Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме



Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме
Способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме

 


Владельцы патента RU 2471274:

АББ РИСЕРЧ ЛТД (CH)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты энергетической системы. Техническим результатом является повышение надежности энергосистемы и безопасности оборудования за счет быстрого раздельного отключения фаз дистанционной защиты при коротких замыканиях во время качания мощности (трехфазного или двухфазного). Способ разблокировки при качании мощности в энергосистеме включает вычисление скоростей изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров дистанционной защиты энергосистемы и определение неисправного контура на основе вычисленных скоростей изменения. В случае наличия неисправного контура заблокированная удаленная зона для неисправного контура разблокируется. Перед вычислением скоростей изменения проверяют, находится ли система в состоянии качания мощности, и если это так, удаленная зона, которая может неправильно функционировать в условиях качания мощности. При применении изобретения рабочие характеристики дистанционной защиты при качании мощности могут быть улучшены, и дистанционная защита может обеспечить более быструю работу и с разделением фаз, что является большим преимуществом для стабильности системы. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам защиты энергетической системы, а, более конкретно, к способу и устройству быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергетической системе.

Уровень техники

Когда существует баланс между генерируемой и потребляемой активной мощностью системы, то говорится, что энергосистема или электрическая сеть работает в установившемся режиме. Энергосистемы, работающие в установившемся режиме, функционируют на своей нормальной или очень близкой к ней частоте.

При определенных обстоятельствах функционирование энергосистемы может быть нарушено, так что она перестает работать в установившемся режиме. Тогда в энергосистемах происходит широкий спектр малых или больших нарушений в условиях эксплуатации. Небольшие изменения в нагрузке происходят постоянно. Энергосистема должна подстраиваться под эти изменяющие условия и удовлетворительно функционировать в требующихся границах по напряжению и частоте.

Условия для возникновения качания мощности могут быть результатом нарушений, которые выводят энергосистему из установившегося режима работы. Короткие замыкания в энергосистеме и их устранение, переключение линий, отключение генератора и большая потеря или увеличение нагрузки являются примерами нарушений в системе, которые могут привести к условиям возникновения качания мощности в энергосистеме. При возникновении условий качания мощности существует дисбаланс между генерируемой и потребляемой активной мощностью системы.

В зависимости от серьезности нарушений и действий по управлению энергосистемой во время качания мощности, система может остаться стабильной и вернуться в новое уравновешенное состояние, тогда произошедшее называется стабильным качанием мощности. Однако серьезные нарушения в системе могут вызвать большой разброс в углах роторов генераторов системы, большие качания потоков мощности, большие колебания напряжения и силы тока, что в итоге приводит к потере синхронизации между группами генераторов системы или между соседними энергетическими компаниями. Такая ситуация называется нестабильным качанием мощности.

Качания мощности, стабильные или нестабильные, могут привести к нежелательным последствиям. В частности, качания мощности могут привести к тому, что значение полного сопротивления на дистанционной защите попадет в диапазон рабочих характеристик дистанционной защиты, выходящих за пределы существовавших до этого условий нагрузки в установившемся режиме работы. Это может привести к тому, что дистанционная защита запустит нежелательный механизм отключения передающей линии системы. Нежелательная операция дистанционной защиты во время качания мощности может дополнительно усугубить возмещение в энергосистеме и вызвать ее нестабильность, обширные отключения подачи электроэнергии и/или полное ее отключение. Это может привести к тому, что качание мощности, являющееся до этого стабильным, становится нестабильным качанием мощности. В соответствии с этим должно быть понятно, что дистанционная защита не должна функционировать во время стабильных качаний мощности, с тем чтобы энергосистема могла перейти в новое равновесное состояние и возвратиться к стабильному режиму работы.

Во время нестабильного качания мощности две или более частей энергосистемы, или две или более взаимосвязанных сетей, теряют синхронизм. Неуправляемое отключение предохранителей при возникновении нестабильного качания мощности может привести к повреждению оборудования и создать угрозу безопасности обслуживающему персоналу. Соответственно, является обязательным, чтобы асинхронные части системы были отделены друг от друга автоматически и быстро для избежания сильных повреждений оборудования и отключения больших участков в энергосистеме. В условиях нестабильного качания мощности, управляемое отключение конкретных элементов энергосистемы является обязательным для предотвращения повреждения оборудования, широкомасштабных отключений подачи электроэнергии и минимизации последствий нарушений.

