RU2416851C2 - Способ и реле адаптивной дистанционной защиты для линий электропередачи - Google Patents

Способ и реле адаптивной дистанционной защиты для линий электропередачи Download PDF

Info

Publication number
RU2416851C2
RU2416851C2 RU2008136406/07A RU2008136406A RU2416851C2 RU 2416851 C2 RU2416851 C2 RU 2416851C2 RU 2008136406/07 A RU2008136406/07 A RU 2008136406/07A RU 2008136406 A RU2008136406 A RU 2008136406A RU 2416851 C2 RU2416851 C2 RU 2416851C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
short circuit
current
phase
impedance
currents
Prior art date
Application number
RU2008136406/07A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008136406A (ru
Inventor
Мурари САХА (SE)
Мурари САХА
Эугениуш РОСОЛОВСКИ (PL)
Эугениуш РОСОЛОВСКИ
Ян ИЗИКОВСКИ (PL)
Ян ИЗИКОВСКИ
Original Assignee
Абб Текнолоджи Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Абб Текнолоджи Лтд filed Critical Абб Текнолоджи Лтд
Publication of RU2008136406A publication Critical patent/RU2008136406A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2416851C2 publication Critical patent/RU2416851C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/40—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to ratio of voltage and current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/088—Aspects of digital computing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/28—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for meshed systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении точности и надежности защиты. Согласно способу ток короткого замыкания протекает через переходное сопротивление (RF) в месте короткого замыкания. Сначала с помощью известного алгоритма вычисляют полное сопротивление петли короткого замыкания на основании фазных напряжений (, , ) и фазных токов (, , ). Затем определяют сдвиг полного сопротивления петли короткого замыкания на основании полного сопротивления петли короткого замыкания, полного сопротивления линии электропередачи для прямой последовательности токов и фазового угла (γ) комплексного коэффициента распределения тока короткого замыкания, при этом коэффициент распределения тока короткого замыкания представляет собой отношение тока петли короткого замыкания к току короткого замыкания. В заключение вычисляют расстояние (d) до места короткого замыкания, вычитая сдвиг полного сопротивления из полного сопротивленияпетли короткого замыкания и деля результат на полное сопротивление линии электропередачи для прямой последовательности токов. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для адаптивной дистанционной защиты линий электропередачи, а более конкретно относится к реле дистанционной защиты с улучшенным срабатыванием при коротких замыканиях через большое активное сопротивление, адаптированному с целью уменьшения неполноты охвата защитной зоны или выхода реле за защитную зону, которые вызываются эффектом подпитки короткого замыкания с удаленного конца линии.
Предпосылки создания изобретения
Линии электропередачи переносят электрическую энергию от генерирующих источников к потребителям. Силовые линии электропередачи обычно являются линиями высокого напряжения, и обычно до распределения электрической энергии по отдельным потребителям, таким как дома, промышленные предприятия, здания делового назначения и т.д., электрическое напряжение преобразуют в более низкое напряжение на силовой подстанции. На многочисленных силовых подстанциях устанавливают защитные реле.
Обнаружение короткого замыкания в линии включает в себя измерение критических параметров системы и, когда короткое замыкание происходит, быстрое выполнение грубой оценки места короткого замыкания и некоторых характеристик повреждения, так что короткого замыкания линия может быть изолирована от энергетической системы по возможности быстро. Повреждение происходит, когда на протяжении линии электропередачи происходит отклонение электрического тока линии электропередачи, обычно по внешним причинам, от обычного пути.
Основными видами и причинами коротких замыканий являются повреждения изоляции, обусловленные конструктивными дефектами, производственными дефектами, неправильным монтажом и старением изоляции; электрические повреждения (короткие замыкания), вызываемые грозовыми перенапряжениями, коммутационными перенапряжениями и динамическими перенапряжениями; механические повреждения, вызываемые ветром, снегом, льдом, загрязнением, деревьями и животными; и тепловые повреждения, обусловленные режимами с перегрузками по току и перенапряжениями.
С течением времени электроэнергетические системы становятся конструктивно более сложными, более мощными и более высоковольтными и относящиеся к ним системы защиты также становятся конструктивно более сложными. В этой связи, при условии, что такая система защиты не может проявить соответствующую защитную способность относительно короткого замыкания, происходящего в некоторой части связанной с ней электроэнергетической системы, получающиеся в результате распространенность и число аварий будут очень большими.
Если реле защиты, несущее основную ответственность, неточно обнаруживает место короткого замыкания, происшедшего в любой одной части электроэнергетической системы, зона аварийного отключения питания будет более широкой в соответствии с правилами координации уставок защит. Поэтому все резервные реле защиты для линий электропередачи и большая часть основных реле защиты представляют собой направленные дистанционные реле, которые обычно являются неэффективными при выполнении обнаружения в случае возникновения короткого замыкания на землю через большое активное сопротивление. Кроме того, поскольку система электропередачи становится конструктивно все более сложной, средняя протяженность зоны передачи электроэнергии, через которую протекают большие токи нагрузки, сокращается, что является причиной неправильного срабатывания или несрабатывания дистанционного реле вследствие влияния реактивного сопротивления, которое представляет собой влияние взаимной связи переходного сопротивления в месте короткого замыкания и тока нагрузки.
Линия электропередачи может включать в себя трехфазные линии; однако линия электропередачи может также содержать одну фазу или некоторое другое число фаз.
Предшествующий уровень техники
Проблема определения мест коротких замыканий в силовых линиях электропередачи раскрыта в различных источниках из предшествующего уровня техники.
В источнике Wiszniewski A., “Accurate fault impedance locating algorithm”, IEE Proceedings, Part C, Vol. 130, №6, 1983, p. 311-315, предложен алгоритм для определения мест коротких замыканий на силовых линиях электропередачи, предназначенный для целей инспекции и ремонта и, следовательно, не для релейной защиты. Для коротких замыканий всех видов оценивается полный ток короткого замыкания, то есть ток, протекающий через переходное сопротивление пути короткого замыкания, при использовании «чистого линейного тока» в точке установки прибора для определения места короткого замыкания. Этот «чистый линейный ток» или, иначе говоря, «инкрементный линейный ток» определяется как разность линейного тока после короткого замыкания и тока нагрузки. Кроме того, в зависимости от вида короткого замыкания этот измеряемый «инкрементный линейный ток» рассматривается для конкретных фаз.
В патенте США №4559491 (Saha M.M.) от 17 декабря 1985 г. под названием “Method and device for locating a fault point on a three-phase power transmission line” предложен алгоритм для определения мест коротких замыканий на силовой линии электропередачи, предназначенный для целей инспекции и ремонта и, следовательно, не для релейной защиты. Расстояние до места короткого замыкания вычисляют, используя квадратное уравнение, которое является пригодным для целей определения места короткого замыкания не в реальном масштабе времени, и его довольно трудно использовать для релейной защиты в реальном масштабе времени.
В источнике Zhang et al. “An adaptive approach in digital distance protection”, IEEE Transaction on Power Delivery, Vol. 6, №1, January 1991, p. 135-142 раскрыт адаптивный способ для дистанционной защиты линии электропередачи. Способ касается только однофазных коротких замыканий на землю, тогда как изобретение касается коротких замыканий всех видов. Для рассмотренных однофазных коротких замыканий на землю полный ток короткого замыкания оценивают с использованием тока нулевой последовательности. Авторы предлагают использовать заданное значение для адаптивного изменения рабочих характеристик дистанционной защиты. Это заданное значение соответствует короткому замыканию в конце номинальной области действия реле, которую определяют при допущении упрощений. Однако, если вклад с удаленного конца и местный вклад нулевой последовательности не совпадают по фазе, будет возникать погрешность динамической характеристики.
