СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СРАБАТЫВАНИЯ В РЕЛЕ С ОДНОЙ ПОДВЕДЕННОЙ ВЕЛИЧИНОЙ Российский патент 2024 года по МПК H02H3/38 H01H83/22 

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к релейной защите и автоматике (РЗА) энергообъектов в сложных и переходных режимах. Решает проблему формирования адаптивных параметров срабатывания в терминале защиты по результатам замера величин в предшествующем аварии режиме.

Согласно [1] на энергообъектах необходима установка устройств релейной защиты и автоматики (РЗА). Расчет параметров срабатывания (уставок) устройств РЗА проводят по руководящим указаниям, разработанным для каждого вида защит (например, [2]). Объемной частью при расчете уставок является определение и расчет режимов работы энергосистемы, характерных для рассматриваемых защит.Многообразие расчетных режимов практически исключает получение оптимальных уставок, которые обеспечивают селективность действия во всех режимах. Эффективно решается проблема по использованию оптимальных параметров срабатывания в адаптивных защитах, в которых параметры срабатывания определяются по текущему предшествующему нагрузочному режиму.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ, описанный в [3], где рассматривается адаптивный способ формирования уставок для защиты.

Однако в [3] описан способ, при котором расчет режима и формирование уставок для нового режима происходят на внешнем вычислителе, с которого данные передаются в устройство защиты. Следует заметить, что в аварийном режиме происходит ряд идущих друг за другом процессов, например, короткое замыкание в режиме нагрузки, переход одного вида замыкания в другой вид, отключение фазы, неуспешное автоматическое повторное включение фазы, отключение трех фаз, повторное включение линии, замыкание в транзит с переходом в новый нагрузочный режим. Для каждого из этих режимов необходимо получить новую группу уставок в устройстве защиты. При быстрой смене режимов может возникнуть ситуация, когда будет происходить работа защиты с неактуальными для текущего режима параметрами срабатывания.

Цель изобретения - непрерывное формирование адаптивных к текущему режиму параметров срабатывания защиты в терминале защиты. Поставленная цель достигается тем, что в функциональную логику защиты вводится модуль, который по срабатыванию пускового органа мгновенно формирует новые параметры срабатывания (уставки), адаптивные к вновь возникшему режиму. Параметры срабатывания реле защиты формируются из фазных комплексных величин текущего и предшествующего нагрузочного режимов где получаемых из мгновенных замеренных значений тока и напряжения текущего i_v, u_v и предшествующего режимов i_{v предш}, u_{v предш} с выхода фильтра ортогональных составляющих. По комплексным значениям фазных величин соответственно в фильтрах симметричных и аварийных составляющих определяются симметричные где μ=1,2,0 и аварийные симметричные составляющие токов и напряжений.

Осуществление способа иллюстрирует представленная на фиг. 1 блок-схема логического модуля формирования адаптивной уставки в устройстве защиты. Блок-схема по фиг. 1 содержит следующие функциональные каналы и блоки: блок фильтра ортогональных составляющих (ФОС) комплексных величин тока и напряжения где v=A,B,C (элемент 1) и два идентичных канала формирования адаптивных уставок (элементы 9 и 10), каждый из которых включает блок фильтра симметричных составляющих (ФСС) тока или напряжения где μ=1,2,0 - индекс тока или напряжения соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей (элемент 2), блок фильтра аварийных составляющих (ФАС) величин тока (элемент 3) или величин напряжения (элемент аналогичный элементу 3 в канале 10), блок памяти (элемент 4), блок формирования адаптивных параметров срабатывания (блок уставок, элемент 5), пусковой орган (ПО) реле тока прямой и обратной последовательностей (элемент 6), блок сравнения с адаптивной уставкой (элемент 7), выходной сигнал срабатывания измерительного органа по току (элемент 8), канал формирования адаптивных уставок по току (элемент 9), канал формирования адаптивных уставок по напряжению (элемент 10) и выходной сигнал срабатывания измерительного органа по напряжению (элемент 11).

Способ осуществляется следующим образом.

Алгоритм расчета адаптивной уставки предполагает на основе мгновенных величин токов i_v, или напряжений u_v блоком ФОС (элемент 1) формирование ортогональных составляющих тока и напряжения текущего режима, которые поступают в каналы формирования адаптивных уставок тока (элемент 9) и напряжения (элемент 10) соответственно. Алгоритмы работы каналов формирования адаптивных уставок тока (элемент 9) и напряжения (элемент 10) идентичны. Далее рассмотрен алгоритм на базе канала тока (элемент 9).

Текущее значение тока в канале формирования адаптивных уставок тока (элемент 9) одновременно поступает в блок ФСС (элемент 2) и по срабатыванию пускового органа (элемент 6) запоминается в модуле памяти (элемент 4). Симметричные составляющие токов с блока ФСС поступают в блок ФАС (элемент 3), на выходе которого формируются аварийные составляющие токов например, по алгоритму [3]. Выходные величины аварийных составляющих токов с блока ФАС (элемент 3) поступают в ПО (элемент 6), который срабатывает при превышении аварийными составляющими прямой или обратной последовательностей заранее заданных уставок, отстроенных от коммутационных токов для прямой и небалансов, возникающих от величин тока при несимметричных предшествующих режимах, для обратной последовательности. Пусковой орган (элемент 6) выполняет функции селектора режима и его срабатывание означает появление нового режима. При этом происходит запоминание новых параметров тока и напряжения в блоке памяти (элемент 4) и формирование адаптивных уставок по параметрам предшествующего режима, которые были ранее зафиксированы в блоке памяти (элемент 4). Например, для максимальной токовой защиты (МТЗ) в блоке уставок (элемент 5) будут сформированы адаптивные уставки по величинам фазных токов и/или по величине тока прямой последовательности:

где

- соответственно максимальные действующие значения фазных токов и значение тока прямой последовательности;

К_отс - коэффициент отстройки; рекомендуется в зависимости от величины коммутируемой нагрузки и от номера ступени защиты принимать равным К_отс=1.2÷2.0.

