»).
Цель работы заключается в обосновании подхода к релейной защите как к многомерной обучаемой системе, в разработке общих методов построения характеристик срабатывания модулей релейной защиты и, как следствие, в развитии ее функциональных возможностей. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Разработка ключевых теоретических положений и алгоритмов обучения релейной защиты для достижения предельно возможной чувствительности к аварийным режимам при обеспечении селективности.
Применение разработанных методов к защитам линий электропередачи с относительной и абсолютной селективностью, определение режимов, наиболее сложных для распознавания.
Применение метода информационного анализа при исследовании реле дистанционного и дифференциального типа как объектов обучения.
Использование методов обучения при разработке и анализе алгоритмов микропроцессорной дифференциальной защиты линии, алгоритмов определения мест повреждений (ОМП) при двойных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью, при исследовании дифференциально-фазной защиты линий сверхвысокого напряжения.
Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы методы теории цепей, теоретических основ релейной защиты, теории распознавания, математического моделирования [43-55].
Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, обеспечивается корректным использованием математического аппарата, совпадением результатов расчётов одних и тех же процессов различными методами, а также многочисленными экспериментами на имитационных моделях объекта [56].
Положения, выносимые на защиту:
Алгоритм обучения релейной защиты, теоретические положения определения границ областей срабатывания реле.
Методика анализа замеров релейной защиты по критерию эффективности уставочного пространства, используемого для обучения.
Способ задания характеристики срабатывания релейной защиты в многомерном пространстве с использованием многокомпонентного замера.
Алгоритмы построения защит с абсолютной и относительной селективностью, разработанные с использованием положений информационного анализа и методики обучения.
Научная новизна:
Предложенный в работе алгоритм обучения, рассматривающий релейную защиту как многомерную интеллектуальную систему, обладает универсальностью и может быть применен к реле разных типов; позволяет определить информационную ценность алгоритма и повысить функциональные возможности защиты.
Используемая при обучении методика анализа замеров и уставочных пространств релейной защиты по критерию эффективности отличается от известных введением универсального показателя, позволяющего сравнивать защиты с разными замерами и уставочными пространствами.
Предложенный способ позволил увеличить размерность используемого уставочного пространства для улучшения распознающей способности защиты; на данном этапе исследования используется трехкомпонентный замер.
Предложены алгоритмы защит с абсолютной и относительной селективностью, оптимальные по распознающей способности.
Практическая ценность:
Разработанный алгоритм обучения релейной защиты позволил аналитически построить характеристики срабатывания защит с использованием данных об относительно небольшом числе граничных режимов.
Предложенный показатель эффективности использования уставочного пространства позволил провести сравнительный анализ алгоритмов защит как с абсолютной, так и относительной селективностью, и выявить алгоритмы, имеющие наиболее высокие показатели распознающей способности.
Предложенный способ задания характеристик релейной защиты запатентован и использован для повышения распознающей способности дифференциальной защиты линии электропередачи за счет максимально полного использования имеющейся информации.
С использованием идей информационного анализа и обучения релейной защиты разработан и испытан на осциллограммах реальных повреждений новый алгоритм определения двух мест повреждения при двойных замыканиях
7 на землю в сетях с изолированной нейтралью; разработана продольная дифференциальная защита линии электропередачи с оптоволоконным каналом связи «Бреслер ШЛ 2605»; улучшены алгоритмы микропроцессорной ДФЗ для ЛЭП 500-750 кВ - «Бреслер ШЛ 2704».
Реализация результатов работы. Основные результаты исследований использованы при разработке и испытании дифференциальной защиты линий «Бреслер ШЛ 2605», разработке дифференциально-фазной защиты ВЛ 110-220 кВ «Бреслер ШЛ 2604», а также модернизации дифференциальной защиты ЛЭП 500-750 кВ «Бреслер ШЛ 2704».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических конференциях: «Colloquium SC В5 CIGRE Committee» (Madrid, 2007 г), «Relay Protection and substation automation of modern Power Systems» (Moscow-Cheboksary, 2007), «Actual Trends in Development of Power System Protection and Automation» (Moscow, 2009), Международной конференции и выставке «Релейная защита и автоматика современных энергосистем» (Москва, ВВЦ, 2006 и 2008), Всероссийской научно-технической конференции «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем (Чебоксары, ЧТУ, 2003 и 2005), Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (Чебоксары, ЧТУ, 2006) [29-42].