В патенте США №5956220 (Novosel D., Hu Yi, Saha M.M.) от 21 сентября 1991 г. под названием “Adaptive distance protection system” представлена система адаптивной дистанционной защиты. Эта адаптивная система предназначена для корректной компенсации эффектов взаимной связи. Поэтому, она касается специфических проблем для параллельных линий электропередачи при однофазных коротких замыканиях на землю, и при этом с учетом различных рабочих режимов неповрежденной параллельной линии, где рабочими режимами являются нахождение линии в рабочем состоянии или в отключенном и заземленном состоянии. Эти специфические проблемы для параллельных линий электропередачи не имеют отношения к предложенному изобретению.
В патенте США №5796258 (Yang L.) от 18 августа 1998 г. под названием “Adaptive quadrilateral characteristic distance relay” предложено дистанционное реле с адаптивной прямоугольной характеристикой. Наклон прямоугольной характеристики определяют, используя ток обратной последовательности в случае однофазного короткого замыкания на землю и чистые линейные токи от соответствующих фаз в точке релейной защиты, то есть в случае междуфазных коротких замыканий под инкрементными токами понимаются разности между токами короткого замыкания и нагрузки. Расстояние до места короткого замыкания и параметры полного сопротивления сети в уравнениях отсутствуют. Это означает, что способ является упрощенным и в нем не рассматривается точная компенсация эффекта подпитки с удаленного конца.
В патенте США №6661630 (Yong Jin Ahn) от 9 декабря 2003 г. под названием “Distance relay for protection of transmission line having minimized reactance effect” предложено дистанционное реле для защиты линии электропередачи с минимизированным влиянием реактивного сопротивления. Рассматриваются случаи одиночных и параллельных линий. Учитываются однофазные короткие замыкания на землю, а также междуфазные короткие замыкания. Полный ток короткого замыкания оценивают, используя ток нулевой последовательности для однофазных коротких замыканий на землю и используя чистые линейные токи от соответствующих фаз в точке релейной защиты для междуфазных коротких замыканий. Под инкрементными токами понимается разность между токами короткого замыкания и нагрузки. Это означает, что процедура оценивания полного тока короткого замыкания совершенно иная, чем в изобретении. Кроме того, используют коэффициенты распределения тока короткого замыкания. Компенсацию эффекта подпитки короткого замыкания с удаленного конца осуществляют, используя итерационные вычисления, при этом начальную точку определяют в предположении, что угол коэффициента распределения тока короткого замыкания равен нулю. Следует отметить, что выполнение итерационных вычислений применительно к защите в реальном масштабе времени является довольно трудной задачей, а некоторые условия сходимости итерационных вычислений не выполняются.
В источнике Izykowski J., Rosolowski E., Saha M.M., “Locating faults in parallel transmission lines under availability of complete measurements at one end”, IEE Generation, Transmission and Distribution, vol. 151, №2, March 2004, p. 268-273 представлен алгоритм определения места короткого замыкания, предназначенный для применения к параллельным линиям электропередачи при условии доступности результатов полных измерений на одном конце. Под результатами полных измерений понимаются трехфазные напряжения и трехфазные токи с поврежденной и параллельной неповрежденной линии. Точно так же, как и в изобретении, полный ток короткого замыкания оценивают, исключая показатели нулевой последовательности. Вследствие доступности результатов полных измерений на одном конце конечный алгоритм определения места короткого замыкания имеет очень простую форму. Изобретение не связано с доступностью результатов измерений, рассмотренных в источнике, поскольку в изобретении рассматривается стандартная доступность результатов измерений.
В источнике Izykowski J., Rosolowski E., Saha M.M., “Adaptive digital distance algorithm for parallel transmission lines”, 2003 IEEE Power Tech., Bolonia, June 23-26, 2003, CD ROM, IEEE Catalogue Number 03EX719C, ISBN 0-7803-3-7968-3, paper 343, p. 6, выполнено дополнительное исследование способа из приведенного выше источника. В частности, вследствие очень простого уравнения первого порядка для расстояния до места короткого замыкания, его использование рассматривается для адаптивной дистанционной защиты. Как описывалось выше, доступность результатов полных измерений на одном конце параллельных линий электропередачи является отличной от ситуации, предполагаемой в отношении настоящего изобретения.
В патенте США №4841405 раскрыто устройство с защитными реле, которое располагают на местном конце участка линии электропередачи для измерения полного сопротивления в месте короткого замыкания, предназначенное для использования при определении места короткого замыкания. Чтобы компенсировать ложную составляющую в измерении полного сопротивления в месте короткого замыкания, где ложная составляющая обусловлена условиями потокораспределения участка линии электропередачи, включая возможную подпитку короткого замыкания удаленным током, в устройстве формируется сигнал, который представляет ложную составляющую. Затем измеренное полное сопротивление в месте короткого замыкания корректируется на основании сигнала.
В патенте США №5839093 описано реле для определения мест коротких замыканий и оценивания переходного сопротивления в месте короткого замыкания в распределительной сети с ответвленными нагрузками. Что касается известного способа определения места короткого замыкания, названного «способом реактивного сопротивления», то в патенте США №5839093 поясняется, как полное сопротивление в месте короткого замыкания и ток нагрузки могут влиять на точность определения места короткого замыкания. Предложено уравнение, в котором учтено переходное сопротивление в месте короткого замыкания и которое содержит отношение тока через переходное сопротивление в месте короткого замыкания к току после короткого замыкания, измеряемому в виде комплексного числа на месте расположения реле.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в решении проблем, связанных с известными способами из предшествующего уровня техники, и в создании усовершенствованного, простого и надежного способа и устройства для адаптивной дистанционной защиты трехфазных линий электропередачи.
Дальнейшая задача заключается в улучшении срабатывания при коротком замыкании через большое активное сопротивление и в уменьшении неполноты охвата защитной зоны и выхода реле за защитную зону, которые вызываются эффектом подпитки с удаленного конца линии.
Задачи изобретения решаются способом согласно пункту 1 формулы изобретения, реле адаптивной дистанционной защиты согласно пункту 8 формулы изобретения и компьютерной программой согласно пункту 9 формулы изобретения.
Способ выполняют с помощью реле дистанционной защиты в случае короткого замыкания через большое активное сопротивление на трехфазной линии электропередачи, когда ток I F короткого замыкания протекает через переходное сопротивление R F в месте короткого замыкания. Способ начинают с этапа, известного в предшествующем уровне техники, чтобы вычислить полное сопротивление Z relay петли короткого замыкания путем деления напряжения V relay петли короткого замыкания на ток I relay петли короткого замыкания, измеряемый с одного конца А линии АВ электропередачи, который является концом, где расположено реле дистанционной защиты. Напряжение V relay петли короткого замыкания состоит из соответствующих фазных напряжений V ph1, V ph2, V ph3, а ток I relay петли короткого замыкания состоит из соответствующих фазных токов I ph1, I ph2, I ph3 тех фаз, которые вовлечены в короткое замыкание.
Способ согласно изобретению содержит этап определения сдвига Δ Z полного сопротивления петли короткого замыкания с использованием полного сопротивления Z relay петли короткого замыкания, полного сопротивления Z 1L линии электропередачи для прямой последовательности токов и фазового угла γ комплексного коэффициента k F распределения тока в соответствии с уравнением
Figure 00000001
,
где Z relay=R relay+jX relay, Z 1L=R 1L+jX 1L и где коэффициент k F распределения тока короткого замыкания представляет собой отношение тока I relay петли короткого замыкания к току I F короткого замыкания.
Следующий этап способа согласно изобретению заключается в определении расстояния d до места короткого замыкания путем вычитания сдвига Δ Z полного сопротивления из полного сопротивления Z relay петли короткого замыкания и деления результата на полное сопротивление Z 1L линии электропередачи для прямой последовательности токов.
