СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЯ В ТРЕХФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
METHOD AND DEVICE FOR CONFIGURING SHORT-CIRCUIT PROTECTION SYSTEM IN THREE-PHASE ELECTRICAL NETWORK

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к настройке системы защиты в трехфазной электрической сети.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В общем виде определение направления на место замыкания в системе защиты может быть основано на одновременном контроле двух условий направленной величины:
- направление;
- амплитуда.
Рабочие условия для определения направления на место замыкания выполняются, когда вышеуказанные условия выполнены одновременно: направление соответствует установленному направлению операции при превышении амплитудой контролируемой величины заданного рабочего порога. Могут быть одна или несколько контролируемых величин, чьи амплитуды отслеживаются и которые должны превысить заданный рабочий порог.
Типичное устройство для определения направления на место замыкания в системе защиты заземленной сети высокого импеданса таково, что указание на общее короткое замыкание достигается, когда амплитуда компоненты основной частоты остаточного напряжения превысит уровень заданного порога. Этот уровень должен быть установлен выше наивысшего остаточного напряжения Uo, наблюдаемого в системе в течение нормального состояния в любых эксплуатационных условиях. Необходимо отметить, что задание Uo определяет основную чувствительность системы защиты и ее величина зависит от используемого способа нейтрального заземления, т.е. она может быть различной для, например, незаземленной сети и уравновешенной сети.
<mrow><mover accent="true"><mrow><mtext>DIR</mtext></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
После обнаружения общей аварии в электрической сети определяется направление на место замыкания (т.е. нужно определить, что замыкание произошло внутри или снаружи защищенного фидера). Для этого можно использовать характеристику направления, которая может быть представлена на комплексной плоскости с действительной и мнимой осями координат. Электрическая величина, определяющая направление (например, мощность, ток или полная проводимость), представлена на графике в виде фазора (здесь обозначен как
) с действительной частью и мнимой частью (или эквивалентно с амплитудой и фазовым углом), указывающего на конкретное направление от начала координат (0,0). Указанный фазор сравнивается с граничными линиями рабочего сектора, например, как это показано на Фиг.1. Действие достигается, когда оба фактора и направление, и амплитуда выполнены одновременно.
Проблема, связанная с вышеописанным способом, заключается в том, что если способ нейтрального заземления системы изменяется, например, когда подавляющая дуговой разряд катушка (Петерсена) или нейтральный резистор заземления включаются или выключаются в сети, направленная характеристика и примененные настройки должны быть немедленно изменены. Например, в случае сети с нейтральной точкой, заземленной через подавляющую дуговой разряд катушку, и использования критерия Локос φ для определения направления на место замыкания примененные настройки должны быть изменены с locos на losin, когда подавляющая дуговой разряд катушка отключается. Одновременно все остальные относящиеся к этому настройки, влияющие на защиту от замыкания, должны быть также предпочтительно изменены.
Обычно возможно только автоматизированное (не автоматическое) изменение настроек защиты от замыкания. Автоматизированное изменение основано на контроле состояния выключателя подавляющей дуговой разряд катушки или резистора заземления и требует передачи этой информации на реле. Недостатком автоматизированного изменения является увеличение сложности системы, требующей, например, прокладки дополнительных проводов, что приводит к дополнительным затратам. В некоторых случаях из-за физических расстояний и невозможности обеспечения связи такая автоматизированная система может быть даже невозможна.
В документе EP 0963025 описано техническое решение, в котором рабочий сектор функции направленной защиты от замыкания на землю задается предпочтительно большим чем 180 градусов. Такая характеристика затем применима для следующих альтернативных двух способов обработки нейтральной точки распределительной электрической сети: сеть, изолированная от земли, сеть, соединенная с землей через сопротивление в нейтральной точке, сеть с подавляющей дуговой разряд катушкой тока замыкания на землю или комбинации последних двух. Описанное техническое решение имеет то преимущество, что не требует задания угла направления для реле, даже при изменении способа заземления нейтральной точки. Возможный недостаток предложенного решения заключается в том, что он обеспечивает только частичное решение для использования в автоматической системе: применяется только условие направления, но отсутствуют возможные другие автоматические настройки, которые могут потребовать изменения при изменении обработки нейтрального заземления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для осуществления способа для преодоления вышеописанной проблемы или, по крайней мере, ослабления ее влияния. Цели изобретения достигаются посредством способа, компьютерного программного продукта и устройства, которые описаны в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты воплощения данного изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение основано на идее определения посредством сравнения значения полученной величины направленного фазора с заранее заданными границами на комплексной плоскости, состояния заземления нейтральной точки электрической сети и применения одной или более настроек на основе полученного состояния заземления нейтральной точки электрической сети.