В соответствии с рассмотренными выше фактами, в случае возникновения короткого замыкания при качании мощности, защита, выполняемая дистанционной защитой, должна функционировать надежно. Дистанционной защите необходимо обнаруживать короткое замыкание и выбирать неисправную фазу быстро и надежно для различных значений периода качания мощности (например, 0.1 с ~ 5 с) и углах мощности при возникновении короткого замыкания, а также условий функционирования (трехфазное качание или качание при одном разомкнутом полюсе, т.е. двухфазное качание).

В обычной дистанционной защите, несимметричное короткое замыкание во время качания мощности определяется обнаружением наличия компонентов отрицательной и нулевой последовательностей. В китайской заявке №90211534.0 был раскрыт способ, который устанавливает такой критерий, как |I2|+|I0|>m|I1|, где I0, I2 и I1 соответствуют нулевой последовательности тока, отрицательной последовательности тока и положительной последовательности тока соответственно, a m является коэффициентом между 0.5 и 1. Другие производители устанавливают вышеуказанный критерий как |I2|>m|I1|, |I0|>n|I2|, где n также является коэффициентом. Такой способ разблокировки имеет разные задержки для различных углов мощности между одинаковыми системами на двух оконечных частях. Если короткое замыкание происходит, когда угол мощности является небольшим, задержка будет очень короткой. Однако при определенных неблагоприятных условиях задержка может составлять более чем 30% от периода качания мощности.

Симметричное короткое замыкание во время качания мощности обычно обнаруживается при низком напряжении (ucosφ) в центре качания мощности. Когда напряжение в центре качания мощности близко к нулю в промежутке большем, чем заданный период, например, 150 мс, 500 мс и т.д., дистанционная защита разблокируется.

Также существуют другие усовершенствованные схемы разблокировки. Например, в китайской заявке №03146340.1 был раскрыт способ выявления короткого замыкания линии с качанием мощности на основе степени изменения измеряемого сопротивления, в котором степень изменения измеряемого сопротивления используется для разблокировки дистанционной защиты.

Однако общий недостаток описанных выше способов заключается в низкой скорости ответной реакции, особенно при медленных качаниях мощности. Длинные задержки в разблокировке в условиях качания мощности будут замедлять скорость функционирования дистанционной защиты, что является неблагоприятным фактором для надежности системы и безопасности оборудования.

Раскрытие изобретения

В соответствии с рассмотренными выше ситуациями, настоящее изобретение обеспечивает способ и устройство быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистемах, которое позволяет выполнять быстрое фазоразделенное отключение дистанционной защиты при коротких замыканиях во время качания мощности (трехфазного или двухфазного).

Типичная дистанционная защита имеет несколько зон с тремя контурами фаза к фазе (А-В, В-С, С-А) для коротких замыканий фаза-фаза и тремя контурами фаза к заземлению (A-G, B-G, C-G) для коротких замыканий фаза-земля для каждой из независимых зон. А, В и С обозначают три фазы в трехфазной энергосистеме, a G обозначает землю. В условиях трехфазного функционирования все эти 6 контуров являются рабочими контурами, тогда как в случае с одним разомкнутым полюсом (2 фазы), только три контура (2 контура фаза-земля и 1 фаза-фаза) содержат оставшиеся 2 фазы рабочих контуров. Например, когда фаза С разомкнута, контуры A-G, B-G, A-B являются рабочими контурами.

Одним из объектов настоящего изобретения обеспечивается способ разблокировки при качании мощности в энергосистеме, содержащий вычисление скоростей изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы и определение одного или более неисправных контуров на основе вычисленных скоростей изменения.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения, способ разблокировки при качании мощности дополнительно содержит действие по разблокировке удаленной зоны для неисправного контура.

В другом предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения, способ разблокировки при качании мощности дополнительно содержит, перед вычислением степени изменения, действия для проверки, подвергается ли энергосистема качанию мощности; и блокирование удаленной зоны, которая может неправильно функционировать при качании мощности, когда проверка энергосистемы подтверждает наличие качания мощности.

Степень изменения означает изменение полного сопротивления (векторов, величин и т.д.) за время промежуточного периода.

В другом варианте реализации настоящего изобретения, способ разблокировки при качании мощности дополнительно содержит действия для измерения полного сопротивления всех рабочих контуров энергосистемы, и степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы вычисляются, в соответствующем порядке, по следующей формуле:

Dy(x)=abs(Zy(x)-Zy(x-p))

где D является степенью изменения, нижний индекс "y" соответствует измеряемому контуру, Z соответствует измеренному полному сопротивлению, x соответствует текущему замеру, а p соответствует количеству замеров за промежуточный период.