Определение полного сопротивления Z relay петли короткого замыкания только на основании фазных напряжений и токов, измеряемых на стороне А реле, не является прямым замером расстояния d до места короткого замыкания в случае короткого замыкания через большое активное сопротивление. В этом случае должен учитываться ток I F короткого замыкания, протекающий через переходное сопротивление R F в месте короткого замыкания, при этом ток короткого замыкания не может быть определен только со стороны А реле. Фазные токи, приходящие с удаленного конца В линии, также должны приниматься во внимание, поскольку они подпитывают короткое замыкание с удаленного конца В. Этот эффект называют эффектом подпитки с удаленного конца линии. Если влиянием тока I F короткого замыкания пренебрегают в таком случае короткого замыкания через большое активное сопротивление, то определяют ошибочное расстояние d до места короткого замыкания, что может приводить к выходу за защитную зону или неполному охвату защитной зоны с помощью реле дистанционной защиты.
В соответствии с изобретением полное сопротивление Z relay петли короткого замыкания адаптируют путем сдвига его в комплексной плоскости по линии сдвига Δ Z полного сопротивления, который представляет влияние тока I F короткого замыкания благодаря учету фазового угла γ коэффициента k F распределения тока короткого замыкания. Тем самым в способе и реле адаптивной дистанционной защиты согласно изобретению компенсируется эффект подпитки с удаленного конца и повышается точность найденного расстояния d до места короткого замыкания.
Для вычисления фазового угла γ предложены три различные возможности.
В самом простом случае фазовый угол γ коэффициента k F распределения тока короткого замыкания полагают равным нулю, то есть предполагают, что необходимо осуществлять только резистивный сдвиг полного сопротивления Z relay петли короткого замыкания:
Figure 00000002
.
В случае, когда реле дистанционной защиты на стороне А линии также способно принимать результаты синхронизированных измерений токов с удаленной стороны В, фазовый угол γ вычисляют на основании тока I relay петли короткого замыкания и тока I F короткого замыкания, при этом ток I F короткого замыкания определяют
- в случае однофазного короткого замыкания на землю, междуфазного короткого замыкания или трехфазного сбалансированного короткого замыкания, используя инкрементные составляющие Δ I A1 и Δ I B1 токов прямой последовательности обоих концов линии электропередачи, или
- в случае междуфазного короткого замыкания на землю, используя инкрементные составляющие Δ I A1 и Δ I B1 токов прямой последовательности, а также составляющие I A2 и I B2 токов обратной последовательности обоих концов линии электропередачи.
В случае, когда используют только результаты измерений токов со стороны А реле, фазовый угол γ вычисляют три раза, каждый раз на основании тока I relay петли короткого замыкания, тока I F короткого замыкания и одного из трех различных, заранее заданных расстояний d i линии, при этом ток I F короткого замыкания определяют
- в случае однофазного короткого замыкания на землю или междуфазного короткого замыкания, используя параметры полного сопротивления линии электропередачи, ток I relay петли короткого замыкания и составляющую I A2 токов обратной последовательности с конца А реле линии электропередачи, или
- в случае трехфазного или междуфазного короткого замыкания на землю, используя дополнительно инкрементную составляющую Δ I A1 токов прямой последовательности конца А реле линии электропередачи,
и при этом три результирующих фазовых угла γ i используют для определения трех сдвигов Δ Z i полного сопротивления и трех соответствующих возможных расстояний d pi до места короткого замыкания, где одно их трех возможных расстояний d pi до места короткого замыкания, которое находится ближе всего к контрольному расстоянию d ref до места короткого замыкания, которое вычисляют как частное от деления полного сопротивления Z relay петли короткого замыкания и полного сопротивления Z 1L линии электропередачи для прямой последовательности токов, выбирают в качестве расстояния d до места короткого замыкания.
Изобретением предоставляется новый цифровой дистанционный алгоритм для одиночных и параллельных линий электропередачи. В случае параллельных линий может быть применено третье решение, для которого требуется получение результатов стандартных измерений с одного конца параллельных линий. Способ, который первоначально возник из способа определения места короткого замыкания, нацеленного на решение задач инспекции и ремонта, был улучшен с целью использования в настоящей заявке для обеспечения адаптивности дистанционного реле к «влиянию реактивного сопротивления», которое связано с короткими замыканиями через большое резистивное сопротивление. В алгоритм введена улучшенная оценка падения напряжения на сопротивлении R F пути короткого замыкания. В результате этого исключается определение токов нулевой последовательности и используются инкрементная составляющая прямой последовательности и составляющая обратной последовательности. В этом предложенный способ отличается от известных алгоритмов. Способ согласно изобретению был проверен на данных по коротким замыканиям, полученным в результате моделирований, выполненных с использованием известного программного обеспечения АТР-ЕМТР.
В соответствии с изобретением полный ток короткого замыкания оценивают, используя обобщенную модель коротких замыканий, сформулированную для показателей последовательности. Этот подход, основанный на показателях последовательности, применяют, чтобы исключить неблагоприятное влияние неопределенности в отношении параметра полного сопротивления линии при нулевой последовательности, которое дополнительно является причиной того, что оценка полного тока короткого замыкания является идентичной для одиночных и параллельных линий, используя инкрементный ток прямой последовательности для большей части коротких замыканий, то есть однофазных коротких замыканий на землю и междуфазных коротких замыканий.
По сравнению с предшествующим уровнем техники (публикация Yong Jin Ahn) в настоящем изобретении исключены итерационные вычисления благодаря определению полного тока короткого замыкания на основании результатов синхронизированных измерений токов на двух концах или в качестве варианта благодаря использованию трех специфических сдвигов полного сопротивления характеристики полного сопротивления, например характеристики полного сопротивления направленного реле в виде окружности, проходящей через начало координат.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения делаются ссылки на чертежи, приведенные ниже, на которых:
фигура 1 - иллюстрация линии АВ электропередачи с двумя концами; и
фигура 2 - иллюстрация адаптивного сдвига характеристики полного сопротивления направленного реле в виде окружности, проходящей через начало координат, при дистанционной защите линии АВ электропередачи.
Описание изобретения и его осуществлений
Влияние подпитки с удаленного конца на срабатывание дистанционного реле
Нижеследующие пояснения относятся к реле А, расположенному на соответствующем месте А в линии электропередачи, показанной на фиг.1.
В соответствии со стандартной типовой дистанционной защитой полное сопротивление Z relay петли короткого замыкания определяют на основании напряжения V relay петли короткого замыкания и тока I relay петли короткого замыкания, образованных в соответствии с видом текущего короткого замыкания на основании результатов измерений фазных напряжений или токов, соответственно, воспринимаемых реле А (см. таблицу 1):
Figure 00000003
.
Figure 00000004
(1)
Таблица 1
Состав сигналов релейной защиты для различных видов коротких замыканий
Вид короткого замыкания Напряжение, ток релейной защиты
фаза - земля V relay= V ph,
I relay= I ph+ k 0 I 0+ k 0m I parallel_0
фаза 1 - фаза 2,
фаза 1 - фаза 2 - земля,
фаза 1 - фаза 2 - фаза 3,
фаза 1 - фаза 2 - фаза 3 - земля		 V relay= V ph1- V ph2,
I relay= I ph1- I ph2
где фаза, фаза 1, фаза 2, земля являются обозначениями для указания коротких замыканий между фазами или на землю, соответственно;
I 0, I parallel_0 представляют собой ток нулевой последовательности поврежденной или неповрежденной параллельной линии, соответственно;
Figure 00000005
;
Figure 00000006
, в случае одиночной линии: k 0m=0;
Z 1L, Z 0L, Z 0m являются полными сопротивлениями линии для прямой, нулевой и взаимной нулевой последовательности, соответственно.
