RU2447454C1 - Distance protection method for power transmission line - Google Patents
Distance protection method for power transmission line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2447454C1 RU2447454C1 RU2010144803/28A RU2010144803A RU2447454C1 RU 2447454 C1 RU2447454 C1 RU 2447454C1 RU 2010144803/28 A RU2010144803/28 A RU 2010144803/28A RU 2010144803 A RU2010144803 A RU 2010144803A RU 2447454 C1 RU2447454 C1 RU 2447454C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protection
- distance
- active
- measurements
- short circuit
- Prior art date
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
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам защиты линий электропередачи (ЛЭП), основанным на дистанционном принципе.The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for protecting power lines (power lines) based on a remote principle.
В известных дистанционных защитах ЛЭП используются реле сопротивления, реагирующие на величину полного сопротивления участка линии Z, реактивного сопротивления X или активного R [Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, стр.362]. Измеренное сопротивление в каждой фазе линии от места установки реле защиты до места короткого замыкания Zpk пропорционально длине этого участка lpk, так как Zpk=Zy·lpk, где Zy - удельное сопротивление линии. Реле контролирует напряжение, ток и угол между ними, а также измеряет сопротивлениеIn the known distance protection of power transmission lines, resistance relays are used, which respond to the value of the impedance of the line section Z, reactance X or active R [Chernobrov N.V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems. - M .: Energoatomizdat, 1998, p. 366]. The measured resistance in each phase of the line from the installation site of the protection relay to the place of short circuit Z pk is proportional to the length of this section l pk , since Z pk = Z y · l pk , where Z y is the specific resistance of the line. The relay monitors the voltage, current and angle between them, and also measures the resistance
Zp=Up/Ip.Z p = U p / I p .
При срабатывании пускового реле защиты в момент возникновения короткого замыкания защита действует на отключение ЛЭП при условии, если заданная уставка срабатывания реле Zcp>Zp, где Zcp=0,85·Zл, Zл - комплексное сопротивление защищаемой линии [Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. - М.: Энергоатомиздат, 1998, стр.363].When the start-up protection relay is triggered at the moment of a short circuit, the protection acts on disconnecting the power transmission line, provided that the set relay trip setting is Z cp > Z p , where Z cp = 0.85 · Z l , Z l is the complex resistance of the protected line [Chernobrov N .V., Semenov V.A. Relay protection of energy systems. - M .: Energoatomizdat, 1998, p. 363].
При технической реализации дистанционных защит от сравнения комплексных величин сопротивлений переходят к амплитудному или фазному сравнению [например, Циглер Г. Цифровая дистанционная защита: принципы и применение. - Пер. с англ. Под ред. Дьякова А.Ф. - М.: Энергоатомиздат, 2005, стр.21-24], а также сравнению измеренных активных Rp и реактивных Xp сопротивлений. Следует отметить, что существует однозначная взаимная связь расчетов амплитуд 
Поэтому ошибки измерения активного (Rp) и реактивного (Хр) сопротивлений являются единственными источниками ошибок оценки амплитуды
Возможен учет разбросов измеренных активного и реактивного сопротивлений ЛЭП из-за неточностей измерений, вызванных мешающими факторами при формировании способов дистанционной защиты. Например, известный способ [патент US 4906937, Method and a device for fault location in the event of fault on power transmission line, G01R 31/08, 06.03.1990] реализован с учетом принятия решения при изменениях активного сопротивления в заданном диапазоне (в условиях неизвестного сопротивления повреждения).It is possible to take into account the scatter of the measured active and reactive resistances of power lines due to measurement inaccuracies caused by interfering factors in the formation of distance protection methods. For example, the known method [patent US 4906937, Method and a device for fault location in the event of fault on power transmission line, G01R 31/08, 03/06/1990] is implemented taking into account the decision when the resistance changes in a given range (in conditions unknown damage resistance).
Недостатком известных способов дистанционной защиты линий электропередачи является низкая устойчивость функционирования.A disadvantage of the known methods for the remote protection of power lines is the low stability of operation.
Под устойчивостью функционирования следует понимать способность дистанционной защиты выполнять свои основные функции в реальных условиях при воздействии ряда факторов, ухудшающих ее качественные показатели [Шнеерсон Э.М. Динамика сложных измерительных органов релейной защиты. - М.: Энергоатомиздат, 1981, стр.8].Under the stability of functioning should be understood the ability of distance protection to perform its basic functions in real conditions when exposed to a number of factors that worsen its quality indicators [Schneerson E.M. The dynamics of complex measuring bodies of relay protection. - M .: Energoatomizdat, 1981, p. 8].