Публикации. Содержание диссертационной работы нашло отражение в 18 опубликованных работах и 1 патенте на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 102 наименований, 1 приложения, 102 рисунков. Общий объем диссертации 156 стр.: текст - 142 с, список литературы - 12 с, приложение - 2 с.
В первой главе приводятся основные понятия и определения, используемые в теории многомерной обучаемой защиты: объектного и уставочного пространства, распознаваемости аварийной ситуации. Иллюстрируется процедура взаимного отображения объектных и уставочных областей. Обосновывается понятие собственной области аварийных режимов.
Вводится понятие граничных режимов, приводится их классификация в зависимости от числа варьируемых параметров имитационной модели, при котором получены данные режимы. Вводится понятие граничных режимов разного рода и приводится алгоритм их определения на основании положений о коллинеарности (компланарности) и соразмерности; выводятся универсальные аналитические критерии отыскания граничных режимов для любых замеров релейной защиты.
Во второй главе теоретические методы обучения реле иллюстрируются примерами, имеющими аналитическое решение. Рассматриваются реле сопротивления с различными замерами [57-64]: классический (ZTK =UTK/lTK), адаптивный, использующий информацию о предшествующем режиме:
ZTa = ^тк Дав » ГДе Lb = Ztk ~ /.ід > И ВИртуЗЛЬНОЄ реле ZBp = U_Bp /7np , ВКЛЮЧЄННОЄ
в конце защищаемой зоны [65-67]. Во всех примерах в качестве учителя выступает элементарная модель линии электропередачи. Объектное пространство задается тремя варьируемыми параметрами имитационной модели.
Рассматриваются три основных этапа обучения. На первом этапе определяется отображение области отслеживаемых режимов на заданную уставочную плоскость. На втором - на той же уставочной плоскости строится отображение альтернативных режимов. На третьем этапе определяется собственная область отслеживаемых режимов как разность областей отслеживаемых и альтернативных режимов на уставочной плоскости.
Для каждого из замеров строятся области отслеживаемых и альтернативных режимов как на уставочной плоскости, так и в объектном пространстве.
Для количественного определения эффективности использования уставочного пространства вводится оценка распознающей способности реле — коэффициент распознавания. Приводятся значения данного коэффициента для исследуемых замеров реле сопротивления.
В третьей главе рассматриваются особенности обучения защит с абсолютной селективностью. Теоретические положения иллюстрируются примерами обучения дифференциальной и дифференциально-фазной защиты [68-71]. В качестве учителя выступает элементарная модель ЛЭП с измерительными трансформаторами тока. Влияние измерительного тракта моделируется при помощи переменной добротности.
Для пояснения практической ценности теоретических положений обучения релейной защиты, изложенных в первой и второй главе диссертации, приводится алгоритм, позволяющий применить результаты обучения для построения высокочувствительной релейной защиты. Подробно рассматривается применение результатов обучения для двумерных сигналов. Приводится логическая схема действия защиты для трехкомпонентного дифференциального замера, имеющего трехмерную уставочную характеристику.
В качестве приложений инструмента информационного анализа и алгоритмов обучения в четвертой части диссертации рассматривается синтез алгоритмов определения места повреждения (ОМП) ЛЭП. Данная задача решается обратным преобразованием замера в объектное пространство и применением критерия резистивности повреждения. С использованием теоретических положений представленных в первой части, рассматриваются математические методы поиска мест повреждения при двойных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью, приводятся примеры имитационного моделирования ОМП, а также анализ осциллограмм реальных коротких замыканий.
Проводится информационный анализ различных типов дифференциальной и дифференциально-фазной защиты. Для линии, подключенной к шинам
10 подстанции (ПС) через два выключателя, рассматриваются алгоритмы, использующие информацию о каждом токе выключателя и о суммарном токе обоих присоединений.