В случае, если имеется металлическое короткое замыкание, то есть короткое замыкание, не включающее в себя переходное сопротивление в месте короткого замыкания, так что используют R F≈0, то полное сопротивление Z relay петли короткого замыкания, определенное в соответствии с уравнением (1), является непосредственной мерой расстояния d до места короткого замыкания, при этом предпочтительно задавать d в относительных единицах (о.е.):
Z relay=d· Z 1L, если R F≈0,
Figure 00000007
(2)
где:
Z 1L=R 1L+jX 1L является полным сопротивлением линии АВ из фиг.1 для прямой последовательности.
В случае коротких замыканий через большие активные сопротивления, то есть коротких замыканий, включающих в себя переходное сопротивление в месте короткого замыкания с принимаемым в расчет значением, так что используют R F≠0, полное сопротивление Z relay петли короткого замыкания, определенное в соответствии с уравнением (1), больше не будет непосредственной мерой расстояния d до места короткого замыкания. В данном случае уравнение (2) неприменимо. Вместо этого петля короткого замыкания описывается следующим образом:
V relay-d· Z 1L I relay-R F I F=0,
Figure 00000008
(3)
где:
I F является полным током короткого замыкания, также называемым током пути короткого замыкания, который является следствием тока I A, вытекающего из точки А релейной защиты, и также тока I B, подпитывающего короткое замыкание с удаленного конца В, см. фиг.1.
При делении обеих частей уравнения (3) на ток I relay релейной защиты получается следующее уравнение для полного сопротивления:
Figure 00000009
или в альтернативной форме:
Z relay-d· Z 1L-Δ Z =0,
Figure 00000010
(5)
где:
Δ Z представляет собой сдвиг полного сопротивления, являющийся следствием эффекта подпитки с удаленного конца, который обусловлен коротким замыканием через большое активное сопротивление.
Введя коэффициент k F распределения тока короткого замыкания в виде следующего отношения:
Figure 00000011
уравнение (4) можно записать в виде:
Figure 00000012
Подстановка коэффициента k F распределения тока короткого замыкания в соответствии с его полярной формой в уравнение (7) приводит к:
Figure 00000013
где:
k F является абсолютной величиной коэффициента распределения тока короткого замыкания, k F=| k F|, и
γ представляет собой угол коэффициента распределения тока короткого замыкания, γ = угол ( k F).
Альтернативная форма уравнения (8) имеет следующий вид:
Figure 00000014
С учетом того, что член
Figure 00000015
является вещественным числом, а это так, поскольку переходное сопротивление R F в месте короткого замыкания и абсолютная величина k F коэффициента распределения тока короткого замыкания являются вещественными числами, уравнение (9) может быть разделено на вещественную и мнимую части:
Figure 00000016
Затем уравнение (10) может быть умножено на sin(γ), а уравнение (11) на cos(γ). После этого результаты складывают с исключением члена
Figure 00000015
. В результате этого расстояние d до места короткого замыкания может быть определено в соответствии со следующим простым уравнением:
Figure 00000017
Полученное уравнение (12) используют для определения компенсации эффекта подпитки с удаленного конца, который может быть причиной неполного охвата защитной зоны и/или выхода за защитную зону дистанционных реле при коротких замыканиях, близких к границе первой защитной зоны, и который может также замедлять размыкание дистанционных реле. Чтобы исключить эти особенности традиционных дистанционных реле, предложено компенсировать эффект подпитки с удаленного конца.
Способ компенсации эффекта подпитки с удаленного конца
В предложенную адаптивную дистанционную защиту введена адаптация к эффекту подпитки с удаленного конца. Новаторская идея также представлена в отношении характеристики полного сопротивления направленного дистанционного реле в виде окружности, проходящей через начало координат, при этом сама по себе характеристика полного сопротивления направленного реле (ХПСНР) в виде окружности, проходящей через начало координат, является в общем известной и представлена окружностью на диаграмме R/X, контур которой, как показано на фиг.2, проходит через начало координат. Однако этот способ также может быть использован для других видов характеристики полного сопротивления дистанционного реле.
Для предложенного адаптивного дистанционного реле сохраняется традиционный способ вычисления полного сопротивления Z relay петли короткого замыкания согласно уравнению (1). Новшество заключается в том, что найденное полное сопротивление Z relay петли короткого замыкания сравнивают с адаптированной характеристикой полного сопротивления направленного реле в виде окружности, АХПСНР, см. фиг.2, которую получают путем сдвига исходной характеристики направленного реле в виде окружности, проходящей через начало координат, ХПСНР, посредством определенного сдвига полного сопротивления, которое в соответствии с уравнением (5) может быть выражено как:
Δ Z =ΔR+jΔX= Z relay-dZ 1L.
Figure 00000018
(13)
Уравнение (13) также может быть перезаписано в форме:
Δ Z =ΔR+jΔX=(R relay-dR 1L)+j(X relay-dX 1L).
Figure 00000019
(14)
Подстановка уравнения (12) в уравнение (14) приводит к сдвигу характеристики для сопротивления:
Figure 00000020
и для реактивного сопротивления:
Figure 00000021
С учетом уравнений (15) и (16) сдвиг полного сопротивления характеристики направленного реле в виде окружности, проходящей через начало координат, необходимый для получения адаптивной характеристики направленного реле в виде окружности, будет равен:
Figure 00000022
Это означает, что необходимый сдвиг (17) полного сопротивления определяется:
- сопротивлением R 1L и реактивным сопротивлением X 1L линии для прямой последовательности,
- сопротивлением R relay петли короткого замыкания и реактивным сопротивлением X relay петли короткого замыкания, измеряемыми с помощью реле,
- углом γ коэффициента k F распределения тока короткого замыкания.
Значение tg(γ) является неизвестным, поскольку оно определяется уравнением (6), в которое включен полный ток I F короткого замыкания, и этот полный ток I F короткого замыкания не может быть измерен при использовании только местных измерений.
Наиболее простой способ компенсации эффекта удаленной подпитки может быть осуществлен в предположении нулевым угла γ коэффициента k F распределения тока короткого замыкания, что приводит к tg(γ)=0. В этом случае необходимый сдвиг характеристики полного сопротивления равен:
Figure 00000023
.
Figure 00000024
(18)
Это означает, что, если упрощение tg(γ)=0 может быть допущено, то есть если угол γ коэффициента k F распределения тока приблизительно равен нулю, то, как определено в уравнении (18), для компенсации эффекта удаленной подпитки характеристика полного сопротивления направленного дистанционного реле в виде окружности, проходящей через начало координат, должна быть сдвинута только в направлении сопротивления.
В общем случае, то есть без допущения упрощения tg(γ)=0, значение tg(γ) должно быть определено для подстановки его в уравнение (17):
Figure 00000025
,
Figure 00000026
(19)
где:
Figure 00000027
и γ = угол( k F).
Полный ток I F короткого замыкания состоит из токов, протекающих к точке F короткого замыкания с обеих сторон линии (см. фиг.1):
I F= I A+ I B.
Figure 00000028
(20)
В случае получения результатов синхронизированных измерений на обеих сторонах линии и высокой скорости связи между концами линии для передачи удаленного тока к дистанционному реле полный ток короткого замыкания может быть просто определен в соответствии с уравнением (20) и затем tg(γ) вычислен из уравнения (19). Это позволяет определить требуемый сдвиг полного сопротивления характеристики (17) полного сопротивления, используемый для компенсации эффекта подпитки с удаленного конца.
Уравнение (20) свидетельствует о том, что полный ток I F короткого замыкания может быть определен при использовании токов, измеренных синхронно на обоих концах линии электропередачи. Такие измерения выполняют для того, чтобы они использовались дифференциальным реле. Поскольку дифференциальное реле и дистанционные реле находятся совместно в современных терминалах защиты силовых линий электропередачи, результаты этих измерений, то есть токи, измеренные синхронно на обоих концах линии электропередачи, также могут быть легко использованы для осуществления адаптивной дистанционной защиты. Это является объектом настоящего изобретения. Однако решение, предложенное в настоящей заявке, не является прямым применением уравнения (20).