Преимуществом настоящего изобретения является то, что настройки направленной защиты от замыкания на землю электрической сети могут быть автоматически настроены в соответствии с состоянием нейтральной точки заземления электрической сети. Более того, настоящее изобретение не требует, например, обязательной дополнительной проводки.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно на примерах предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на приложенные чертежи, где:
Фиг.1 - пример рабочей характеристики, согласно варианту воплощения изобретения;
Фиг.2 - пример электрической сети;
Фиг.3 - пример заранее заданных границ на комплексной плоскости, согласно варианту воплощения изобретения; и
Фиг.4 - пример заранее заданных границ на комплексной плоскости, согласно варианту воплощения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Применение настоящего изобретения не ограничивается какой-либо конкретной системой, а может быть осуществлено в различных трехфазных электрических системах для изменения настроек системы защиты от замыкания на землю.
Система электроснабжения, в которой применяется настоящее изобретение, может представлять собой сеть электропередачи или распределения или их часть, например, может содержать несколько фидеров или секций. Более того, использование данного изобретения не ограничивается системами, в которых используются основные частоты 50 Гц или 60 Гц либо какой-либо конкретный уровень напряжения.
fwd
rev
rev
fwd
Фиг.2 - это упрощенная диаграмма, которая представляет собой пример электрической сети, в которой используется настоящее изобретение. С целью упрощения цифрами обозначены только те детали, которые необходимы для понимания сути изобретения. Указанная сеть может быть, например, средневольтной (например, 20 кВ) распределительной сетью. На Фиг.2 показан блок (R) защитного реле 10, размещенного в электрической линии 20. Необходимо отметить, что возможно любое количество блоков реле, электрических линий и других элементов электрической сети. Кроме того, расположение указанных блоков реле в электрической сети может меняться. Сеть является трехфазной сетью, хотя для ясности на чертеже все фазы не показаны. Например, в сети по Фиг.2 работоспособность данного изобретения может быть определена в блоке (R) реле 10. Также возможно, что, например, только некоторые измерения осуществляются в месте расположения блока реле 10, а их результаты затем передаются на какой-либо другой или другие блоки (не показаны на Фиг.2), расположенные где-либо еще, для дальнейшей обработки. Другими словами, блок реле 10 может представлять собой просто измерительный блок, в то время как работоспособность данного изобретения или его части может обеспечиваться каким-либо другим блоком или блоками. Короткое замыкание на землю, случившееся в электрической сети, может быть обнаружено, например, посредством защитного реле 10 или другим защитным оборудованием, связанным с электрической сетью. Обнаружение короткого замыкания на землю может быть основано, например, на обычном условии остаточного сверхнапряжения, но также может быть основано на более чувствительном способе. Примеры таких более чувствительных способов могут быть основаны на контроле не абсолютных значений остаточного напряжения Uo (или амплитуды и/или угла). Альтернативно обнаружение замыкания на землю может быть основано, например, на контроле оцененного импеданса (или полной проводимости) системы (или их изменения), как это предложено в публикации WO98/20356. Могут использоваться и другие средства для обнаружения замыкания на землю. Обычно указанное обнаружение замыкания на землю затем переходит к определению направления и установлению, находится ли место замыкания в прямом или обратном направлении. На Фиг.2а показана ситуация, при которой реле 10 настроено срабатывать при определении замыкания в прямом направлении (F). Замыкания в обратном направлении (F) не участвуют в этом действии, но могут принимать сигнал, например, блокировки. На Фиг.2b показана ситуация, при которой реле 10 настроено срабатывать при определении замыкания в обратном направлении (F). Замыкания в прямом направлении (F) в этом случае не приводят к его срабатыванию. На практике может произойти много одновременных случаев срабатывания направленной защиты, некоторые из которых приводят к сбоям, а некоторые - к блокировке.