Для выбранных замеров дифференциальной защиты строятся объектные характеристики при различных параметрах имитационных моделей. Теоретические исследования были использованы при разработке дифференциальной защиты с оптоволоконным каналом связи «Бреслер ТЛ 2605».
Определяется соотношение сопротивлений правой, левой систем и защищаемой линии, при которых рассматриваемые алгоритмы дают одинаковую чувствительность.
Проводится информационный анализ дифференциально-фазной защиты, использующей для обмена информацией высокочастотный канал связи. Для защиты линии, подключенной к шинам ПС через два выключателя, рассматриваются различные методы формирования сигнала манипуляции.
Проведенный анализ выявил сложности в использовании суммарного тока двух присоединений для формирования сигнала манипулированного пуска ВЧ-приемопередатчика, связаные с тем, что при насыщении ИТТ одного из присоединений фаза суммарного вторичного тока искажается гораздо сильнее, чем фаза вторичного тока насыщенного ИТТ. Сравнительный анализ принципов формирования тока манипуляции выявил преимущество алгоритмов, использующих для формирования ВЧ-сигнала каждый из токов выключателей отдельно.
В дополнение к рассмотрению дифференциально-фазного принципа приводится анализ натурных испытаний дифференциально-фазной защиты для линий сверхвысокого напряжения, выполненных при участии автора. С помощью имитационных моделей и осциллограмм реальных коротких замыканий рассматриваются пути повышения надежности работы устройства в специфических режимах [73-78]. Приводятся схемные и алгоритмические решения, предложенные по результатам испытаний.
Понятие прямого и обратного преобразования комплексной величины
Рассмотрим в качестве простого, но важного примера линейную имитационную модель электропередачи в режиме короткого замыкания (КЗ) с одним переходным сопротивлением Rf (рис. 2), где As, Аг — активные многополюсники; МС - многопроводная система, объединенная электромагнитной связью между проводами; ОС - обходная связь с вхождением в многопроводную систему не на всей трассе. Замеры напряжения и тока описываются уравнениями годографов где индекс "кз" обозначает режим металлического КЗ (R =0), "пд" предшествующий (нагрузочный) режим, а величины без индексов — текущий (наблюдаемый) режим; наконец, ZBH - внутреннее сопротивление электрической системы как эквивалентного генератора относительно места КЗ. Комплексные величины в правой части выражений (3) и (4) являются функциями параметров имитационной модели, т. е. объектных параметров элементов вектора х = [лу, Rf, xnorm]r, разделяющихся на аварийные параметры Xj-, Rj- и нормальные - подвектор xnorm. К числу последних в обязательном порядке принадлежит угол передачи 8, а также соотношение модулей ЭДС источников k = EJEr, а еще — варьируемые пассивные параметры имитационной модели. На рис. 3 дано графическое изображение областей Ga и Gp для трех варьируемых независимых друг от друга параметров Ху є (0, /), xfa є ( U xfp є Узн 0; Rfa є (0, Rmwi), RfP є (0, со); 8 є (Jmin, 8max), где Rmax — желаемый уровень распознавания КЗ в зоне, /зн - протяженность зоны защиты.