При рассмотрении применения результатов синхронизированных измерений токов на двух концах для определения полного тока I F короткого замыкания имеет смысл отметить, что уравнение (20) является справедливым в пренебрежении шунтирующими емкостями линии электропередачи. В случае линий длиной, превышающей некоторое пороговое значение, которое может быть, например 150 км, пренебрежение шунтирующими емкостями может быть причиной неприемлемых погрешностей при определении полного тока короткого замыкания в соответствии с уравнением (20). Поэтому, чтобы минимизировать влияние шунтирующих емкостей на определение полного тока I F короткого замыкания, то есть тока, протекающего через переходное сопротивление R F пути короткого замыкания, предложено особое определение этого тока. Вместо непосредственного использования уравнения (20), в соответствии с которым суммируются токи поврежденных фаз с обеих сторон, полный ток I F короткого замыкания определяют после разделения трехфазных токов с обоих концов на их симметричные составляющие и в таком случае после использования полезных составляющих. Полезными являются те, которые минимизируют влияние шунтирующих емкостей.
Основы определения полного тока I F короткого замыкания
Заявитель предлагает использовать обобщенную модель короткого замыкания в виде следующего уравнения, предназначенного для определения полного тока I F короткого замыкания:
I F=a F1 I F1+a F2 I F2+a F0 I F0,
Figure 00000018
(21)
где:
I F1, I F2, I F0 являются симметричными составляющими полного тока короткого замыкания, и где второй нижний индекс обозначает следующее: 1 - прямую, 2 - обратную и 0 - нулевую последовательность, соответственно,
a F1, a F2, a F0 представляют собой долевые коэффициенты, зависящие от вида короткого замыкания в соответствии с таблицами 1, 2 и 3.
Конкретные составляющие последовательности полного тока I F короткого замыкания определяют путем сложения соответствующих составляющих последовательности токов с терминалов линии. В правой части уравнений, приведенных ниже, первый нижний индекс обозначает терминал А или В, тогда как второй нижний индекс обозначает составляющую последовательности, 1 - для составляющей прямой, 2 - для составляющей обратной и 0 - для составляющей нулевой последовательности:
I F1= I A1+ I B1,
Figure 00000029
(22)
I F2= I A2+ I B2,
Figure 00000029
(23)
I F0= I A0+ I B0.
Figure 00000029
(24)
В качестве варианта составляющая I F1 прямой последовательности полного тока I F короткого замыкания может быть определена путем использования наложенных инкрементных токов прямой последовательности, Δ I A1 и Δ I B1, где термин инкрементный означает вычитание значений до короткого замыкания из значений после короткого замыкания:
I F1=Δ I A1+Δ I B1.
Figure 00000030
(25)
Известно, что на использование токов I A1 и I B1 прямой последовательности с терминалов линии согласно уравнению (22), для определения полного тока I F короткого замыкания согласно уравнению (21) влияет потокораспределение до короткого замыкания. Поэтому, в случаях, когда используют токи I A1 и I B1 прямой последовательности, точность определения места короткого замыкания ухудшается, особенно значительно в случае, если подразумевается высокое переходное сопротивление в месте короткого замыкания. В отличие от этого использование составляющих обратной и нулевой последовательностей и наложенных составляющих прямой последовательности в соответствии с уравнениями с (23) по (25) является предпочтительным для обеспечения высокой точности при определении полного тока I F короткого замыкания. Как следствие этого, предложен нижеследующий порядок очередности применения конкретных составляющих последовательности измеряемых токов:
- для однофазных коротких замыканий на землю и междуфазных коротких замыканий:
наложенные составляющие Δ I A1 и Δ I B прямой последовательности с использованием таблицы 2,
- для междуфазных коротких замыканий на землю:
наложенные составляющие Δ I A1 и Δ I B1 прямой последовательности и составляющие Δ I A2 и Δ I B2 обратной последовательности с использованием таблицы 3,
- для трехфазных симметричных коротких замыканий:
наложенные составляющие Δ I A1 и Δ I B прямой последовательности с использованием таблицы 4.
Определение полного тока I F короткого замыкания для однофазных коротких замыканий на землю и междуфазных коротких замыканий
Долевые коэффициенты a F1, a F2 и a F0 из уравнения (21) могут быть определены с учетом граничных условий для коротких замыканий, рассмотренных в этом разделе, которыми являются однофазные короткие замыкания на землю и междуфазные короткие замыкания. Однако в этом имеется некоторая степень свободы. Из числа многих возможностей долевые коэффициенты для обратной и нулевой последовательностей выбирают как a F2=a F0=0, см. таблицу 2. Этим гарантируется, что для определения полного тока I F короткого замыкания используются только наложенные составляющие Δ I A1 и Δ I B1 прямой последовательности:
I F=a F1 I F1,
Figure 00000028
(26)
где:
a F1 представляет собой набор в соответствии с таблицей 2, I F1 определяют в соответствии с уравнением (25).
Таблица 2
Рекомендованный набор долевых коэффициентов для однофазных коротких замыканий на землю и междуфазных коротких замыканий
Короткое замыкание a F1 a F2 a F0
фаза а - земля 3 0 0
фаза b - земля 3а 2 0 0
фаза с - земля 3а 0 0
фаза а - фаза b 1-a 2 0 0
фаза b - фаза с а 2-а 0 0
фаза с - фаза а а-1 0 0
a=exp(j2/3);
Figure 00000031
Определение полного тока I F короткого замыкания для междуфазных коротких замыканий на землю
В случае короткого замыкания фаза 1 - фаза 2 - земля, где каждая из фазы 1 и фазы 2 обозначает одну из фаз a, b или с, полный ток I F короткого замыкания, который протекает в рассматриваемой петле междуфазного короткого замыкания, равен разности фазных токов I F_фазы 1 и I F_фазы 2 короткого замыкания в точке F короткого замыкания поврежденных фаз, фазы 1 и фазы 2:
I F= I F_фазы 1- I F_фазы 2.
Figure 00000032
(27)
Разделив уравнение (27) на симметричные составляющие и учитывая рекомендованный порядок очередности применения конкретных составляющих последовательности, то есть используя наложенные составляющие прямой последовательности и составляющие обратной последовательности, получаем:
I F=a F1 I F1+a F2 I F2+a F0 I F0,
Figure 00000018
(28)
где долевыми коэффициентами являются:
a F1 как в таблице 3, a F2 как в таблице 2, a F0=0, и где I F1 задается уравнением (25), а I F2 - уравнением (23).
Таблица 3
Рекомендованный набор долевых коэффициентов для междуфазных коротких замыканий на землю
Короткое замыкание a F1 a F2 a F0
фаза а - фаза b - земля 1-a 2 1-a 0
фаза b - фаза с - земля a 2-a a-a 2 0
фаза с - фаза а - земля a-1 a 2-1 0
Определение полного тока I F короткого замыкания для трехфазных сбалансированных коротких замыканий
В случае трехфазных сбалансированных коротких замыканий рассматривают соответствующую петлю междуфазного короткого замыкания, которая обычно является петлей “a-b”. Вследствие этого долевой коэффициент a F0 для нулевой последовательности равен нулю, a F0=0. Для обратной последовательности ненулевой долевой коэффициент a F2 получают как имеющийся в таблице 4. Однако вследствие отсутствия составляющих обратной последовательности, что применимо для трехфазных сбалансированных коротких замыканий, значение этого коэффициента не является существенным, то есть оно может полагаться равным нулю. Поэтому, в конечном счете полный ток I F короткого замыкания в случае трехфазных сбалансированных коротких замыканий равен:
I F=a F1 I F1+a F2 I F2+a F0 I F0,
Figure 00000018
(29)
где результирующие коэффициенты имеют вид:
a F1=1-a 2, a F2=0 и a F0=0,
и где
I F1 задается уравнением (25).
