Введение к работе
Актуальность проблеял. Повышение эффективности работы электрических сетей напряжением 110 кВ и выше является одной из важнейших задач, связанных с увеличением надежности электроснабжения потребителей. Короткие замыкания (КЗ) на землю являются преобладающим видом повреждений в сетях высокого напряжения. Они часто являются первопричиной аварий, сопровождающихся значительным экономическим ущербом и создающих опасность для сохранения устойчивости или даже живучести энергосистемы.
Сказанное предопределило проведение в СССР и других странах интенсивных и разносторонних исследований, направленных на предотвращение или минимизацию аварийных последствий КЗ на землю, совершенствование защиты и автоматики, действующей при указанном виде повреждений.
В нашей стране на протяжении многих лет дистанционный принцип использовался исключительно для защит от междуфазных замыканий. Единственным дистанционным устройством, применявшимся при КЗ на землю, являлся орган выбора поврежденной фазы устройств ОАПВ. При этом не учитывался мировой опыт - ведущие фирмы Западной Европы всегда использовали сами и продавали в развивающиеся страны дистанционные защиты от всех видов повреждений.
Однако никогда не прекращались теоретические разработки в данной области - достаточно вспомнить работы Г.И.Атабекова, П.К.Фейста, А.М.Федосеева, В.Л.Фабриканта , А.Б.Чернина, С.Б.Лосева.
С начала 70-х годов положение стало изменяться. Началось это на кафедре АиРЗ Московского Знергоинститута, где автором в 1971, затем В.А.Рубинчикон в 1975 году были защищены кандидатские диссертации - первые после длительного перерыва по тематике дистанционных защит от всех видов замыканий. В последующее время глубокие разработки проводились в институте Энергосетьпроекг, Рижском Политехническом институте, Ивановском Энергетическом институте, Уфимском Нефтяном институте, Чувашском Госуниверситете. Большой вклад внесен В.А.Рубиячиком, Н.Е.Чаровой, І.Н.Дородновой, М.В.Михайловой, В.Л.Фабрикантом, А.С.Саухатасом, В.А.Шабановым, Я.А.Шнейдером,В.Н.Новеллой, Ю.Я.Лямцом, В.А.Ильиным, В.А.Ефремовым, Н.В.Подшдаалиным. Невозможно не отметить неустанное внимание к данным разработкам со стороны А.М.Федосеева и В.Л.Фабриканта.
Развитие теории привела к появлению новой области применения
4 дистанционного принципа - для одностороннего определения места короткого замыкания (00МКЗ). Появились микропроцессорные фиксирующие приборы, алгоритмы 00MK3 вошли в матобеспечение цифровых осциллографов. В то же время некоторые принципы дистанционных зашит от замыканий на землю начали внедряться в алгоритмы защит от междуфазных замыканий.
Возрождение интереса к применению дистанционного принципа при КЗ на землю произошло не случайно - для этого появились объективные условия. Прежде всего это внедрение цифровых устройств в элементную базу релейной защиты, снявшее вопрос о сложности устройства защиты. Другая область применения дистанционного принципа - одностороннее определение места короткого замыкания - вообще не может быть реализована на электромеханической или полупроводниковой элементной базе.
В диссертации отражены результаты работ, выполненных автором в течении ряда лет в Ивановском государственном энергетическом университете. Отдельные разделы проводились в соответствии с комплексной научно-технической программой ГКНТ СССР 0.01.11.03 "Разработать и внедрить новые метода и технические решения в области межотраслевых проблем промышленной энергетики" (1986-1990 г.г.), отраслевой научно-технической программой 01.01.03 "О мерах по развитию диагностического контроля основного оборудования и сооружений электростанций и сетей Минэнерго СССР" (1986-1990 г.г.), общесоюзной комплексной программой Минвуза СССР "Энергия".