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ дистанционной защиты линии электропередачи [патент РФ 2285992, Способ дистанционной защиты линии электропередачи, H02H 3/40, G01R 31/8, опубл. 20.10.2006, БИ №29] при коротком замыкании путем измерения сопротивления до места короткого замыкания по аварийным значениям тока, напряжения и угла сдвига между ними в момент возникновения повреждения и сравнения его с заданной уставкой срабатывания, в момент возникновения короткого замыкания одновременно измеряют двумя дистанционными органами значения сопротивлений - активного и реактивного, сравнивают их с соответствующими заданными уставками срабатывания и дополнительно с уставками, учитывающими искажающие измерения факторы и, если значения замеренных сопротивлений обоих дистанционных органов меньше уставок срабатывания или только одного дистанционного органа, а второго меньше дополнительной уставки, производят отключение линии электропередачи, а при отсутствии этих условий в момент короткого замыкания или плавном изменении параметров режима работы линии блокируют действие защиты до возврата защиты при восстановлении нормального режима работы линии электропередачи.The closest technical solution to the present invention is a method for remote protection of a power line [RF patent 2285992, Method for remote protection of a power line, H02H 3/40, G01R 31/8, publ. October 20, 2006, BI No. 29] in the event of a short circuit by measuring the resistance to the point of a short circuit according to emergency values of current, voltage and the angle of shear between them at the time of occurrence of damage and comparing it with a given set point of operation, at the time of occurrence of a short circuit simultaneously measure two remote organs of resistance values - active and reactive, compare them with the corresponding given settings of the operation and additionally with the settings that take into account distorting measurement factors and, if the beginning of the measured resistances of both remote organs is less than the operation settings or only one remote organ, and the second is less than the additional setting, the power line is disconnected, and in the absence of these conditions at the moment of a short circuit or a smooth change in the operating mode parameters of the line, block the protection until the protection returns when restoration normal power line operation.
Способ-прототип учитывает влияние следующих факторов, искажающих замеры расстояния до места короткого замыкания:The prototype method takes into account the influence of the following factors distorting measurements of the distance to the short circuit location:
- переходных активных сопротивлений Rn (в месте повреждения) электрической дуги и элементов, через которые произошло короткое замыкание (земли, деревьев и др.);- transient active resistances R n (at the place of damage) of the electric arc and the elements through which the short circuit occurred (earth, trees, etc.);
- реактивные сопротивления взаимоиндукции Xом между параллельными ЛЭП, через которые в поврежденной ЛЭП наводится напряжение при коротком замыкании от тока нулевой последовательности, протекающего по параллельной неповрежденной линии.- mutual reactance X ohm between parallel power lines, through which voltage is induced in a damaged power line during a short circuit from a zero sequence current flowing along a parallel undamaged line.
Для этого в способе-прототипе предлагаются одновременные измерения двух сопротивлений - активного и реактивного в момент пуска защиты при возникновении короткого замыкания. В случае срабатывания только одного из измерительных дистанционных органов при значении измеренного сопротивления меньше его уставки срабатывания защита отключает линию при условии, если измеренное сопротивление второго дистанционного органа меньше сопротивления линии (или увеличенного с учетом нормативного коэффициента чувствительности Кч=1.2) по алгоритмамTo do this, the prototype method offers simultaneous measurements of two resistances - active and reactive at the time of starting the protection in the event of a short circuit. In the event that only one of the measuring remote organs is triggered when the measured resistance value is less than its setpoint, the protection switches off the line, provided that the measured resistance of the second remote organ is less than the line resistance (or increased taking into account the standard sensitivity coefficient K h = 1.2) according to the
Rp<Rcp и Xp<Xл (1.2Xл);R p <R cp and X p <X l (1.2X l );
Хр<Хср и Rp<Rn (1.2Rл).X p <X cf and R p <R n (1.2R l ).
При невыполнении этих условий в первый момент пуска защита продолжает контролировать параметры аномального режима до ее возврата при восстановлении нормального режима работы ЛЭП или действует на отключение ЛЭП при срабатывании второго дистанционного органа при скачкообразном изменении аварийных параметров из-за возникновения повреждения на защищаемой линии до окончания процесса отключения внешнего короткого замыкания.If these conditions are not met at the first moment of start-up, the protection continues to control the parameters of the anomalous mode until it returns when the power line is restored to normal mode or acts to shut off the power line when the second remote organ trips when the emergency parameters change abruptly due to damage to the protected line until the end of the shutdown process external short circuit.
Исходя из принципа функционирования способа-прототипа следует, что учет факторов, искажающих замеры расстояния до места короткого замыкания, обеспечивается введением зоны дополнительного измерения и логического ее объединения с зоной срабатывания в процессе сравнения измеренных активного и реактивного сопротивлений с уставками.Based on the principle of operation of the prototype method, it follows that the consideration of factors distorting measurements of the distance to the short circuit location is ensured by the introduction of an additional measurement zone and its logical association with the operation zone in the process of comparing the measured active and reactive resistances with the settings.
Таким образом, информация об искажающих факторах в способе-прототипе учитывается путем объединения результатов сравнений замеров активного и реактивного сопротивлений с уставками, т.е на логическом уровне.Thus, information about distorting factors in the prototype method is taken into account by combining the results of comparisons of measurements of active and reactance with settings, that is, at a logical level.
