СИСТЕМА ТЕРМИНАЛОВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Терминал релейной защиты
Область применения предлагаемого терминала релейной защиты - защита от токов короткого замыкания линий электропередач и трансформаторов.
Известны микропроцессорные терминалы релейной защиты [1], где система управления релейной защитой выполнена на микропроцессорной базе. Источниками информации являются первичные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Их вторичные токи и напряжения являются входными сигналами терминала релейной защиты. Для выделения информационной составляющей сигнала применяют аналоговые фильтры низких частот, после прохождения которых, сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь для его дискретизации. После аналого-цифровых преобразователя происходит выделение составляющих входного сигнала цифровыми фильтрами. После входной сигнал поступает в блок логической части, где происходит анализ сигнала на предмет решения об управлении высоковольтным выключателем.
Недостатком такого микропроцессорного терминала релейной защиты является сложность логической конструкции без возможности двухфакторного анализа текущей ситуации в энергосистеме заключающейся в регистрации и обработки не только текущих параметров сигнала, но и их изменения во времени.
Известны электромеханические устройства релейной защиты [2]. Они состоят из измерительных и логических блоков. Измерительный блок определяет величину входного сигнала, который выполняется с помощью реле тока. Логический блок запускается измерительным блоком и, анализируя действия измерительного блока, производит предусмотренные действия (отключение высоковольтных выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле.
Недостатками электромеханических устройств релейной защиты является большая инерционность, а также невозможность двухфакторного анализа текущей ситуации в энергосистеме заключающейся в регистрации и обработки не только текущих параметров сигнала, но и их изменения во времени.
Известны многофазные реле, в которых реализованы способы дистанционной защиты [3, 4], где вся имеющаяся информация преобразуется не в один, а в два параметра, соответствующие двум местам предполагаемых повреждений - в начале и в конце защищаемой зоны.
Недостатком устройств, работающих по этим способам, стала сохраняющаяся зависимость от адекватности преобразования. Преобразования, называемые алгоритмическими моделями объекта [5], не допускают вариации его параметров, в отличие от имитационных моделей, где варьируемые параметры присутствуют и притом в нужном количестве.
Наиболее близким аналогом из известных технических решений является терминал релейной защиты, который и принят в качестве прототипа. Этот терминал выполнен на основе имитационной модели энергообъекта [6]. Здесь производится совместное преобразование измеряемых величин и априорной информации о энергообъекте в двумерные сигналы, включения на каждый сигнал группы аналогичных реле, объединения отдельных реле по схеме И в исполнительные группы, разбиения плоскостей двумерных сигналов на отдельные ячейки, кодирования ячеек, обучения исполнительных групп реле в ходе испытаний от имитационных моделей в режимах, альтернативных контролируемым, определения соответствующих блокирующих кодов. Вопрос о срабатывании релейной защиты решается после дополнительного обучения исполнительных групп реле в контролируемых режимах и отбора кодов срабатывания, не совпадающих с блокирующими кодами.
Недостатками этого терминала является невозможность нахождения различий между двумерными сигналами и отсутствие обучения защиты срабатывать в контролируемых режимах и не срабатывать в альтернативных режимах по однотипной схеме.
Технический результат в предлагаемом терминале релейной защиты заключается в повышении надежности, уменьшение времени выявления аварийных режимов.
Обеспечивается технический результат тем, что введен блок динамического анализа и сравнения, причем входы блока динамического анализа и сравнения соединены с выходом измерительного блока, а выходы блока динамического анализа и сравнения соединены с логическим блоком, при этом блок динамического анализа и сравнения терминала релейной защиты выполнен с возможностью передачи данных по каналу связи.
На Фиг. 1 показан терминал релейной защиты, причем условно изображен ряд одинаковых терминалов от А до N. Каждый из представленных терминал релейной защиты состоит из измерительного блока 2, блока динамического анализа и сравнения 3, логического блока 4, который управляет высоковольтным выключателем 5. Для обмена информацией с другими терминалами релейной защиты используется канал связи 4.
Принцип действия терминала релейной защиты 6А, как и остальных от А до N заключается в следующем: трансформированный сигнал с трансформаторов тока и напряжения 1, которые подключаются к участку защищаемой электрической сети, поступает на измерительный блок 2 каждого терминала релейной защиты, где проходит аналого-цифровую обработку. С измерительного блока 2 сигнал поступает на блок динамического анализа и сравнения 3, где находится амплитудное значение напряжения
max
min
, где U - максимальное значение напряжение в заданном интервале времени, U - минимальное значение напряжение в заданном интервале времени;
max
min
, где I - максимальное значение напряжение в заданном интервале времени, I - минимальное значение напряжение в заданном интервале времени;
Вторые производные напряжение по времени с заданным временным шагом:
Первые и вторые производные тока по времени с тем же заданным временным шагом:
Значения (а), (b), (с), (d), (е), (f) попарно сравниваются с такими же данными для аварийных режимов заложенными в блок динамического анализа и сравнения (3) заранее, которые определяются из моделирования аварийных режимов и опытных данных полученных путем регистрации, указанных выше параметров сигнала уже произошедших аварий.
При совпадении параметров (а) или (b) с данными заложенными в блок динамического анализа и сравнения (3) генерируется сигнал на логический блок (4), который формирует отключающий сигнал на высоковольтный выключатель (5). Новым является то, что даже если значения (а) или (b) не достигнуты, но есть совпадение хотя бы одного из параметров (c, d, e, f,) по времени с данными в блоке динамического анализа и сравнения (3) для аварийных режимов, то производится слежение этого параметра во времени. В случае дальнейшего совпадения за заданный промежуток времени с данными для аварийного режима, в пределах заданной погрешности, также вырабатывается сигнал на логический блок (4), который в свою очередь вырабатывает сигнал на отключение с заданной выдержкой времени исходя из определенного типа аварийного режима на высоковольтный выключатель (5).
Канал связи 4 используется для обновления данных в блоке динамического анализа и сравнения (3) о данных аварийных режимах в электрической сети. Возникновение аварийной ситуации на одном участке сети контролируемым терминалом 6А, приведет к изменению напряжения и рабочего тока на всех других от А до N. Соответственно, если на участке непосредственно контролируемом терминалом А в момент времени t произойдет новый тип аварийного режима, то данные о моменте времени t аварии, ее типе, и месте аварии будут по каналу связи переданы в блок динамического анализа и сравнения (3В) терминала В и во все последующие терминалы до N. При повторении такого же аварийного режима терминалы от А до N используя значения от (а) до (f) выявят и отключат поврежденный участок линии не при достижении рабочим током на участке линии или трансформаторе критического значения, а раньше исходя из динамики процесса. Тем самым увеличивается быстродействие защиты. Применение блока динамического анализа и сравнения 3, анализирующего не только абсолютные значения рабочего напряжение и тока, но и их изменения во времени позволяет более полно контролировать энергорежим на защищаемом объекте, что позволяет уменьшить количество ложных срабатываний, и тем самым увеличить надежность терминала релейной защиты.
Проведенные в Петрозаводском государственном университете испытания подтвердили эффективность работы системы терминалов релейной защиты.