С выхода блока уставки (элемент 5) адаптивная уставка, рассчитанная по формулам (1) или (2), поступает на вход блока «Сравнение с уставкой» (элемент 7). На другие входы данного блока с блока ФОС (элемент 1) поступают текущие фазные величины токов или их симметричные и аварийные составляющие.

Алгоритм расчета адаптивной уставки по величине тока обратной последовательности для ПО (элемент 6) или для реле обратной последовательности (РТОП) будет следующим:

где - текущее значение аварийной составляющей тока обратной последовательности;

- адаптивная уставка аварийной составляющей тока обратной последовательности в момент изменения режима;

k_отс=1,2 - коэффициент отстройки;

k_в=0,95 - коэффициент возврата реле;

I_2нб=k_нб⋅I_{m пред} - ток небаланса обратной последовательности, сформированный по результатам измерения предшествующего режима. Возможно использование неадаптивной уставки, рассчитанной по токам максимального нагрузочного режима: I_2нб=k_нб⋅I_{раб.макс};

- максимальное значение фазных токов;

k_нб = 0,05 - коэффициент небаланса;

I_2нс=0 - в аварийной составляющей отсутствует величина, обусловленная несимметрией предшествующего нагрузочного режима.

Особенность аварийных составляющих в том, что ИО на их основе срабатывают как при набросе тока, так и при его снижении, например, при отключении КЗ. Поэтому ИО на базе аварийных составляющих всегда должен контролироваться дополнительным ИО обратной последовательности, уставка которого определяется величиной небаланса, рассчитанной по максимальному току нагрузки:

где коэффициенты для расчета формулы (4) приняты равными коэффициентам формулы (3);

k_нес=0.03 - коэффициент несимметрии предшествующего режима.

Срабатывание ИО по току обратной последовательности будет происходить при следующих условиях:

где Ω - математическая ступенчатая (скачкообразная) функция.

Таким образом, по принципу своего действия предложенный способ позволяет в реальном масштабе времени формировать уставки срабатывания для реле с одной подведенной величиной, адаптивные к предшествующему аварии режиму.

Источники информации

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

2. Руководящие указания по релейной защите». Выпуск 12. Токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю линий 110-500 кВ. Расчеты М.: Энергия, 1980. - 88 с.

3. Шарыгин М.В., Куликов А.Л., Фальков А.А. Автоматизация расчетов адаптивной многопараметрической релейной защиты для реконфигурируемых распределительных сетей // Релейщик. 2022. №1(42). С. 12-16.

4. Патент 2035815 Российская Федерация, МКИ Н02Н 3/38. Способ выделения аварийной слагаемой тока короткого замыкания / Ю.Я. Лямец, В.А. Ефремов, В.А. Ильин. Опубл. 20.05.1995.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к формированию параметров срабатывания для защит с одной подведенной величиной. Технический результат заключается в обеспечении максимальной чувствительности защит во всем диапазоне режимов работы энергообъекта. Согласно изобретению, определяют изменение режима сети на основе величин фазных токов или напряжений фильтра ортогональных составляющих, определенных по показаниям текущих мгновенных величин токов или напряжений, и по запомненным данным предшествующего режима формируют уставки защит, адаптивные к нагрузочному режиму энергосистемы, непосредственно в терминале защиты. 1 ил.

Способ формирования адаптивных параметров срабатывания в реле с одной подведенной величиной, характеризующийся тем, что параметры срабатывания для защиты энергообъектов формируются по величинам расчетных режимов работы энергообъекта, отличающийся тем, что с целью обеспечения параметров чувствительности защиты вводится модуль формирования адаптивных параметров срабатывания, включающий в себя блок пускового органа, блок памяти, блок формирования текущих уставок и блок сравнения уставки, который на основе выходных комплексных величин фазных токов или напряжений фильтра ортогональных составляющих, вычисляемых по замеру текущих мгновенных величин токов или напряжений, и на базе выходных величин фильтра ортогональных составляющих фильтрами симметричных составляющих и аварийных составляющих формируются комплексные значения симметричных и аварийных составляющих, последние из которых при превышении величин, рассчитываемых по величинам небалансов от величин предшествующего режима, вызывают срабатывание пускового органа модуля формирования адаптивных параметров срабатывания, с выхода которого одновременно поступают команды на запоминание в блоке памяти текущих комплексных значений фазных токов или напряжений, их симметричных и аварийных составляющих, и на формирование в блоке формирования текущих уставок адаптивных параметров срабатывания на основе записанных в блоке памяти фазных величин тока или напряжения предшествующего режима, их симметричных и аварийных составляющих, которые поступают в блок сравнения уставок, где происходит сопоставление сформированных адаптивных параметров срабатывания по фазным комплексным величинам тока и напряжения, их симметричных и аварийных составляющих с аналогичными величинами текущего режима, поступающих с фильтров ортогональных, симметричных и аварийных составляющих, и, при превышении текущими величинами сформированных ранее адаптивных параметров срабатывания, на выходе блока сравнения уставок появляется сигнал о срабатывании, являющийся выходным сигналом защиты с адаптивными параметрами срабатывания.