В данном случае ит=и_т{д)г 1щ=1т(8), Zwl=Zm(xf); относительно же величин при металлическом КЗ можно заметить, что в общей схеме по рис. 2 а проявляется зависимость и от ь, и от предшествующего режима: UK3 = UK3(xf,8), IK3=lK3(xf,8), а в однопроводной схеме (рис. 2 а) сохраняется зависимость только от координаты КЗ: UK3 - U_K3(xj), /кз = LK3(xf). Rj-(xp xnorm), что окончательно определит объектные области замера Z. Таким образом, соотношения (6) - (9), взятые в совокупности, определяют обратные преобразования F l, Fpl комплексного сопротивления Z, плоскости которого присвоен индекс «1». В простейшем случае трехфазного КЗ (рис. 2 б) выражение (7) упрощается. Если наблюдение ведется на выходе мощности системы, то В однородной линии без потерь или же без учета распределенной емкости с учетом чего для подстановки в (8), (9) подходит более простое выражение, чем (7) в результате основное уравнение (8) конкретизируется где фигурируют квадраты полных сопротивлений Zm и Z — модулей комплексов Z_m и Z. Если Z =ZZg) — первичное сопротивление линии, а распределенная емкость не учитывается, то и из (10)
Поиск трехпараметрических граничных режимов
Рассмотрим граничные режимы подпространств с двумя координатами, где требуется убедиться в выполнении единственного условия коллинеарности. 1. Подпространства с вариацией аварийных параметров х, у. Это плоскости с фиксированными значениями г, что означает неизменность предшествующего режима имитационной модели. В каждой плоскости действуют уравнения коллинеарности (29). Преобразуя функции замеров (26) (28) с учетом взаимосвязи (29) между переменными х и у, приходим к любопытному результату: все три замера не зависят ни от х, ни от у, принимая следующие критические значения: Инвариантность замера относительно аварийных параметров имитационной модели означает неопределенность ситуации: множество режимов короткого замыкания отображается в одну и ту же точку уставочного пространства, что не дает физической возможности отличить замыкание в одном месте линии от замыкания в другом месте. Следовательно, замеры (31) -(33) должны быть исключены из области срабатывания соответствующих реле. 2. Подпространства х, г — плоскости с фиксированным значением у. Замер ZTK. Условие коллинеарности производных замера по х и по г дает зависимость между параметрами: которая представляет интерес на нижней грани областей Ga и Gp, т. е. при металлическом КЗ (у = 0) и на верхней грани области Ga, т.е. при у = утах-При у = 0 зависимость (34) сводится к равенству хг = 0, что означает одно из двух: или х = 0, что указывает на ребро х = 0, у = 0, или r = 0 (J = 180), что находится далеко за пределами заданных областей. При у = утах уравнение (34) описывает линию двухпараметрических граничных режимов на поверхности области Ga, крайние режимы этой линии определяются значениями: Подстановка уравнения этой линии в выражение замера (26) дает отображение двухпараметрических режимов на уставочной плоскости Замер ZTa. Для него условие коллинеарности приводит к зависимости которая при металлическом КЗ сводится к равенству что выполняется на ребре х = 0, _у = 0, а также при отвергаемом значении r = ±X Что же касается верхней грани области Ga (у = Утах), то там линия двухпараметрических режимов (35) уверенно проходит только при г 0. Замер ZBp. Зависимость, даваемая условием коллинеарности г(х) = (у/х)(Хт-х), (36) при металлическом КЗ вновь указывает на ребро х = О, у = О, а при у = утш подстановка (36) в уравнение замера (28) обнаруживает исчезновение зависимости от варьируемых параметров х и г Следовательно, и в этом случае сталкиваемся с явлением неопределенности -отображении функции (36) в единственную точку (37). 3. Подпространства у, г — плоскости с фиксированной координатой х. В отличие от предыдущих подпространств, где интерес представляли только два из них при крайних значения фиксированного параметра, здесь объектом внимания становятся три плоскости, соответствующие месту наблюдения х = 0, концу защищаемой зоны х = Хзи и концу линии х = Хх. Замер ZTK. Условие коллинеарности производных замера по переменным у и г имеет вид что при х = 0 дает значение у = 0, указывая на ребро основания области Ga, собравшее режимы металлического КЗ в начале линии при различных углах передачи.
Кроме того, уравнение (38) выполняется при х = 0 и г — ±оо для всех значений у, что позволяет отнести соответствующую прямую на грани х = О области Ga к числу геометрических мест граничных режимов. Для границы зоны х-Хзн=Хт выражение (38) сводится к равенству у = х, что после подстановки в преобразование (26) дает отображение этого множества граничных режимов Наконец, при x = Xz =2Хт уравнение (38) вырождается при всех г, так как множитель в квадратных скобках не обращается в ноль ни при каком значении г. Замер ZTa. Условие коллинеарности в этом случае При х = 0 зависимость (39), как ранее (38), существует лишь при металлическом КЗ (у = 0), а условие г = +Хид отвергается. При х = Хт=Хт двухпараметрические режимы описываются зависимостью после подстановки в (27) описывает отображение Наконец, в конце линии (х = 2Хт) уравнение (38) указывает на существование граничных режимов при металлических КЗ (у = 0). Замер ZBp. Уравнение коллинеарности у(г) = —(Хш—х)х1г при х = 0, как и раньше, приводит к металлическим КЗ. В конце зоны (х — Хт-Хт) вновь получаем указание на металлическое КЗ. И лишь в конце линии (х = 2Хпд) обнаруживается линия двухпараметрических режимов, уравнение которой y(r) = 2Xmlг после подстановки в преобразование (28) даёт константу ZBp кр = jXm 12, что в очередной раз демонстрирует взаимосвязь явления неопределённости с двухпараметрическими граничными режимами.