В процессе объединения результаты сравнения учитываются булевыми переменными, принимающими всего лишь два возможных значения: ноль и единица.In the process of combining, the results of the comparison are taken into account by Boolean variables that take only two possible values: zero and one.
Такое объединение информации, заключенной в результатах замера (измерений) активного и реактивного сопротивления, является не полным. Использование не полной информации измерений активного и реактивного сопротивлений в условиях искажающих факторов не обеспечивает требуемой устойчивости функционирования дистанционной защиты.Such a combination of information contained in the results of measuring (measuring) active and reactive resistance is not complete. The use of incomplete information on measurements of active and reactance in the conditions of distorting factors does not provide the required stability of the functioning of distance protection.
Более полного использования информации об измеренных активном и реактивном сопротивлениях в способе дистанционной защиты линии электропередачи можно достичь, если объединение информации осуществляется не на этапе сравнения сопротивлений с уставками (т.е. логическое), а производится объединение оценок одной и той же величины, но полученной по результатам разных замеров. В качестве такой величины выступает расстояние между местом установки защиты и местом короткого замыкания. Указанное расстояние может быть определено по результатам измерения как активного сопротивления, так и реактивного. Целесообразно объединить оценки расстояния, полученные как с использованием активного, так и реактивного сопротивления, для получения более точного результата и обеспечения требуемой устойчивости функционирования в условиях искажающих факторов.A more complete use of information about the measured active and reactance in the method of distance protection of the power line can be achieved if the information is not combined at the stage of comparing the resistances with the settings (i.e., logical), but the estimates of the same value, but obtained according to the results of various measurements. The distance between the place of installation of protection and the place of short circuit acts as such a value. The indicated distance can be determined by measuring both the active resistance and the reactive. It is advisable to combine distance estimates obtained using both active and reactive resistance to obtain a more accurate result and ensure the required stability of functioning under distorting factors.
Например, при нормальном распределении ошибок измерения расстояния, полученного из измерений и активного, и реактивного сопротивлений, целесообразно реализовать процедуру формирования результирующей оценки расстояния на основе взвешенного усреднения. Принятие нормального закона распределения ошибок математически оправдано, т.к. на процесс измерения сопротивления (и активного, и реактивного) оказывает влияние множество факторов, и сочетается с подходом, изложенным, например, в [Фабрикант В.Л. Дистанционная защита: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1987, стр.31-32]. Объединение оценок расстояния в случае независимых измерений (некоррелированных оценок) можно реализовать согласно методике [например, Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, стр.196-197]. При этом результирующая оценка формируется согласно выражениюFor example, with the normal distribution of the errors of distance measurement obtained from measurements of both active and reactance, it is advisable to implement the procedure for generating the resulting distance estimate based on weighted averaging. The adoption of the normal law of the distribution of errors is mathematically justified, because the process of measuring resistance (both active and reactive) is influenced by many factors, and is combined with the approach outlined, for example, in [Fabricant V.L. Remote Protection: Textbook. manual for universities. - M .: Higher. School, 1987, pp. 31-32]. The combination of distance estimates in the case of independent measurements (uncorrelated estimates) can be implemented according to the methodology [for example, Shirman Y.D., Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference. - M .: Radio and communication, 1981, pp. 169-197]. In this case, the resulting score is formed according to the expression
где lR и lx - оценки расстояния по результатам измерений активного и реактивного сопротивлений;where l R and l x are distance estimates from the results of measurements of active and reactive resistances;
Отметим, что общая точность измерений повышается, т.к уменьшается дисперсия результирующей оценки расстояния, определяемая формулойNote that the overall measurement accuracy increases, because the variance of the resulting distance estimate, determined by the formula, decreases
Пример объединения результатов измерений, соответствующих удаленному концу ЛЭП, приведен на фиг.1. На фиг.1 приведены плотности вероятностей распределения pR(l), px(l) оценок расстояния, соответствующие измерениям активного и реактивного сопротивлений, а также плотность вероятности pрез(l) результирующей оценки расстояния.An example of combining the measurement results corresponding to the remote end of the power line is shown in figure 1. Figure 1 shows the probability density of the distribution p R (l), p x (l) of the distance estimates corresponding to the measurements of active and reactance, as well as the probability density p res (l) of the resulting distance estimate.
Результирующая оценка расстояния lрез располагается между оценками lR и lX, характеризующими замеры активного и реактивного сопротивлений, а ее дисперсия меньше дисперсий 
процедура объединения информации способствует повышению точности оценок расстояния при дистанционных измерениях.The procedure for combining information helps to improve the accuracy of distance estimates in remote measurements.
Заметим, что выбор коэффициентов при взвешенном усреднении согласно (2) может быть реализован, например, по результатам статистической обработки данных имитационного моделирования [например, Демирчан К.С., Бутырин П.А. Моделирование и машинный расчет электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1988], а так же по результатам обработки данных аварийных отключений ЛЭП и сопоставленных с ними расчетов расстояния до места замыкания на основе замеров активного и реактивного сопротивлений.Note that the selection of coefficients for weighted averaging according to (2) can be realized, for example, according to the results of statistical processing of simulation data [for example, Demirchan K.S., Butyrin P.A. Modeling and machine calculation of electrical circuits. - M .: Higher school, 1988], as well as according to the results of processing the data of emergency power line shutdowns and the associated calculations of the distance to the fault location based on measurements of active and reactive resistances.