Значения тока и напряжения, которые возможно потребуются в различных вариантах воплощения, могут быть получены подходящими измерительными устройствами, включая, например, преобразователи тока и напряжения (не показаны отдельно на чертежах). В большинстве существующих систем защиты указанные значения легко доступны, и поэтому создание различных вариантов воплощения не обязательно требует дополнительных измерительных приборов.
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
Согласно варианту воплощения после обнаружения в электрической сети замыкания на землю определяется значение величины фазора направления в точке измерения 10 в трехфазной электрической сети. Значение величины фазора направления
может быть основано, например, на любой из следующих электрических величин фазора (обычно вычисляется на основной частоте):
Импеданс
<maths num="3"><math display="block"><mrow><mover accent="true"><mi>Z</mi><mo>¯</mo></mover><mo>=</mo><mi>R</mi><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>*</mo><mi>X</mi></mrow></math><img file="00000003.tif" he="7" wi="27" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
Полная проводимость
<maths num="4"><math display="block"><mrow><mover accent="true"><mi>Y</mi><mo>¯</mo></mover><mo>=</mo><mi>G</mi><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>*</mo><mi>B</mi></mrow></math><img file="00000004.tif" he="7" wi="27" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
Мощность
<maths num="5"><math display="block"><mrow><mover accent="true"><mi>S</mi><mo>¯</mo></mover><mo>=</mo><mi>P</mi><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>*</mo><mi>Q</mi></mrow></math><img file="00000005.tif" he="7" wi="26" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
Ток
<maths num="6"><math display="block"><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¯</mo></mover><mo>=</mo><mi>I</mi><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>p</mi><mi>h</mi><mi>i</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>*</mo><mi>I</mi><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>p</mi><mi>h</mi><mi>i</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></math><img file="00000006.tif" he="7" wi="53" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
<mover accent="true"><mi>Z</mi><mo>¯</mo></mover>
<mover accent="true"><mi>Y</mi><mo>¯</mo></mover>
<mover accent="true"><mi>S</mi><mo>¯</mo></mover>
<mover accent="true"><mi>I</mi><mo>¯</mo></mover>
где
= Импеданс, R = Активное сопротивление, X = Реактивное сопротивление,
= Полная проводимость, G = Проводимость, B = Индуктивная реактивная проводимость,
= Явная мощность, P = Действительная мощность, Q = Реактивная мощность,
= Ток, Icos(φ) = Действительная часть тока, Isin(φ) = Мнимая часть тока, φ = Разностный фазовый угол между напряжением и током или эталонным током и током.
Для извлечения величины фазора направления могут использоваться либо значения фазы (ток в фазе, напряжение земля-фаза, напряжение фаза-фаза) или симметричные компоненты (положительной последовательности, отрицательной последовательности или нулевой последовательности).
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
Для вычисления фазора
предпочтительное требование заключается в том, что используемое для вычисления значение превышает минимальный порог, т.е. угол
может быть надежно измерен. Минимальный порог может составлять, например, 0,5% номинального значения или какого-либо другого подходящего порогового значения. Значение полной проводимости имеет то преимущество, что на нее, по крайней мере, наименьшим образом влияет дефектное сопротивление. Кроме того, величина фазора направления
может быть основана на дискретной или кумулятивной величинах. Кумулятивная величина имеет то преимущество, что обеспечивает более стабильное указание направления на место замыкания при возмущениях и не синусоидальной форме сигнала, например при скачкообразном замыкании на землю. Кумулятивная величина
может быть образована в виде кумулятивной суммы фазора, по крайней мере, двух дискретных значений величин рассматриваемого электрического фазора.
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
После того как определена величина фазора направления
,  эта определенная величина фазора направления сравнивается с заранее заданными границами на комплексной плоскости.