Граничные режимы дифференциально-фазной защиты
В рассмотренной выше задаче обучения дифференциальной защиты потребовалось уставочное пространство единичной размерности - ось параметра К. Столь низкая размерность уставочного пространства свидетельствует о недоиспользовании имеющейся информационной базы. Дифференциально-фазная защита способна работать в уставочном пространстве более высокой размерности, например, на комплексной плоскости М. Рассмотрим поэтапно процедуру обучения защиты, реагирующей на замер М. 1. Отображение объектных областей на уставочной плоскости М. Граница отображения в уставочной плоскости подчиняется теореме о коллинеарности векторов частных производных замера М по варьируемым параметрам, что в данной задаче выражается равенством, справедливым как для а -, так и для р -режимов а для а -режимов, где варьируются три параметра, ещё одним равенством (61) в условие (56), приводим его к виду а подставляя (59) и (62) в (57), получаем невыполнимое условие = 0, откуда следует, что отображение а не имеет трёхпараметрической границы. Двухпараметрическую границу, вообще говоря, могло бы обеспечить непротиворечивое условие (63), но его подстановка в (44) обнаруживает то, что множество Р -режимов отображается единственным замером А подстановка (63) в (49) обнаруживает иное явление: замер зависит только от одного из трёх варьируемых параметров Прообразы замеров (64) и (65), описываемые равенством (63), — диагонали координатной плоскости ц, и2 — показаны на рис. 26. 2. Отображение области Gp. Граница уставочной области Sp -отображение объектной области Gn — предположительно включает в себя единственный двухпараметрический замер (64).
Его местоположение на граничной линии обнаружится только после рассмотрения однопараметрических участков границы - отображении квадрата Gp. Обозначая каждую сторону двумя символами её границы (рис. 26 б), получим для замера (58): М і2=М/?(ц/?,0) = 1-ц/?, (66) Зависимости (66), (67) представляют собой уравнения прямых (линейные годографы), а (68), (69) - уравнения окружностей (круговые годографы). В пределах изменения параметров ц и и2 зависимости (68), (69) описывают дуги окружностей, а (66), (67) - их хорды. Область Sp предстаёт в виде двух полосок SpX и Sp2 с тремя узловыми замерами, отмеченными на рис. 29 а символами /3\, /ЗА; /32, /ЗЪ\ Прообразами границ области Sp служат стороны и диагональ объектного квадрата Ga. Диагональ делит его на верхнюю и нижнюю части, служащие Рис. 29. Отображение /3-режимов (а) и геометрические места граничных /3 -режимов (б) Зачернены две части области Sp 3. Отображение области Ga. Замер (59) отличается от (58) всего лишь масштабирующим коэффициентом %. Следовательно, граничными линиями уставочной области Sa являются лучи \/Л, Я и дуги /31-/33, /32-/ЗА, присутствующие на рис. 29. Обратим внимание на тождество режимов /ЗХ.../ЗА и а5...а& соответственно, что отражено на рис. 30, где показана область Sa (рис. 30 а) и прообразы её границ в объектном пространстве с координатами ц, и2, х (рис. 30 б). Собственная а -область Saa=Sa\S представляет собой часть отображения Sa, ограниченную четырьмя отрезками прямых (рис. 31).