Аналогичная процедура взвешенного усреднения оценок расстояния может быть реализована при использовании оценок амплитуды и фазы замеров комплексного сопротивления. Однако однозначная связь измерений активного и реактивного сопротивлений с амплитудой и фазой, обусловленная выражением (1), не приводит к приращению информации и не вводит дополнительного источника повышения точности измерений расстояния до повреждения.A similar procedure for weighted averaging of distance estimates can be implemented using estimates of the amplitude and phase of measurements of complex resistance. However, the unambiguous relationship between the measurements of active and reactive resistances with the amplitude and phase, due to expression (1), does not lead to an increment of information and does not introduce an additional source of increasing the accuracy of measuring the distance to damage.
Поскольку в процессе совершенствования способа-прототипа путем объединения информации по замерам активного и реактивного сопротивлений (амплитуды и фазы) дистанционный принцип сведен к оценке расстояния между местом установки защиты и местом короткого замыкания, то именно это расстояние сравнивают с уставочным значением. В качестве уставочного значения может быть выбрана длина ЛЭП, умноженная на определенный коэффициент, т.е. использован традиционный принцип выбора уставок дистанционной защиты [например, Фабрикант В.Л. Дистанционная защита. - М.: Высшая школа, 1978. стр.20-21].Since in the process of improving the prototype method by combining information on measurements of active and reactive resistances (amplitude and phase), the remote principle is reduced to estimating the distance between the place of installation of the protection and the place of short circuit, it is this distance that is compared with the set value. As the reference value, the length of the power line multiplied by a certain coefficient, i.e. the traditional principle of choosing the settings of distance protection is used [for example, Fabricant V.L. Remote protection. - M .: Higher school, 1978. p.20-21].
Более сложная процедура определения коэффициентов при взвешенном усреднении реализуется в случае коррелированности ошибок измерения активного и реактивного сопротивлений. При этом целесообразно воспользоваться корреляционной матрицей ошибок измерения и методом выбора весовых коэффициентов, изложенном, например, в [Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981, стр.207-209]. Отметим, что коррелированность ошибок измерения активного и реактивного сопротивлений защиты может возникнуть при воздействии одних и тех же помех на измерительные органы активного и реактивного сопротивления.A more complicated procedure for determining the coefficients with weighted averaging is implemented in the case of correlation of errors in the measurement of active and reactive resistances. In this case, it is advisable to use the correlation matrix of measurement errors and the method of choosing weight coefficients, described, for example, in [Shirman Ya.D., Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference. - M.: Radio and Communications, 1981, pp. 207-209]. Note that the correlation of measurement errors of the active and reactive resistances of a protection can occur when the same interference affects the measuring organs of the active and reactive resistances.
Заметим, что результирующая оценка расстояния от места установки защиты до места короткого замыкания может использоваться при определении места повреждения (ОМП) ЛЭП.Note that the resulting estimate of the distance from the installation location of the protection to the place of short circuit can be used in determining the location of damage (WMD) of the power transmission line.
Недостатком способа-прототипа дистанционной защиты линии электропередачи является низкая устойчивость функционирования, поскольку информация об искажающих факторах, сопровождающих и дистанционные измерения активного и реактивного сопротивлений, учитывается лишь на уровне логических операций.The disadvantage of the prototype method of distance protection of a power line is the low stability of operation, since information about distorting factors that accompany remote measurements of active and reactance is taken into account only at the level of logical operations.
Задача изобретения - повышение устойчивости функционирования дистанционной защиты.The objective of the invention is to increase the stability of the functioning of distance protection.
Поставленная задача достигается способом дистанционной защиты линии электропередачи при коротком замыкании, заключающимся в том, что измеряют активное и реактивное сопротивления до места короткого замыкания по аварийным значениям тока, напряжения и угла сдвига между ними в момент возникновения повреждения, используют полученные результаты при сравнении с уставками, учитывающими искажающие измерения факторы, а при плавном изменении параметров режима работы линии блокируют действие защиты до возврата защиты при восстановлении нормального режима работы линии электропередачи, в котором, согласно предложению, с уставками сравнивают расстояние между местом установки защиты и местом короткого замыкания, определяемое на основе взвешенного усреднения оценок расстояния, получаемых из измерений активного и реактивного сопротивлений, а изменение параметров режима линии фиксируют по изменениям значения и знака расстояния между местом установки защиты и местом короткого замыкания.The problem is achieved by the method of remote protection of the power line during short circuit, which consists in measuring the active and reactive resistance to the point of short circuit according to emergency values of current, voltage and shear angle between them at the time of occurrence of damage, using the results obtained when comparing with the settings, taking into account distorting measurement factors, and with a smooth change in the parameters of the operating mode of the line, they block the protection action until the protection returns when the norm is restored power line operating mode, in which, according to the proposal, the distance between the place of installation of protection and the place of short circuit is determined with the settings, determined on the basis of weighted averaging of distance estimates obtained from measurements of active and reactance, and the change in the parameters of the line mode is fixed by changes in the value and the sign of the distance between the installation location of the protection and the location of the short circuit.