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mrow><mi>D</mi><mi>I</mi><mi>R</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
Согласно варианту воплощения настоящего изобретения, плоскость направления функции направления замыкания на землю, показанная на комплексной плоскости с вещественной осью и мнимой осью, содержит две или более заранее заданные границы. Заранее заданные границы предпочтительно определяют, по крайней мере, два сектора на комплексной плоскости, при этом каждый сектор предпочтительно соответствует определенному нейтральному состоянию заземления электрической сети. Пример этому приведен на Фиг.3, на которой изображены три границы: α, β и γ, которые делят комплексную плоскость на три сектора (с 1 по 3). В примере по Фиг.3 величина фазора направления
расположена в секторе 1. Кроме того, в примере по Фиг.3 сектор 1 размещается в положении фазора направления
во время внутреннего замыкания в компенсированной системе или резистивно заземленной системе. Сектор 2 размещается в положении фазора направления
во время внутреннего замыкания в незаземленной системе (т.е. незаземленной системе или при выключенном резисторе заземления). Сектор 3 размещается в положении фазора направления
во время внешнего замыкания. Направление замыкания (=обратное) обычно используется только с целью индикации, но в некоторых случаях также и для блокирования. В качестве числовых примеров следующие секторы и настройки могут использоваться в трехсекторном примере по Фиг.3.
- Сектор 1: например, от +70° до -85°. Этот сектор представляет внутреннее замыкание в компенсированной системе или резистивно заземленной системе.
- Сектор 2: например, от +70° до +95°. Этот сектор представляет внутреннее замыкание в незаземленной системе.
- Сектор 3: например, от +95° до -85°. Этот сектор представляет внешнее замыкание независимо от типа заземления системы.
Согласно варианту воплощения настоящего изобретения, нейтральное состояние заземления электрической сети затем определяется на основе сравнения, причем одна или более настроек защиты от замыкания на землю применяется на основе определенного нейтрального состояния заземления электрической сети. Другими словами, когда нейтральное состояние заземления электрической сети определено, то настройки системы защиты от замыкания на землю могут быть задействованы, чтобы соответствовать определенному нейтральному состоянию заземления. Примененные настройки системы защиты от замыкания на землю могут включать, например, одну или несколько из следующих.
Если функция направленной защиты от замыкания на землю является Направленной защитой от замыкания на землю DEFxPDEF:
- Эксплуатационный режим: IoSin (операция основана на контроле реактивной составляющей Io, что применимо для незаземленной сети) или IoCos (операция основана на контроле резистивной составляющей Io, что применимо для компенсированной сети).
- Значение пускового остаточного тока (остаточный пусковой ток (резистивная или реактивная составляющая Io)).
- Рабочее временное запаздывание (настраиваемое рабочее запаздывание).
- Значение пускового остаточного напряжения.
Если функция направленной защиты от замыкания на землю является Направленной защитой от замыкания на землю DEFxPDEF:
- Эксплуатационный режим: Угол фазы.
- Характерный угол: -90° или 0°.
- Значение пускового остаточного тока (амплитуда Io).
- Рабочее временное запаздывание.
- Значение пускового остаточного напряжения.
Если функция направленной защиты от замыкания на землю является основанной на полной проводимости защиты от замыкания на землю EFPADM:
- Эксплуатационный режим: Bo (операция основана на контроле реактивной составляющей Yo=Bo, что применимо для незаземленной сети) или Go (операция основана на контроле резистивной составляющей Yo=Go (проводимость), что применимо для компенсированной сети).
- Режим полной проводимости CIc: Нормальный или Дельта (Термин "Нормальный" относится к способу вычисления полной проводимости, когда полная проводимость вычисляется посредством деления Io-фазора на Uo-фазор в течение замыкания. Термин "Дельта" относится к способу вычисления полной проводимости, когда полная проводимость вычисляется путем использования "дельта" величин, т.е. фазоров, отражающих изменение из-за замыкания, а затем деление "дельта Io”-фазора на "дельта Uo”-фазор).
- Рабочая временная задержка.
- Значение пускового остаточного напряжения.