Целью работы, является развитие теоретических основ и практических методов применения дистанционных устройств в релейной защите от всех видов коротких замыканий, в устройствах одностороннего определения места короткого замыкания на линии, в устройствах ОАПВ, а такие использования дискретной и аналоговой информации в системе АСУ ТП энергообъекта в задаче регистрации и анализа аварийной ситуации.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1. Исследование общих вопросов применения дистанционных устройств в условиях замыканий на землю: точность работы на длинных и коротких линиях, линиях с шфазной несимметрией параметров; погрешности от несоответствия коэффициента компенсации по току нулевой последовательности расчетному значению и от влияния переходных сопротивлений в месте замыкания.
-
Теоретические исследования работы фильтровых органов вы-5ора особой фазы и определения вида повреждения, разработка методики анализа их функционирования. Исследование условий работы цистанционных реле в избирательных органах устройств ОАПВ, возможностей их усовершенствования.
-
Поиск оптимальных принципов выполнения измерительных органов первых ступеней дистанционных защит от замыканий на землю и эт всех видов замыканий. Разработка методов анализа функциониро-зания многофазных измерительных органов защит от замыканий на землю.
-
Создание новых алгоритмов многофазных измерительных органов, принципов изменения их характеристик с целью нахождения компромисса между чувствительностью к переходным сопротивлениям и зтстроенностью от влияния нагрузочных режимов и режимов качаний.
-
Разработка теоретических основ одностороннего определения иеста короткого замыкания на линиях электропередач. Исследование погрешностей одностороннего ОМКЗ и способов устранения этих погрешностей. Исследование возможностей использования методов 00MK3 з дистанционных защитах от всех видов замыканий.
-
Разработка алгоритмов анализа функционирования системы релейной защиты и автоматики в том числе и с привлечением информации от микропроцессорных приборов определения места замыкания.
Теоретические результат и научная новизна:
і. Предложены и обоснованы принципы оценки точности работы адетанвдонных устройств на коротких и длинных линиях с пофазно-аесимметричными параметрами и на длинных линиях с симметричными параметрами.
-
Разработан метод анализа функционирования фильтровых орга-зов определения вида замыкания, предложен усовершенствованный алгоритм органа выбора особой фазы. Предложены пути усовершенст-зования структуры и характеристик дистанционных реле избиратель-зого органа ОАПВ.
-
Проведен анализ и сравнение различных исполнений измери-гельных органов первых ступеней дистанционных защит от замыканий за землю, сделан вывод об определенных преимуп^ствах многофазных алгоритмов измерительных органов.
-
Предложен ряд новых алгоритмов многофазных измерительных эрганов и сочетаний многофазных устройств с однофазными.
-
На основе теоретического анализа сделан вывод о возможное-
ти выполнения на дистанционном принципе устройств одностороннего определения места короткого замыкания, исследованы методы снижения погрешностей упрощенных способов 00MK3, предложен способ ликвидации погрешности от несовпадения по фазе тока в переходном сопротивлении и тока в месте установки устройства ООМКЗ.
6. Разработаны принципы использования показаний микропроцессорных фиксирующих приборов в системе АСУ ІП энергообъекта, принципы анализа функционирования системы РЗА по дискретной и аналоговой информации.
йроишческая ценность работ. 1.Выявлены причины снижения точности функционирования дистанционных устройств на линиях различных типов. Результаты могут быть использованы при создании новых дистанционных устройств и выборе и согласовании уставок существующих.
2.Предложенные методы анализа фильтровых органов выбора особой фазы и определения вида замыкания, многофазных измерительных органов могут использоваться при создании новых устройств для защиты и автоматики линий.
3.Предложенные алгоритмы многофазных измерительных органов и сочетаний многофазных и однофазных устройств могут найти применение в разработках защит от всех видов замыканий.
4.Предложены и приведены в систему способы одностороннего определения места короткого замыкания на линии. Созданные на основе теоретических разработок приборы и алгоритмы внедряются в электроэнергетику.