Как и способ-прототип предлагаемый способ дистанционной защиты линии электропередачи может быть реализован на микропроцессорной технике.Like the prototype method, the proposed method for remote protection of a power line can be implemented on microprocessor technology.
В частности, в качестве реализующего устройства может быть выбрано устройство цифровой дистанционной защиты (фиг.2) [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007, стр.42], включающее промежуточные трансформаторы тока 1; промежуточные трансформаторы напряжения 2; аналоговые фильтры низких частот 3; коммутатор сигналов 4; аналого-цифровой преобразователь 5; вычислительное устройство 6, содержащее блоки ввода 7 и вывода 8 дискретной информации, цифровой процессор 9, блок памяти 10.In particular, as a realizing device, a digital distance protection device (FIG. 2) can be selected [Schneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007, p. 42], including intermediate
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Перед выключением устройства производится имитационное моделирование ЛЭП, с учетом искажающих факторов, сопровождающееся измерением активного и реактивного сопротивлений, а также последующей статистической обработкой результатов. Итогом имитационного моделирования и статистической обработки результатов является формирование распределений (фиг.1), а также определение коэффициентов (например, на основе дисперсий), необходимых для расчетного выражения (2). Указанные коэффициенты в последующем используются для получения окончательной оценки расстояния (дистанции).Before turning off the device, a simulation of the power transmission line is performed, taking into account distorting factors, accompanied by a measurement of active and reactive resistances, as well as subsequent statistical processing of the results. The result of simulation and statistical processing of the results is the formation of distributions (Fig. 1), as well as the determination of the coefficients (for example, based on the variances) necessary for the calculated expression (2). The indicated coefficients are subsequently used to obtain the final estimate of the distance (distance).
Входная информация цифрового устройства релейной защиты определяется аналоговыми сигналами UA-UO, IA-IO, характеризующими режим электроэнергетической системы в точке A установки защиты, по переменному напряжению и току, и логическими сигналами x1-xк, подводимыми к блоку 7 ввода вычислительного устройства 6.The input information of the digital relay protection device is determined by the analog signals U A -U O , I A -I O characterizing the mode of the electric power system at point A of the installation of protection, by alternating voltage and current, and by the logical signals x 1 -x to , supplied to block 7 input computing device 6.
Сигналы x1-хк разделяются на группы, воздействуя на различные узлы блока 7, и вводятся обслуживающим персоналом или автоматически. По средством таких сигналов в память устройства (блок 10) вводятся коэффициенты, участвующие в формировании результирующей оценки расстояния (дистанции), а также удельные значения активного и реактивного сопротивлений и уставки зон.Signals to the x 1 -x divided into groups by acting on the various unit assemblies 7 and entered by service personnel or automatically. By means of such signals, the coefficients involved in the formation of the resulting distance (distance) estimate, as well as the specific values of the active and reactive resistances and zone settings, are entered into the device memory (block 10).
Сигналы y1-yq блока вывода 8 воздействуют на отключающие устройства защитного комплекса, другие устройства релейной защиты, регистратор данных, печатающую аппаратуру. Более подробно с использованием сигналов x1-xk, y1-yq можно познакомиться [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007, стр.41-42].Signals y 1 -y q of output unit 8 act on disconnecting devices of the protective complex, other relay protection devices, data logger, printing equipment. In more detail using signals x 1 -x k , y 1 -y q you can get acquainted [Schneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007, p. 41-42].
Аналоговые сигналы от трансформаторов тока ТА и напряжения TV преобразуются промежуточными трансформаторами тока 1, напряжения 2, фильтрами нижних частот 3 и подводятся к коммутатору сигналов 4, обеспечивающему поочередную выборку мгновенных значений величин с выходов отдельных фильтров и их запоминание на время, необходимое для правильной работы АЦП 5. В результате выходные сигналы АЦП 5 соответствуют в цифровом виде дискретным сигналам, промоделированным синусоидальными функциями. Каждому аналоговому сигналу U(t) (I(t)) на выходе аналогового фильтра нижних частот 3 соответствует дискретный сигнал U(nT) (I(nT)) на выходе АЦП 5, вводимый в вычислительное устройство 6, осуществляющее цифровую обработку сигналов, согласно предлагаемому способу дистанционной защиты ЛЭП.Analog signals from current transformers TA and voltage TV are converted by intermediate transformers of current 1, voltage 2, low-pass filters 3 and fed to a signal switch 4, which provides alternate sampling of instantaneous values from the outputs of individual filters and their storage for the time required for the correct operation of the ADC 5. As a result, the ADC 5 output signals correspond digitally to discrete signals modeled by sinusoidal functions. Each analog signal U (t) (I (t)) at the output of the analog low-pass filter 3 corresponds to a discrete signal U (nT) (I (nT)) at the output of the ADC 5, which is input to a computing device 6 that digitally processes the signals, according to the proposed method of remote protection of power lines.