Таблица 4
Набор рекомендованных долевых коэффициентов для трехфазных сбалансированных коротких замыканий
Короткое замыкание a F1 a F2 )* a F0
фаза а - фаза b - фаза с
фаза а - фаза b - фаза с - земля		 1-a 2 1-a 0
)* вследствие отсутствия составляющих обратной последовательности при сбалансированных коротких замыканиях этот коэффициент может полагаться равным нулю
Альтернативный способ определения значения tg(γ) на основании уравнения (19) показан ниже.
Альтернативный способ определения значения tg(γ) основан на учете коэффициента k F распределения тока короткого замыкания и вычислении tg(γ) как отношения мнимой и вещественной частей этого коэффициента:
Figure 00000033
Коэффициент k F распределения тока короткого замыкания может быть выражен в следующем виде:
Figure 00000034
где:
Δ I A1, I A2 представляют собой инкрементные составляющие прямой и обратной последовательности токов в точке А расположения реле,
M 1= Z 1SA+ Z 1SB+ Z 1L, при этом Z 1SA и Z 1SB являются местными полными сопротивлениями источника на соответствующих реле,
K 1=- Z 1L,
L 1= Z 1SB+ Z 1L и
a F1, a F2 представляют собой долевые коэффициенты, зависящие от вида короткого замыкания в соответствии с таблицей 5.
Таблица 5
Долевые коэффициенты на основании уравнения (31)
Вид короткого замыкания a F1 a F2 a F0
фаза а - земля 0 3 0
фаза b - земля 0 3а 0
фаза с - земля 0 3а 2 0
фаза а - фаза b 0 1-а 0
фаза b - фаза с 0 а-а 2 0
фаза с - фаза а 0 а 2-1 0
фаза а - фаза b - земля,
фаза а - фаза b - фаза с - земля,
фаза а - фаза b - фаза с		 1-а 2 1-а 0
фаза b - фаза с - земля а 2-а а-а 2 0
фаза с - фаза а - земля а-1 а 2-1 0
a=exp(j2/3),
Figure 00000035
Коэффициент k F распределения тока короткого замыкания в уравнении (31) получен для случая одиночной линии путем исключения показателей нулевой последовательности. Кроме того, учтено, что полные сопротивления прямой и обратной последовательностей сети электропередачи являются идентичными.
Коэффициент k F распределения тока короткого замыкания согласно уравнению (31) также может быть записан в виде:
Figure 00000036
где:
h 1=a F1 M 1=a F1( Z 1SA+ Z 1SB+ Z 1L),
h 2=a F2 M 1=a F2( Z 1SA+ Z 1SB+ Z 1L) и
q (d)= K 1 d+ L 1=- Z 1L d+ Z 1SB+ Z 1L.
Чтобы вычислить требуемый адаптивный сдвиг Δ Z на основании уравнения (17) с учетом уравнений (30) и (32), необходимо, чтобы были известными параметры полного сопротивления сети. С этой целью с помощью реле А измеряют местное полное сопротивление Z 1SA источника, тогда как информацию относительно удаленного полного сопротивления Z 1SB источника получают из запоминающего устройства реле А, которая обновляется после каждого короткого замыкания линии путем передачи по каналу связи фактического измеренного значения удаленного полного сопротивления Z 1SB источника. Коэффициент q (d) является зависящим от расстояния d до места короткого замыкания, которое на самом деле неизвестно, и поэтому подставляют три определенных значения расстояния, соответствующих началу, d i=0, середине, d i=0,425 относительных единиц, и концу, d i=0,85 относительных единиц первой зоны дистанционной защиты. Затем уточняют, какое одно из них ближе всего к реальности. В результате этого коэффициент распределения тока короткого замыкания выражается в виде:
Figure 00000037
где:
d i=0 или
d i=0,425 о.е., или
d i=0,85 о.е.
Поэтому имеются три определенных сдвига Δ Z i характеристики полного сопротивления, которые рассматриваются, и в конечном счете после определенной проверки используется один из них.
Использование предложенного способа обеспечивает адаптацию характеристики полного сопротивления дистанционного реле к фактическим условиям короткого замыкания, и в результате этого срабатывание реле улучшается.

Claims (6)

1. Способ компенсации эффекта подпитки короткого замыкания с удаленного конца линии в реле дистанционной защиты во время определения расстояния (d) до места короткого замыкания через большое активное сопротивление на трехфазной линии электропередачи, где ток
Figure 00000038
короткого замыкания протекает через переходное сопротивление (RF) в месте короткого замыкания, содержащий этапы, на которых вычисляют полное сопротивление
Figure 00000039
петли короткого замыкания путем деления напряжения
Figure 00000040
петли короткого замыкания на ток
Figure 00000041
петли короткого замыкания, измеренный с одного конца (А) линии электропередачи, при этом напряжение
Figure 00000042
петли короткого замыкания состоит из соответствующих фазных напряжений (
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000045
) и ток
Figure 00000046
петли короткого замыкания состоит из соответствующих фазных токов (
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
) тех фаз, которые вовлечены в короткое замыкание, определяют сдвиг полного сопротивления
Figure 00000050
петли короткого замыкания, определяют расстояние (d) до места короткого замыкания, сдвигая полное сопротивление
Figure 00000039
петли короткого замыкания согласно определенному сдвигу
Figure 00000050
, отличающийся тем, что сдвиг
Figure 00000050
полного сопротивления петли короткого замыкания определяют на основании полного сопротивления
Figure 00000039
петли короткого замыкания, полного сопротивления
Figure 00000051
линии электропередачи для прямой последовательности токов и фазового угла (γ) комплексного коэффициента
Figure 00000052
распределения тока короткого замыкания в соответствии с уравнением
Figure 00000053
,
где
Figure 00000054
,
Figure 00000055
и где коэффициент
Figure 00000052
распределения тока короткого замыкания представляет собой отношение тока
Figure 00000056
петли короткого замыкания к току
Figure 00000038
короткого замыкания, фазовый угол (γ) комплексного коэффициента
Figure 00000052
распределения тока короткого замыкания вычисляют либо на основании тока
Figure 00000056
петли короткого замыкания и тока
Figure 00000038
короткого замыкания, где ток
Figure 00000038
короткого замыкания определяют на основании токов, измеряемых синхронно на обоих концах (А и В) линии электропередачи, где в случае однофазного короткого замыкания на землю, междуфазного короткого замыкания или трехфазного сбалансированного короткого замыкания ток
Figure 00000038
короткого замыкания определяют, используя инкрементные составляющие
Figure 00000057
токов прямой последовательности обоих концов (А и В) линии электропередачи, или в случае междуфазного короткого замыкания на землю ток
Figure 00000038
короткого замыкания определяют, используя инкрементные составляющие (
Figure 00000058
,
Figure 00000059
) токов прямой последовательности, а также составляющие (
Figure 00000060
,
Figure 00000061
) токов обратной последовательности обоих концов (А, В) линии электропередачи, либо на основании тока
Figure 00000056
петли короткого замыкания и тока
Figure 00000038
короткого замыкания для трех различных, заранее заданных расстояний (di) линии, при этом ток
Figure 00000038
короткого замыкания определяют в случае однофазного короткого замыкания на землю или междуфазного короткого замыкания, используя параметры (
Figure 00000062
,
Figure 00000063
,
Figure 00000064
) полного сопротивления линии электропередачи, ток
Figure 00000056
петли короткого замыкания и составляющую
Figure 00000065
токов обратной последовательности одного конца (А) линии электропередачи, или в случае трехфазного или междуфазного короткого замыкания на землю, используя параметры (
Figure 00000066
,
Figure 00000067
,
Figure 00000068
) полного сопротивления линии электропередачи, ток
Figure 00000056
петли короткого замыкания, составляющую
Figure 00000069
токов обратной последовательности одного конца (А) линии электропередачи и инкрементную составляющую
Figure 00000070
токов прямой последовательности одного конца (А) линии электропередачи, и где три результирующих фазовых угла (γi) используют для определения трех сдвигов
Figure 00000071
полного сопротивления и трех соответствующих возможных расстояний (dpi) до места короткого замыкания, при этом одно из трех возможных расстояний (dpi) до места короткого замыкания, которое находится ближе всего к контрольному расстоянию (dref) до места короткого замыкания, которое вычисляют как частное от деления полного сопротивления
Figure 00000039
петли короткого замыкания и полного сопротивления
Figure 00000072
линии электропередачи для прямой последовательности токов, выбирают в качестве расстояния (d) до места короткого замыкания, расстояние (d) до места короткого замыкания определяют, вычитая сдвиг
Figure 00000073
полного сопротивления из полного сопротивления
Figure 00000039
петли короткого замыкания и деля результат на полное сопротивление
Figure 00000072
линии электропередачи для положительной последовательности токов.