Если функция направленной защиты от замыкания на землю является основанной на защите от замыкания на землю с использованием Ваттметра/Варметра WPWDE:
- Характерный угол: -90° (режим Варметра) или 0° (режим Ваттметра).
- Значение пусковой остаточной мощности (остаточная пусковая мощность (резистивная или реактивная составляющая So (остаточная мощность))).
- Значение пускового остаточного тока.
- Рабочая временная задержка.
- Значение пускового остаточного напряжения.
В общем случае рабочие пороговые значения функции направленной защиты от замыкания на землю предпочтительно должны применяться таким образом, чтобы в случае определенного состояния заземления нейтральной точки сеть являлась незаземленной, при этом рабочие пороговые значения должны относиться к мнимым составляющим рабочих величин (например, ток, мощность или полная проводимость), таким как Iosin, Qo или Bo. В случае, если определенное состояние заземления указывает на компенсированную сеть, то рабочие пороговые значения должны относиться к действительным составляющим рабочих величин (например, ток, мощность или полная проводимость), таким как Iocos, Po или Go.
На Фиг.4 приведен другой пример графика, иллюстрирующего заранее заданные границы на комплексной плоскости, согласно варианту воплощения настоящего изобретения. В примере по Фиг.4 плоскость направления разделена на восемь секторов. Секторы 1A, 1B и 1C представляют внутреннее замыкание соответственно в недокомпенсированной, настроенной и сверхкомпенсированной сетях. Сектор 2 представляет внутреннее замыкание в незаземленной системе (например, незаземленная система или при отключенных катушке или резисторе заземления) и системе только с распределенной компенсацией в фидерах (центральная катушка не используется или она отключена). В случае, когда в системе применена распределенная компенсация, Секторы 3A, 3B и 3C представляют внешнее замыкание соответственно в сверхкомпенсированных, настроенных и недокомпенсированных фидерах. Сектор D представляет внешнее замыкание в случае, когда катушка распределенной компенсации отключена или не применяется.
В качестве числового примера могут быть продемонстрированы следующие секторы и настройки.
- Сектор 1A: от +70° до +10° представляет внутреннее замыкание в недокомпенсированной системе.
- Сектор 1B: от +10° до -10° представляет внутреннее замыкание в настроенной системе.
- Сектор 1C: от -10° до -85° представляет внутреннее замыкание в недокомпенсированной системе.
- Сектор 2: от +70° до +95°. Этот сектор представляет внутреннее замыкание в незаземленной системе.
- Сектор 3A: от +95° до +170° представляет внешнее замыкание в локально сверхкомпенсированном фидере.
- Сектор 3 В: от +170° до -170° представляет внешнее замыкание в локально настроенном фидере.
- Сектор 3C: от -100° до -170° представляет внешнее замыкание в локально недокомпенсированном фидере.
- Сектор 3D: от -85° до -100° представляет внешнее замыкание в случае, когда катушка распределенной компенсации отключена или не применяется.
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>Y</mi><mo>¯</mo></mover><mi>o</mi></msub></mrow>
Количество секторов, ширина секторов и углы могут быть получены из основной теории короткого замыкания на землю в высокоимпедансных заземленных сетях как это описано ниже. Минимально необходимо иметь два сектора, чтобы отождествить различные условия заземления с нейтральной точкой и, соответственно, произвести настройку системы защиты. Ниже приведены основополагающие принципы, каким образом могут быть выбраны секторы, т.е углы α, β и γ по Фиг.3. Это основано на основной теории короткого замыкания на землю в высокоимпедансной заземленной сети с применением теории полной проводимости. Углы α, β и γ могут быть основаны на теоретическом значении угла
для разных сценариев короткого замыкания.