В процессе реализации операций предлагаемого способа дистанционной защиты задействованы цифровой процессор 9 и блок памяти 10. В блоке памяти 10 осуществляется последовательное хранение совокупностей мгновенных значений токов и напряжений, соответствующих определенному временному интервалу анализа дистанционной защиты. Как правило, временной интервал выбирается равным периоду промышленной частоты (f=50 Гц) и соответствует Ta=20 мс. В течение этого интервала осуществляется выборка мгновенных значений тока и напряжения, количество которых N определяется отношением интервала Та к интервалу дискретизации t (N=Ta/tд). Операция выборки повторяется периодически с периодом tд, который определяет дискретность выдачи управляющих сигналов y1-yq.In the process of implementing the operations of the proposed distance protection method, a digital processor 9 and a memory unit 10 are involved. In the memory unit 10, sets of instantaneous values of currents and voltages corresponding to a certain time interval of the distance protection analysis are sequentially stored. Typically, the time interval is selected equal to the period of the power frequency (f = 50 Hz) and corresponds to T a = 20 ms. During this interval, instantaneous values of current and voltage are sampled, the number of which N is determined by the ratio of the interval Ta to the sampling interval t (N = T a / t d ). The sampling operation is repeated periodically with a period t d , which determines the discreteness of the issuance of control signals y 1 -y q .
Взаимодействуя с блоком памяти 10, цифровой процессор 9 выполняет операции, требуемые для реализации способа дистанционной защиты:Interacting with the memory unit 10, the digital processor 9 performs the operations required to implement the distance protection method:
1. Фильтрацию мгновенных значений токов и напряжений, полученных в интервале Ta, для формирования результирующих комплексных значений фазных токов и напряжений. Для операции фильтрации может быть выбран алгоритм дискретного преобразования Фурье или другие алгоритмы, изложенные, например, в [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007, стр.108-128].1. Filtration of instantaneous values of currents and voltages obtained in the interval T a , for the formation of the resulting complex values of phase currents and voltages. For the filtering operation, the discrete Fourier transform algorithm or other algorithms described, for example, in [Schneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007, pp. 108-128].
2. Получение значений активных и реактивных сопротивлений на основе комплексных величин фазных токов и напряжений (реализация цифровых многофазных дистанционных органов релейной защиты). Осуществление многофазных измерений (дистанционных органов) может выполняться по различным методам, например, [Федосеев A.M. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: Учеб. пособие для вузов - М.: Энергоатомиздат, 1984, стр.419-425] с последующим взятием реальной (активное) и мнимой (реактивное) составляющих комплексного сопротивления.2. Obtaining values of active and reactive resistances based on complex values of phase currents and voltages (implementation of digital multiphase remote relay protection bodies). The implementation of multiphase measurements (distance organs) can be performed by various methods, for example, [Fedoseev A.M. Relay protection of electric power systems. Relay protection of networks: Textbook. manual for universities - M .: Energoatomizdat, 1984, p. 419-425] with the subsequent taking of the real (active) and imaginary (reactive) components of complex resistance.
3. Определение расстояний от места установки защиты до места короткого замыкания на основе текущих замеров активных и реактивных сопротивлений. Оценки расстояний могут быть получены путем соотношения (деления) замеренных активных и реактивных сопротивлений на удельные активные и реактивные сопротивления, характеризующие конкретную ЛЭП и ее участки.3. Determination of distances from the installation site of protection to the place of short circuit based on current measurements of active and reactive resistances. Estimates of distances can be obtained by correlating (dividing) the measured active and reactive resistances by specific active and reactive resistances that characterize a particular power line and its sections.
4. Вычисление результирующих оценок расстояний, соответствующих многофазным дистанционным измерениям, путем взвешенного усреднения оценок расстояния по активным и реактивным сопротивлениям (выражение (2)) с учетом соответствующих коэффициентов.4. Calculation of the resulting distance estimates corresponding to multiphase distance measurements by weighted averaging of the distance estimates over the active and reactive resistances (expression (2)) taking into account the corresponding coefficients.
5. Сравнение результирующих оценок расстояний, соответствующих многофазным измерениям (дистанционным органам защиты, с уставками зон дистанционной защиты). Временные параметры зонного сравнения с уставками обеспечиваются программным способом. Принципы выбора уставок, исходя из расчета расстояния, а также временные параметры обоснованы, например, в [Фабрикант В.Л. Дистанционная защита: Учеб. пособие для вузов - М.: Высш. школа, 1978, стр.19-25]. Результаты сравнения, осуществляемые цифровым процессором 9, преобразуются в выходные сигналы y1-yq устройства цифровой релейной защиты, которые должны в том числе обеспечить отключение поврежденного элемента электрической сети.5. Comparison of the resulting distance estimates corresponding to multiphase measurements (remote protection bodies, with the settings of the distance protection zones). The time parameters of the zone comparison with the settings are provided by software. The principles for selecting settings based on distance calculation, as well as time parameters are justified, for example, in [Fabricant V.L. Remote Protection: Textbook. manual for universities - M .: Higher. School, 1978, pp. 19-25]. The comparison results carried out by the digital processor 9 are converted into the output signals y 1 -y q of the digital relay protection device, which should, among other things, ensure the disconnection of the damaged element of the electrical network.