2. Способ по п.1, в котором в случае, когда ток
Figure 00000038
короткого замыкания определяют на основании токов, измеряемых синхронно на обоих концах (А и В) линии электропередачи, ток
Figure 00000038
короткого замыкания определяют в случае однофазного короткого замыкания на землю, междуфазного или трехфазного сбалансированного короткого замыкания на основании произведения первого долевого коэффициента
Figure 00000074
и суммы инкрементных составляющих (
Figure 00000075
,
Figure 00000076
) токов прямой последовательности, при этом значение первого долевого коэффициента
Figure 00000074
зависит от фазы или фаз, которые вовлечены в короткое замыкание, или в случае междуфазного короткого замыкания и замыкания на землю на основании суммы двух произведений, где одно из двух произведений представляет собой первый долевой коэффициент
Figure 00000074
, умноженный на сумму инкрементных составляющих (
Figure 00000077
,
Figure 00000078
) токов прямой последовательности, и где другое из двух произведений представляет собой второй долевой коэффициент
Figure 00000079
, умноженный на сумму инкрементных составляющих (
Figure 00000080
,
Figure 00000081
) токов обратной последовательности, при этом значения первого и второго долевых коэффициентов (
Figure 00000082
,
Figure 00000083
) зависят от фаз, которые вовлечены в короткое замыкание.
3. Способ по п.1, в котором в случае, когда ток
Figure 00000084
короткого замыкания определяют для трех различных, заранее заданных расстояний (di) линии, ток
Figure 00000084
короткого замыкания определяют в случае однофазного короткого замыкания на землю или междуфазного короткого замыкания, используя уравнение
Figure 00000085
или
в случае трехфазного короткого замыкания или междуфазного короткого замыкания на землю, используя уравнение
Figure 00000086
где
значения первого и второго долевых коэффициентов
Figure 00000082
и
Figure 00000083
зависят от фаз, которые вовлечены в короткое замыкание,
Figure 00000087
является полным сопротивлением линии электропередачи для прямой последовательности токов,
Figure 00000088
является местным полным сопротивлением источника на одном конце (А) линии электропередачи,
Figure 00000089
является удаленным полным сопротивлением на другом конце (В) линии электропередачи.
4. Способ по любому из пп.1 или 3, в котором значение удаленного полного сопротивления
Figure 00000090
источника передают на один конец (А) линии электропередачи по каналу связи.
5. Реле адаптивной дистанционной защиты, содержащее средство для выполнения этапов по меньшей мере по любому из пп.1-4.
6. Считываемый компьютером носитель информации, содержащий код компьютерной программы, который при выполнении на вычислительном устройстве осуществляет этапы способа по любому из пп.1-4.
RU2008136406/07A 2006-02-10 2006-12-21 Способ и реле адаптивной дистанционной защиты для линий электропередачи RU2416851C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0600322A SE530275C2 (sv) 2006-02-10 2006-02-10 Metod och anordning för ett adaptivt distansskyddsrelä för krafttransmissionsledningar
SE0600322-2 2006-02-10

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008136406A RU2008136406A (ru) 2010-03-20
RU2416851C2 true RU2416851C2 (ru) 2011-04-20

Family

ID=37814627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008136406/07A RU2416851C2 (ru) 2006-02-10 2006-12-21 Способ и реле адаптивной дистанционной защиты для линий электропередачи

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7872478B2 (ru)
EP (1) EP1982395B1 (ru)
CN (1) CN101336503B (ru)
RU (1) RU2416851C2 (ru)
SE (1) SE530275C2 (ru)
WO (1) WO2007090484A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578123C1 (ru) * 2015-02-09 2016-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2922028B1 (fr) * 2007-10-05 2011-04-29 Schneider Electric Ind Sas Localisation d'un defaut dans un reseau de distribution publique moyenne tension
EP2113778B1 (en) * 2008-04-29 2017-12-06 ABB Schweiz AG System and method for determining location of phase-to-phase fault or three-phase fault
EP2502319A4 (en) * 2009-11-18 2013-09-11 Abb Research Ltd METHOD AND APPARATUS FOR PROTECTING DISTANCE FROM GROUNDING
EP2378296B1 (en) * 2010-04-19 2016-03-23 ABB Technology AG Method and arrangement for determining impedance values
US8941387B2 (en) * 2010-10-12 2015-01-27 Howard University Apparatus and method for fault detection and location determination
RU2457593C1 (ru) * 2011-05-27 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ построения дистанционной защиты двухконцевой линии и обнаружения места короткого замыкания на ней
FR2976414B1 (fr) * 2011-06-09 2014-02-21 Alstom Grid Sas Procede de protection differentielle d'une liaison electrique de grande longueur avec courant capacitif eleve dans un reseau moyenne, haute ou tres haute tension
DE102011115243A1 (de) * 2011-09-28 2013-03-28 Airbus Operations Gmbh Schutzglied mit integriertem Distanzschutz mit einer Echtzeitanpassung der Auslösezeit zur Detektion und Separierung von hochohmigen Fehlern in vermaschten Netzen
US8990604B2 (en) * 2011-10-14 2015-03-24 Apple Inc. Alternately sensing voltage on supply side or load side of a power gate of an electronic device and modifying feedback input of a power supply controlled by the power gate based on which side of the power gate is currently sensed
CN102623974B (zh) * 2012-03-31 2015-05-20 昆明理工大学 一种基于信号距离和t型线路模型的纵联保护方法
CN102621452A (zh) * 2012-03-31 2012-08-01 昆明理工大学 一种基于信号距离和π型线路模型的纵联保护方法
CN102882191A (zh) * 2012-05-31 2013-01-16 云南电力调度控制中心 一种阻抗元件的定值整定方法
RU2504792C1 (ru) * 2012-07-17 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по массивам мгновенных значений токов и напряжений
CN102904225B (zh) * 2012-10-08 2014-11-12 华南理工大学 一种含分布式电源配电网的纵联保护方法
CN102904226B (zh) * 2012-10-08 2014-12-03 华南理工大学 一种含分布式电源配电网的自适应距离保护方法
US9018957B2 (en) * 2012-11-29 2015-04-28 Autoliv Asp, Inc. Method and system for diagnostic measurement of motor vehicle restraint system squib loop resistance
CN103852688B (zh) * 2012-11-30 2016-11-16 施耐德电器工业公司 用于确定接地故障的位置的方法和设备
CN103048582B (zh) * 2012-12-20 2016-04-20 北京交通大学 基于负序阻抗角的配电网单相接地故障选线方法
EP3036807B1 (en) * 2013-08-23 2017-06-21 ABB Research Ltd. Adaptive protection for distribution grid based on area concept
CN103683230B (zh) * 2013-12-18 2016-08-10 重庆大学 一种电力系统配电网距离保护的实现方法及结构