5.Разработано математическое и программное обеспечение задачи регистрации и анализа аварийной ситуации на знергообъекте, в том числе и с привлечением аналоговой информации от микропроцессорных фиксирующих приборов. Реализация результатов работы.
Теоретические исследования в области одностороннего определения места короткого замыкания привели к созданию различными организаодами целого ряда микропроцессорных фиксирующих приборов, к смене идеологии отыскания места повреждения на высоковольтных линиях.
Теоретические исследования в области многофазных алгоритмов измерительных органов дистанционных защит использовались ПИ и НййкЭнергосетьпроект" и Рижским Техническим Университетом при разработке опытных образцов дистанционных защит от всех видов
7 замыканий.
Результаты исследований автора в области дистанционных избирательных органов устройств ОАПВ были использованы релейной лабораторией Энергосетьпроекта при создании образца реле, которое зпоследствии под названием КРС-4 много лет использовалось в устройствах ОАПВ.
Предложенный автором алгоритм фильтрового органа выбора осо-5ой фазы используется в ряде разработок защит от всех видов замыканий и в алгоритмах 00MH3, внедренных в Ярославской и в Ивановской энергосистемах.
Алгоритмы и системы регистрации и анализа функционирования устройств РЗА функционируют в системе АСУ ТП Костромской ГРЭС, Северодвинских 1ЭЦ-1 и ТЭЦ-2, находятся в настоящее время в стации внедрения на ряде знергообъектов.
Основные положения,выносимые на защиту. і.Методы анализа функционирования различных исполнений органов зыбора особой и поврежденной фазы, устройств определения вида замыкания на землю. Усовершенствованный алгоритм органа выбора осо-5ой фазы.
ї.Методы анализа функционирования многофазных алгоритмов измерительных органов дистанционных защит от замыканий на землю. Новые элгоритмы многофазных реле. Принципы создания алгоритмов с регулируемой чувствительностью к переходным сопротивлениям. Принципы сочетания многофазных и однофазных алгоритмов с целью создания їащит, правильно функционирующих при значительных нагрузках пред-сествующего режима. Принципы изменения чувствительности к пере-годным сопротивлениям путем переключений в цепях измерительных зрганов в процессе отработки алгоритма зашиты. і.Положение о возможности исключения влияния переходного сопротивления в месте КЗ при одностороннем определении места повреж їения. Реализация зтого положения при однофазных и двухфазных КЗ. йгасоб исключения влияния комплексности токораспределения по схе-юм нулевой или обратной последовательностей. Методы анализа погрешностей Q0MK3. Характеристики защит, основанных на расчете расстояния до места замыкания.
I.Возможность использования показаний приборов 00MK3 в системе ЮУ Ш энергообъектов в задаче регистрации и анализа функциониро зания системы PSA. Алгоритмы анализа на основе только дискретной шформации и с привлечением аналоговой информации.
Публикации и апробация.Содержание работ нашло отражение в 50 печатных работах автора,в том числе 1 монографии, 12 авторских свидетельствах,20 статьях в центральных журналах.
Основные положения диссертации докладывались на многочисленных конференциях, семинарах и совещаниях - в Риге (1980, 1983, 1884, 1986, 1988), Киеве (1990), Челябинске (1990), Алма-Ате (1989), Москве (1991, 1993, 1996), Новочеркасске (1993), Чебоксарах (1991), Конакове (1992). Разработки в области дистанционной защиты от всех видов замыканий трижды- в 1972, 1975 и в 1979 годах обсуждались на Научно- технической комиссии по разработке цредложений о создании новых устройств релейной защиты в энергетических системах при Госкомитете ССОР по науке и технике.
Структура и объем диссертации.Работа включает введение, 5 глав, заключение, список литературы и приложения, содержащие отдельные математические выкладки. Основной материал изложен на 276 стр. машинописного текста. Работа включает 92 рисунка и 27 таблиц. Список литературы состоит из 86 наименований.