Режимы качаний и асинхронного хода в электроэнергетических системах характеризуются возможностью нахождения сопротивления, оцениваемого дистанционной защитой, в областях комплексной плоскости сопротивлений, расположенных внутри характеристик срабатывания дистанционных органов. В предлагаемом способе дистанционной защиты это означает нахождение замеров расстояния в области зон срабатывания. Например, для первой зоны соответствие lрез (фиг.1) менее 0,85·lл. Указанные обстоятельства без принятия специальных мер будут приводить к неправильным действиям дистанционной защиты.Swing and asynchronous operation modes in electric power systems are characterized by the possibility of finding resistance, estimated by distance protection, in areas of the complex plane of resistance located inside the response characteristics of remote organs. In the proposed method of distance protection, this means finding distance measurements in the field of response zones. For example, for the first zone, the correspondence l res (Fig. 1) is less than 0.85 · l l . These circumstances without special measures will lead to incorrect actions of distance protection.
Существуют различные принципы блокирования дистанционных защит при качаниях, например [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007, стр.388-407]. В частности, фиксация качаний и асинхронного хода может быть осуществлена по медленным (плавным) изменениям контролируемого параметра. Как правило, в качестве контролируемого параметра выбирается сопротивление. Однако, как было указано ранее, вся необходимая информация для реализации дистанционной защиты, содержащаяся в замерах сопротивления, может быть получена в результате оценки расстояния между местом установки защиты и местом короткого замыкания. Причем знак оценки расстояния будет характеризовать направленность защиты и позволит классифицировать повреждения, возникающие «за спиной». Поэтому от контролируемого изменения во времени сопротивления можно перейти к контролю изменений величины и знака расстояния между местом установки защиты и местом короткого замыкания. Именно этот принцип используется в устройстве цифровой дистанционной защиты (фиг.2) для ее блокировки при реализации предлагаемого способа. Однако временные (скоростные) соотношения, связанные с определением плавного изменения контролируемого параметра, сохраняются как в известных способах блокировки дистанционных защит.There are various principles of blocking distance protection when swinging, for example [Schneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007, p. 388-407]. In particular, fixation of swings and asynchronous stroke can be carried out by slow (smooth) changes of the controlled parameter. As a rule, resistance is selected as a controlled parameter. However, as mentioned earlier, all the necessary information for the implementation of distance protection contained in the resistance measurements can be obtained by evaluating the distance between the place of installation of the protection and the place of short circuit. Moreover, the sign of the distance assessment will characterize the direction of protection and will allow you to classify damage that occurs "behind". Therefore, from a controlled change in resistance time, it is possible to proceed to control changes in the magnitude and sign of the distance between the place of installation of the protection and the place of a short circuit. It is this principle that is used in the device of digital distance protection (figure 2) to block it when implementing the proposed method. However, the temporal (speed) relations associated with the determination of a smooth change in the controlled parameter are saved as in the known methods of blocking distance protection.
Таким образом, на основе текущей информации о входных токах и напряжениях, входных сигналах x1-xк вычислительное устройство 6 вырабатывает необходимые решения в соответствии с предлагаемым способом дистанционной защиты ЛЭП, характеризуемые выходными сигналами y1-yq.Thus, on the basis of current information about the input currents and voltages, the input signals x 1 -x to the computing device 6 produces the necessary solutions in accordance with the proposed method of remote protection of power lines, characterized by output signals y 1 -y q .