Результат вычисления полной проводимости внешнего замыкания в защищенном фидере:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>Y</mi><mo>¯</mo></mover><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>⌊</mo><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>F</mi><mi>d</mi><mi>t</mi><mi>o</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>c</mi><mi>D</mi><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>_</mo><mi>F</mi><mi>d</mi></mrow></msub></mrow><mo>⌋</mo></mrow><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>⌊</mo><mrow><msub><mi>B</mi><mrow><mi>F</mi><mi>d</mi><mi>t</mi><mi>o</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>c</mi><mi>D</mi><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>_</mo><mi>F</mi><mi>d</mi></mrow></msub></mrow><mo>⌋</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
Fdtot
G - полная проводимость фидера фазы-на-землю;
cDST_Fd
G - полная проводимость фидера фазы-на-землю распределенных катушек, размещенных на фидере;
Fdtot
B - полная реактивная проводимость фидера фазы-на-землю;
cDST_Fd
B - полная реактивная проводимость фидера фазы-на-землю распределенных катушек, размещенных на фидере.
Результат вычисления полной проводимости внутреннего замыкания в защищенном фидере:
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>Y</mi><mo>¯</mo></mover><mi>o</mi></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mrow><mo>⌊</mo><mrow><msub><mi>G</mi><mrow><mi>B</mi><mi>g</mi><mi>t</mi><mi>o</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>c</mi><mi>D</mi><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>_</mo><mi>B</mi><mi>g</mi></mrow></msub></mrow><mo>⌋</mo></mrow><mo>+</mo><mi>j</mi><mo>⋅</mo><mrow><mo>⌊</mo><mrow><msub><mi>B</mi><mrow><mi>N</mi><mi>e</mi><mi>t</mi><mi>w</mi><mi>o</mi><mi>r</mi><mi>k</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><mi>K</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>F</mi><mi>d</mi><mi>t</mi><mi>o</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>B</mi><mrow><mi>c</mi><mi>D</mi><mi>S</mi><mi>T</mi><mo>_</mo><mi>B</mi><mi>g</mi></mrow></msub></mrow><mo>⌋</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
где
Bgtot
G - полная активная проводимость фазы-на-землю фоновой сети;
cCC
G - полная активная проводимость фазы-на-землю компенсационной катушки, размещенной на подстанции;
cDST_Bg
G - полная активная проводимость фазы-на-землю распределенных катушек, размещенных в фоновой сети;
Network
Fdtot
Bgtot
B - полная реактивная проводимость фазы-на-землю сети = B+B;
Bgtot
B - полная реактивная проводимость фазы-на-землю фоновой сети;
<mrow><mi>K</mi><mo>=</mo><mfrac bevelled="true"><mrow><msub><mi>B</mi><mrow><mi>c</mi><mi>C</mi><mi>C</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>B</mi><mrow><mi>N</mi><mi>e</mi><mi>t</mi><mi>w</mi><mi>o</mi><mi>r</mi><mi>k</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
K - степень компенсации компенсационной катушки, размещенной на подстанции,
Когда K равно 1.0, сеть считается полностью компенсированной. В случае K<1 сеть считается недокомпенсированной. С другой стороны, в случае K>1 сеть считается сверхкомпенсированной.
cCC
B - реактивная проводимость фазы-на-землю компенсационной катушки, размещенной на подстанции.
Угол γ:
Значение угла γ предпочтительно основано на двух условиях:
1. Замыкание находится снаружи защищенного фидера в предположении, что фидер не содержит распределенные катушки. Максимальные практические ошибки измерительной цепи (напряжение трансформатора, ток трансформатора, реле) должны быть предпочтительно учтены, что приведет к повороту фазора против часовой стрелки.
2. Замыкание находится внутри защищенного фидера, предполагая, что фидер практически сверхкомпенсирован.
Обычно значение угла γ находится между -80° и -90°.
Угол β:
Значение угла β предпочтительно основано на двух условиях:
1. Замыкание находится внутри защищенного фидера, предполагая незаземленную сеть. Максимальные практические ошибки измерительной цепи (напряжение трансформатора, ток трансформатора, реле) должны быть предпочтительно учтены, что приведет к повороту фазора против часовой стрелки.
Кроме того, в случае если в системе есть распределенная компенсация:
2. Замыкание находится снаружи защищенного фидера, предполагая, что фидер практически максимально сверхкомпенсирован.
Обычно значение угла β находится между +90° и +100°.
Угол α:
Значение угла α предпочтительно основано на двух условиях:
1. Замыкание находится внутри защищенного фидера, предполагая незаземленную сеть. Максимальные практические резистивные (в шунте) потери должны быть учтены, что приведет к повороту фазора по часовой стрелке.