CN103809080A (zh) * 2014-02-17 2014-05-21 华北电力大学 一种适用于综合配电系统的双端高频阻抗式故障测距方法
CN104078955A (zh) * 2014-07-25 2014-10-01 国家电网公司 基于动作边界自适应调整输电线路相间故障继电保护方法
CN104155579B (zh) * 2014-08-19 2017-10-10 国家电网公司 M型基于柱上开关的10kv配电线路及故障检测方法
RU2573595C1 (ru) * 2014-09-02 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Устройство для дистанционной защиты линии электропередачи с ответвлением
CN104269831B (zh) * 2014-10-15 2017-06-23 国家电网公司 一种输电线路中通过识别过负荷与故障的距离保护方法
CN104360231A (zh) * 2014-11-12 2015-02-18 国家电网公司 基于故障有功功率线路相间短路故障双端测距方法
CN104330705B (zh) * 2014-11-14 2017-07-28 国家电网公司 基于相间故障位置因子的线路相间故障单端测距方法
CN104391224B (zh) * 2014-11-19 2017-12-08 国家电网公司 一种基于瞬时幅值变化的配电网故障数据自同步方法
CN104734127B (zh) * 2015-03-12 2017-10-03 深圳供电局有限公司 一种自适应接地距离保护的方法及系统
CN105588984B (zh) * 2016-01-27 2018-07-24 武汉大学 一种混压双极直流输电线路零序参数精确测量方法
CN105720564B (zh) * 2016-01-28 2019-04-05 中国电力科学研究院 一种适用于半波长输电线路的单端量自伴随阻抗保护方法
CN105548783B (zh) * 2016-02-23 2018-07-27 武汉大学 超高压交流同塔四回输电线路零序参数精确测量方法
CN105974200B (zh) * 2016-04-26 2019-01-18 武汉大学 一种超高压同塔三回输电线路零序参数精确测量方法
CN105823929B (zh) * 2016-06-08 2018-08-21 武汉大学 基于双端异步数据的长距离同塔四回输电线路零序参数精确测量方法
CN106129973B (zh) * 2016-06-29 2018-03-06 上海交通大学 基于tls‐esprit的风场联络线距离保护改进方法及其系统
CN106291113A (zh) * 2016-07-27 2017-01-04 华北电力大学（保定） 一种三相输电线路工频序阻抗在线测量方法
US11221377B2 (en) * 2016-12-15 2022-01-11 Eaton Intelligent Power Limited System and method for detecting stator faults in AC electrical machines
CN109888744B (zh) * 2019-03-04 2021-01-12 华北电力大学（保定） 一种高压直流输电线路的保护方法
CN110544926B (zh) * 2019-08-02 2022-08-30 中国电力科学研究院有限公司 一种利用电压特性的振荡期间对称故障开放方法
US11480601B2 (en) 2019-09-26 2022-10-25 General Electric Technology Gmbh Systems and methods to improve distance protection in transmission lines
EP4115483A1 (en) * 2020-03-02 2023-01-11 Hitachi Energy Switzerland AG Detecting an electrical fault within a monitored zone of a power transmission line
RU2741261C1 (ru) * 2020-03-13 2021-01-22 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Нижегородский государственный инженерно-экономический университет Способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели
WO2023022780A1 (en) * 2021-08-17 2023-02-23 S&C Electric Company Earth fault sectionalizer for electric power distribution network
EP4318836A1 (en) * 2022-08-05 2024-02-07 Hitachi Energy Ltd Distance protection for an electrical power system based on adapted apparent impedance
WO2024028351A1 (en) * 2022-08-05 2024-02-08 Hitachi Energy Ltd Distance protection for an electrical power system based on adapted apparent impedance

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4841405A (en) * 1985-03-06 1989-06-20 Westinghouse Electric Corp. Protective relaying apparatus for providing fault-resistance correction
US5839093A (en) * 1996-12-31 1998-11-17 Abb Transmit Oy System for locating faults and estimating fault resistance in distribution networks with tapped loads
JP3456952B2 (ja) 2000-06-28 2003-10-14 株式会社東芝 ディジタル形距離継電器
KR100393909B1 (ko) 2001-03-29 2003-08-06 유호전기공업주식회사 리액턴스 효과를 제거하는 송전선로 보호용 거리계전기법
CN1277340C (zh) * 2003-07-09 2006-09-27 北京四方继保自动化有限公司 基于电阻变化规律的线路故障与振荡识别方法
CN1655417A (zh) * 2004-12-01 2005-08-17 山东积成电子股份有限公司 基于变窗矢量的高压输电线路快速距离保护方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578123C1 (ru) * 2015-02-09 2016-03-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" Устройство защиты электрических сетей от однофазных замыканий на землю

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008136406A (ru) 2010-03-20
SE0600322L (sv) 2007-08-11
EP1982395A1 (en) 2008-10-22
WO2007090484A1 (en) 2007-08-16
SE530275C2 (sv) 2008-04-15
US20090021878A1 (en) 2009-01-22
CN101336503A (zh) 2008-12-31
EP1982395B1 (en) 2017-11-01
US7872478B2 (en) 2011-01-18
CN101336503B (zh) 2012-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2416851C2 (ru) Способ и реле адаптивной дистанционной защиты для линий электропередачи
US9476931B2 (en) Method for fault location analysis of ungrounded distribution systems
US6466031B1 (en) Systems and methods for locating faults on a transmission line with multiple tapped loads
US7514933B2 (en) System and method for determining location of phase-to-earth fault
US6466030B2 (en) Systems and methods for locating faults on a transmission line with a single tapped load
US9476930B2 (en) Locating multi-phase faults in ungrounded power distribution systems
Morales-Espana et al. Fault location method based on the determination of the minimum fault reactance for uncertainty loaded and unbalanced power distribution systems
Aggarwal et al. An interactive approach to fault location on overhead distribution lines with load taps
WO2019229638A1 (en) Fault location for parallel transmission lines with zero sequence currents estimated from faulted line measurements
Saha et al. Fault location method for MV cable network
Bretas et al. Fault location in unbalanced DG systems using the positive sequence apparent impedance
US9316679B2 (en) Method for locating of single-phase-to-ground faults of ungrounded power distribution systems
WO2019166903A1 (en) Method and device for fault location in a two-terminal transmission system
Filatova et al. Research of the algorithm and the prototype device for fault location based on synchronized two-side measurement
Das et al. Distribution fault location using short-circuit fault current profile approach
Halinka et al. New area measuring and decision algorithm concepts for power lines' distance protection
Steglich et al. A Novel Method for Earth Fault Distance Calculation in Compensated Grids Using Symmetrical Components
LV13922B (lv) Attāluma noteikšanas metode līdz vienfāzes zemesslēgumam sadales tīklos
Naidu et al. Fault locator for sub-transmission lines with integrated Distributed Generation
Sun et al. Fault location analysis of ungrounded distribution system based on residual voltage distribution
Ramirez-Ramirez et al. Fault location method based on two end measurements at the power distribution system
Anierobi et al. Review of Impedance-Based Fault Location Algorithm in Electric Power Transmission Line, using computerized fault recorders.
JP7437583B2 (ja) ２重回路伝送システムのための装置、システム、および方法
Syahputra et al. Estimation of Overhead Transmission Line Fault Distance Using Unsynchronized Two-Terminal Method
Saha et al. A new fault location algorithm for distribution networks

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161222