Информационный анализ дифференциального и дифференциально-фазного принципа
Релейной защиты при исследовании дифференциального и дифференциально-фазного алгоритмов. При подключении линии электропередачи к шинам подстанции через два выключателя возникает проблема, связанная перетоками между системами шин в различных режимах ЛЭП. Существуют различные варианты организации защиты данных объектов (рис. 59-61). Защита ВЛ, подключенной через два выключателя, может быть организована как для трехконцевой линии. Такое решение требует дополнительного устройства и организации сложной сети обмена 103 информацией, что не всегда может быть обеспечено из-за отсутствия каналов связи. Современные микропроцессорные терминалы позволяют принимать токи с измерительных трансформаторов обоих выключателей (рис. 60). При таком подключении каждый из токов выключателя заводится в терминал отдельно, что позволяет независимо учитывать эти токи в алгоритме защиты. 104 Наиболее экономичным и простым с точки зрения количества терминалов и каналов передачи данных является подключение терминала защиты на гальваническую сумму токов, протекающих через выключатели. Такое подключение позволяет защищать линию двумя полу комплектам и и использовать более простой и дешевый терминал с меньшим количеством аналоговых каналов. В качестве имитационной модели, с помощью которой проводился информационный анализ алгоритмов, была выбрана элементарная двухпроводная модель ЛЭП. Моделировались трехфазные КЗ вдоль защищаемой линии (Кі) на шинах ПС, за одним из линейных выключателей (К2) рис. 62 . ER=EZb Режим внешнего замыкания КЗ на шинах ПС за одним из выключателей характерен тем, что при возникновении данного повреждения через измерительный трансформатор поврежденного плеча начинает течь ток, 105 равный сумме токов линии и второго плеча. Данный ток может достигать удвоенного значения по сравнению с током каждого плеча в отдельности, это может явиться причиной значительного насыщения измерительного трансформатора тока. В исследовании режим насыщения моделировался с использованием нелинейного измерительного трансформатора тока с прямоугольной характеристикой (рис. 63). Информационный анализ защит с абсолютной селективностью начнем с рассмотрения продольной дифференциальной защиты линии электропередачи. С развитием современных технологий передачи данных появиляется возможность использовать дифференциальные защиты на линиях гораздо большей протяженности, чем ранее. Современные микропроцессорные терминалы обмениваются данными о токах, замеренных по концам защищаемой линии, при помощи цифрового волоконно-оптического канала связи. Рассмотрим алгоритм ДЗЛ, работающий по тормозной характеристике, имеющей два участка наклона (рис. 64). В нормальном режиме / На рис. 64 /ДИфj-начальный дифференциальный ток срабатывания, /торм1— начальный тормозной ток, /торм2 - тормозной ток второго участка, КХ,К2 — коэффициент торможения первого и второго участка соответственно. В современных терминалах релейной защиты реализуется алгоритм адаптивного загрубления тормозной характеристики при обнаружении насыщения. С использованием дополнительных измерительных органов (в основном на 107 основании пауз в токе) выявляется факт насыщения ИТТ. После обнаружения насыщения защита остается в работе, но работает по затрубленной характеристике. Это позволяет не отстраиваться по основной характеристике от близких внешних КЗ с сильным насыщением ИТТ (рис. 65). Выбор уставок для рабочей характеристике можно проводить, отстраиваясь от токов небаланса в нормальном режиме при 10% погрешности ИТТ. Исследования ИО были проведены с использованием основного критерия информационного анализа - инструментария объектных характеристик, служащих для количественного определения полноты использования информации тем или иным алгоритмом защиты. Каждому месту замыкания х,, вектору хП0П11 и точке (замеру) z ставится в соответствие объектная функция i?y(xy,xnorm,z), наименьшее значение которой на множестве xnorm и будет являться объектной характеристикой замера i?yinf(xy-,z). Для построения данной характеристики может быть использована целевая функция оптимизации, помогающая в отыскании глобальных минимумов где функция «dist» есть расстояние между двумя точками, ъа— функция преобразования вектора параметров имитационной модели ситуации а в точку замера z уставочного пространства. Удаленность точки z от альтернативной ситуации также определяется минимизационной процедурой Представления об информационной ценности точки распространяются и на произвольную область AS уставочного пространства. Ей отвечает сегмент объектных характеристик, верхняя и нижняя границы которого определяются процедурой
Похожие диссертации на Обучаемые реле дистанционного и дифференциального типа для защиты линий электропередачи