2. Замыкание находится внутри защищенного фидера, предполагая, что фидер практически недокомпенсирован.
Обычно значение угла α находится между +60° и +80°.
Устройство, согласно одному из вышеописанных вариантов воплощения или их комбинациям, может быть выполнено в виде единого узла или двух или более узлов, которые выполнены с возможностью осуществления функций различных вариантов воплощения. Здесь термин "узел" относится в общем виде к физическому или логическому объекту, такому как физический прибор, или его части, либо к программному алгоритму. Один или более таких узлов могут размещаться, например, в блоке реле 10 защиты. В более общем случае вышеприведенные варианты воплощения могут быть реализованы посредством интеллектуального электронного устройства (IED), размещенного в электрической сети.
Устройство, согласно одному из вариантов воплощения, может быть выполнено посредством, например, компьютера или соответствующего оборудования для обработки цифрового сигнала, снабженного подходящим программным обеспечением. Такое устройство или соответствующее оборудование для обработки цифрового сигнала предпочтительно содержит, по крайней мере, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), которое обеспечивает хранение арифметических операций, таких как программные команды, а также центральное вычислительное устройство (ЦВУ), такое как процессор цифрового сигнала общего назначения. ЦВУ может содержать набор регистров, арифметический логический блок и блок управления. Блок управления управляется последовательностью программных команд, поступающих в ЦВУ от ОЗУ. Блок управления может содержать ряд микрокоманд для основных операций. Исполнение микрокоманд может меняться в зависимости от исполнения ЦВУ. Программные команды могут быть закодированы посредством языка программирования, такого как С, Java и т.п., или посредством языка программирования низкого уровня, например машинного языка или ассемблера. Также компьютер может обладать операционной системой, которая обеспечивает системное обслуживание компьютерных программ, с записанными программными командами. Компьютер или другое устройство, осуществляющее настоящее изобретение, также предпочтительно содержит подходящие входные средства для приема, например, измерений и/или управляющих данных и выходные средства для получения, например, аварийного сигнала и/или управляющих данных для управления оборудованием защиты, такого как выключатели, размыкатели и предохранители. Также возможно использовать специальные интегрированную схему или схемы и/или отдельные компоненты или узлы для осуществления функций любого варианта воплощения настоящего изобретения.
Настоящее изобретение может быть выполнено с применением существующих элементов системы, таких как различные реле защиты или подобные устройства, или посредством использования отдельных специальных элементов или узлов, выполненных в качестве единых либо распределенных блоков.
Существующие устройства защиты для электрических систем, такие как реле защиты или в общем случае интеллектуальные электронные устройства (IED), обычно содержат процессоры и память, и могут быть использованы для осуществления функций, согласно вариантам воплощения данного изобретения. Таким образом, все модификации и конфигурации, необходимые для осуществления варианта воплощения данного изобретения, например, в существующих устройствах защиты могут быть выполнены за счет программных средств, которые могут быть осуществлены путем добавленного или обновленного программного обеспечения. Если работа настоящего изобретения достигается посредством программного обеспечения, то указанные программы могут быть выполнены в виде компьютерного программного продукта, содержащего компьютерный программный код, который при его исполнении на компьютере, побуждает компьютер или соответствующее устройство выполнять действия в соответствии с данным изобретением, как описано выше. Указанная компьютерная программа может быть записана или в общем случае размещена в компьютере на читаемом носителе, таком как подходящее средство памяти, например память на флешке или память на диске, с которых она может быть загружена в блок или блоки, которые исполняют программный код. Кроме того, такой компьютерный программный код, согласно данному изобретению, может быть загружен в блок или блоки, которые исполняют компьютерную программу, например, через подходящую сеть передачи данных и может заменить или обновить возможно существующий программный код.
Для специалиста в данной области очевидно, что по мере развития технологии, изобретательская идея может быть воплощена различными путями. Настоящее изобретение и его варианты воплощения не ограничены примерами, описанными выше, и могут изменяться в объеме формулы изобретения.