Следует отметить, что предлагаемый способ дистанционной защиты ЛЭП обеспечивает (как указывалось ранее) большую устойчивость функционирования при воздействии различного рода факторов за счет учета дополнительной информации, извлекаемой из измерений активного и реактивного сопротивлений.It should be noted that the proposed method for remote protection of power lines provides (as mentioned earlier) greater stability under the influence of various kinds of factors by taking into account additional information extracted from measurements of active and reactive resistances.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010144803/28A RU2447454C1 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Distance protection method for power transmission line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010144803/28A RU2447454C1 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Distance protection method for power transmission line |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2447454C1 true RU2447454C1 (en) | 2012-04-10 |
Family
ID=46031790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010144803/28A RU2447454C1 (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Distance protection method for power transmission line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2447454C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2527491C2 (en) * | 2012-10-24 | 2014-09-10 | Александр Леонидович Куликов | Method of filtering industrial frequency signals |
| RU2538091C2 (en) * | 2013-02-12 | 2015-01-10 | Ян Лейбович Верховский | Method of protection of long rural power transmitting lines lep-0,4 against short circuits |
| RU2548666C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-04-20 | Александр Леонидович Куликов | Method of remote protection of overhead power line |
| WO2016091334A1 (en) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and protection device for generating an error signal indicating an error type of an error in a multi-phase electrical energy supply network |
| CN105699840A (en) * | 2016-03-09 | 2016-06-22 | 珠海蓝瑞盟电气有限公司 | Method for judging inter-turn short-circuit fault of reactor |
| CN109901018A (en) * | 2019-03-26 | 2019-06-18 | 国电南瑞南京控制系统有限公司 | A kind of fault distance-finding method and system suitable for high-speed railway sectional power supply mode |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2285992C1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-10-20 | Виктор Федорович Александров | Method for distant protection of power transmission line |
| EP1168558B1 (en) * | 2000-06-28 | 2007-04-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital distance relay |
| RU2358269C1 (en) * | 2008-02-28 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Technique of generating comparator-correlated electrical values in protection and automation time pulse device capable of estimating resistance of object being protected |
-
2010
- 2010-11-01 RU RU2010144803/28A patent/RU2447454C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1168558B1 (en) * | 2000-06-28 | 2007-04-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital distance relay |
| RU2285992C1 (en) * | 2005-02-25 | 2006-10-20 | Виктор Федорович Александров | Method for distant protection of power transmission line |
| RU2358269C1 (en) * | 2008-02-28 | 2009-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский государственный технический университет" | Technique of generating comparator-correlated electrical values in protection and automation time pulse device capable of estimating resistance of object being protected |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2527491C2 (en) * | 2012-10-24 | 2014-09-10 | Александр Леонидович Куликов | Method of filtering industrial frequency signals |
| RU2538091C2 (en) * | 2013-02-12 | 2015-01-10 | Ян Лейбович Верховский | Method of protection of long rural power transmitting lines lep-0,4 against short circuits |
| RU2548666C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-04-20 | Александр Леонидович Куликов | Method of remote protection of overhead power line |
| WO2016091334A1 (en) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and protection device for generating an error signal indicating an error type of an error in a multi-phase electrical energy supply network |
| US11175329B2 (en) | 2014-12-12 | 2021-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and protection device for generating an error signal indicating an error type of an error in a multi-phase electrical energy supply network |
| CN105699840A (en) * | 2016-03-09 | 2016-06-22 | 珠海蓝瑞盟电气有限公司 | Method for judging inter-turn short-circuit fault of reactor |
| CN109901018A (en) * | 2019-03-26 | 2019-06-18 | 国电南瑞南京控制系统有限公司 | A kind of fault distance-finding method and system suitable for high-speed railway sectional power supply mode |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pignati et al. | Fault detection and faulted line identification in active distribution networks using synchrophasors-based real-time state estimation | |
| RU2447454C1 (en) | Distance protection method for power transmission line | |
| EP0873583B1 (en) | Digital current differential system | |
| Singh et al. | Distribution system state estimation through Gaussian mixture model of the load as pseudo-measurement | |
| CN106415286B (en) | System and method for impulse ground fault detection and localization | |
| EP3350897A1 (en) | Time-domain line protection of electric power delivery systems | |
| CN105467268B (en) | Directional detection of ground faults in an electric power distribution network | |
| EP3400451A1 (en) | Apparatus for and method of providing measurements of uncertainty in respect of a transfer function | |
| EP2770600A2 (en) | Method and system for determining power consumption of loads | |
| Ben Hessine et al. | Accurate fault classifier and locator for EHV transmission lines based on artificial neural networks | |
| Farajollahi et al. | Tracking state estimation in distribution networks using distribution-level synchrophasor data | |
| US11726129B2 (en) | Energy based transient earth-fault protection for high impedance grounded networks | |
| Veerakumar et al. | PMU-based real-time distribution system state estimation considering anomaly detection, discrimination and identification | |
| Dutta et al. | Role of microphasor measurement unit for decision making based on enhanced situational awareness of a modern distribution system | |
| Zhao et al. | Recent development of frequency estimation methods for future smart grid | |
| Wu et al. | Maximally secure mitigation of protection misoperations in power systems | |
| CN109154630B (en) | Overcurrent element in time domain | |
| JP5444122B2 (en) | Non-grounded circuit ground fault detection device, ground fault protection relay using the same, and ground fault detection method | |
| Chatterjee et al. | Dual use line relays to improve power swing deblocking function | |
| Srivastava et al. | Dynamic state estimation based transmission line protection scheme: Performance evaluation with different fault types and conditions | |
| Watitwa et al. | A review on active distribution system state estimation | |
| de Lima Vianna et al. | Time-domain distance protection of transmission lines based on the conic section general equation | |
| Hänninen et al. | A probabilistic method for detection and location of very high resistive earth faults | |
| KR101664010B1 (en) | An Estimation Method of Line Parameter based on Synchrophasor Measurements in Power System | |
| RU2548666C1 (en) | Method of remote protection of overhead power line |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121102 |