СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2020 года по МПК H02H7/06 H02H3/28 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите и автоматике (РЗА) линий электропередачи (ЛЭП) с подключением к ним возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Решает проблему быстродействующей защиты с абсолютной селективностью на линиях электропередачи с инверторными преобразователями на стороне ВИЭ.

Согласно [1], на ЛЭП с двухсторонним питанием необходима установка быстродействующих защит с абсолютной селективностью. В связи с тем, что ВИЭ с инверторами по сути являются источниками тока, известные способы защиты ЛЭП с абсолютной селективностью с применением ВЧ-связи оказываются неприемлемы. В отличие от электростанций традиционной энергетики, ВИЭ с инверторами представляют собой источник тока с незначительным диапазоном изменения рабочих и аварийных токов, т.е. токи со стороны ВИЭ не информативны и не могут быть использованы в качестве информационных параметров для целей РЗА.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в [2], где для защиты ЛЭП предлагается использовать направленную высокочастотную защиту (НВЧЗ). Этот способ выбран в качестве прототипа изобретения. Его недостатком является то, что при коротком замыкании на линии в зоне или за пределами зоны защиты у полукомплекта НВЧЗ со стороны подстанции (ПС) с ВИЭ наблюдается недостаточная чувствительность основных измерительных органов НВЧЗ: реле направления мощности обратной последовательности (РНМОП) и реле сопротивления (PC). Со стороны питающей ПС энергосистемы недостаточная чувствительность будет наблюдаться при повреждениях «за спиной» данной ПС.

Цель изобретения - обеспечение чувствительности защиты ЛЭП с абсолютной селективностью. Поставленная цель достигается путем применения дополнительных измерительных органов в защитах на ПС с ВИЭ и изменением типа функционирования защиты при повреждениях в различных точках защищаемой ЛЭП.

Осуществление способа иллюстрирует представленная на фиг. 6лок-схема функционирования полукомплектов защиты, установленных по разным концам одной и той же ЛЭП. Блок-схема по фиг. содержит следующие блоки: блоки А и Б структурной схемы полукомплектов защиты для ПС с ВИЭ и питающей ПС, блок В - однолинейная схема защищаемой сети, включающей структурное изображение защищаемой ЛЭП Л1 и ЛЭП Л2-ЛМ на стороне питающей сети, выключатели на защищаемой ЛЭП, трансформаторы T1-TN ответвительных ПС, ПС с ВИЭ, питающая ПС. Блок А полукомплекта защиты со стороны ПС с ВИЭ включает в себя РНМОП (элемент 1), максимальное реле тока прямой последовательности РТ И (элемент 2), максимальное реле напряжения обратной последовательности РН U2 (элемент 3) и минимальное реле напряжения прямой последовательности РН U1 (элемент 4), логические элементы 5 и 6 «ИЛИ», которые управляют приемопередатчиком (ПП) данного конца (элемент 8.1). Блок Б соответствующего полукомплекта защиты со стороны питающего конца включает ПП (элемент 8.2), пускаемый от НВЧЗ (элемента 9) с некоторой задержкой (элемент времени 10 с выдержкой времени на срабатывание (ВВС)). Выход ПП блока Б (элемент 8.2) посредством логического элемента «И» (элемент 11) блокирует отключение линии.

Способ осуществляется следующим образом.

При повреждениях за шинами полукомплекта защиты А, установленного на ПС с ВИЭ (блок А), когда токи в обоих полукомплектах защиты определяются токами повреждения от питающей ПС, у полукомплекта А срабатывает либо РНМОП при несимметричных повреждениях, либо РТ I1 при трехфазных симметричных замыканиях. Сигналы от этих реле по схеме «ИЛИ» на элементе 5 поступают на передатчик ПП (элемент 8.1) и посредством ВЧ-сигнала блокируют отключение линии с двух сторон независимо от состояния защиты со стороны питающей ПС.

При повреждениях в зоне защиты в полукомплекте А срабатывают в зависимости от вида повреждения реле напряжения прямой (РН U1) либо обратной (РН U2) последовательностей, которые по схеме «ИЛИ» на элементе 6 подготавливают цепи отключения. Непосредственно отключение будет происходить при получении разрешающего ВЧ-сигнала от полкомплекта Б, находящегося на питающей ПС. Формирование разрешающего сигнала происходит от элемента НВЧЗ и с задержкой на элементе времени 10, выдержка времени на срабатывание которого определяется отстройкой от максимального времени срабатывания РНМОП (элемент 1) и РТ I1 (элемент 2) полукомплекта А. Приоритет блокирующего ВЧ-сигнала от полукомплекта А выше разрешающего сигнала, поэтому формирование разрешающего сигнала при внешних КЗ должно быть всегда позже блокирующего. Со стороны питающей ПС отключение линии будет происходить при отсутствии блокирующего ВЧ-сигнала со стороны полукомплекта А от модуля НВЧЗ (элемент 9).

При повреждениях «за спиной» полукомплекта Б питающей ПС из-за малых токов в линии не срабатывает модуль НВЧЗ (элемент 9) и не формируется отключающий сигнал на питающей ПС и разрешающий ВЧ-сигнал на ПС с ВИЭ.

Таким образом, по принципу своего действия предложенный способ позволяет для ЛЭП с ВИЭ обеспечить защиту с абсолютной селективностью и с высоким быстродействием.

Источники информации

1. Правила устройства электроустановок, 7 изд., утв. Приказом Минэнерго России от 08.07.2002 №204.

2. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. М. Госэнергоиздат, 1957.

Использование: в области электроэнергетики для защиты линий электропередачи с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ). Технический результат - обеспечение быстродействия и абсолютной селективности защиты на линиях с ВИЭ. Согласно способу защиты линий электропередачи с возобновляемыми источниками энергии с трехфазным управлением выключателями, в том числе с ответвлениями, на каждом конце формируются высокочастотные сигналы для передачи на другой конец линии, при этом на конце с возобновляемыми источниками энергии формируется блокирующий сигнал, со стороны питающего конца сети при определении повреждения в линии формируется отключающий сигнал, который на другом конце линии с возобновляемыми источниками энергии при срабатывании на этом конце максимального реле направления мощности обратной последовательности или минимального реле тока прямой последовательности, подготавливающих цепи отключения, дает разрешение на отключение. На питающем конце линии отключение производится при срабатывании защиты и отсутствии блокирующего сигнала от блокирующего реле направления мощности обратной последовательности или реле тока прямой последовательности, поступающих с конца с возобновляемыми источниками энергии. 1 ил.

Способ защиты линий электропередачи с возобновляемыми источниками энергии с трехфазным управлением выключателями, в том числе с ответвлениями, характеризующийся тем, что на каждом конце формируются высокочастотные сигналы для передачи на другой конец линии, при этом на конце с возобновляемыми источниками энергии формируется блокирующий сигнал, отличающийся тем, что со стороны питающего конца сети при определении повреждения в линии формируется отключающий сигнал, который на другом конце линии с возобновляемыми источниками энергии при срабатывании на этом конце максимального реле направления мощности обратной последовательности или минимального реле тока прямой последовательности, подготавливающих цепи отключения, дает разрешение на отключение, а на питающем конце линии отключение производится при срабатывании защиты и отсутствии блокирующего сигнала от блокирующего реле направления мощности обратной последовательности или реле тока прямой последовательности, поступающих с конца с возобновляемыми источниками энергии.