При трехфазном качании мощности, если степени изменения для всех рабочих контуров продолжают оставаться меньше, чем их значения за определенный период до этого для установленного периода соответственно, и степени изменения для всех рабочих контуров близки друг к другу, это определятся как симметричное короткое замыкание; когда степень изменения для одного контура фаза-земля продолжает оставаться меньше, чем для других двух контуров фаза-земля за установленный период, такой контур фаза-земля определяется как неисправный контур.

Дополнительно, во время трехфазного качания мощности, если степень изменения в одном контуре фаза-фаза продолжает оставаться меньше, чем для остальных других двух контуров фаза-фаза за установленный период, такой контур фаза-фаза определяется как неисправный.

В случае двухфазных качаний мощности, если степени изменения всех 3 рабочих контуров продолжают оставаться меньше, чем их значения за определенный период до этого для установленного периода соответственно, и степени изменения для всех рабочих контуров близки друг к другу, это определятся короткое замыкание 2фазы-земля; когда степень изменения для одного рабочего контура продолжает оставаться меньше, чем у других двух рабочих контуров за установленный период, такой контур определятся как неисправный.

В соответствии с предпочтительной реализацией настоящего изобретения, способ разблокировки при качании мощности может определять рабочий контур с наименьшей степенью изменений как неисправный контур.

В соответствии с другим объектом настоящего изобретения, обеспечивается устройство разблокировки при качании мощности в энергосистеме, содержащее вычислительное средство, выполненное с возможностью вычисления скоростей изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы и определение одного или более неисправных контуров на основе степени изменения, вычисленных данным средством.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения, устройство разблокировки при качании мощности дополнительно содержит средство для разблокировки заблокированной удаленной зоны неисправного контура.

В дополнение к предпочтительному варианту реализации настоящего изобретения, устройство разблокировки при качании мощности дополнительно содержит средство проверки, подвергается ли энергосистема качанию мощности; и средство блокировки, выполненное с возможностью блокировки одной или более удаленных зон, которые могут неправильно функционировать при качании мощности, когда проверка энергосистемы средством проверки подтверждает наличие качания мощности.

В другом варианте реализации настоящего изобретения, устройство разблокировки при качании мощности дополнительно содержит средство измерения, выполненное с возможностью измерения полного сопротивления всех рабочих контуров энергосистемы; и степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы вычисляются, в соответствующем порядке, по следующей формуле:

Dy(x)=abs(Zy(x)-Zy(x-p)),

где D является степенью изменения, нижний индекс "y" соответствует измеряемому контуру, Z соответствует измеренному полному сопротивлению, x соответствует текущему замеру, а p соответствует количеству замеров за промежуточный период.

В соответствии настоящим изобретением, устройство разблокировки при качании мощности может определять рабочий контур с наименьшей степенью изменения как неисправный контур.

Более того, также обеспечивается компьютерная программа для реализации способа разблокировки при качании мощности.

Дополнительно, также обеспечивается программный продукт на, по меньшей мере, одном из читаемых компьютерных носителей, содержащий программный код для реализации вышеуказанного способа разблокировки при качании мощности.

Вышеуказанные и другие задачи и признаки будут подробно описаны далее. Необходимо отметить, что приведенное далее подробное описание используется исключительно для раскрытия предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения и никак не ограничивает его объем.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания и связанными с ним сопроводительными чертежами, которые иллюстрируют предпочтительные варианты реализации изобретения в качестве примеров. В сопроводительных чертежах одинаковые или соответствующие им технические признаки или компоненты будут представлены одинаковыми или соответствующими ссылочными позициями.

На фиг.1А показаны измерения силы тока и напряжения одной фазы при качании мощности до и после возникновения короткого замыкания в энергосистеме.

На фиг.1В показаны амплитудные профили измеренных силы тока и напряжения одной фазы при качании мощности до и после возникновения короткого замыкания в энергосистеме.

На фиг.2 показаны измеренное полное сопротивление во время качания мощности в энергосистеме.

На фиг.3 показано измеренное полное сопротивление в промежутке с 20 мс до 100 мс после металлического короткого замыкания A-G во время качания мощности в энергосистеме.

На фиг.4 показана блок-схема работы способа быстрой разблокировки дистанционной защиты в энергосистеме в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

На фиг.5 показана блок-схема базовой структуры устройства быстрой разблокировки дистанционной защиты в энергосистеме в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

На фиг.6 показана более подробная блок-схема работы способа быстрой разблокировки дистанционной защиты в энергосистеме в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.

На фиг.7 показана блок-схема примерной структуры персонального компьютера.

Подробное описание вариантов реализации изобретения

Описание и связанные с ним сопроводительные чертежи примерных вариантов реализации настоящего изобретения будут описаны ниже. В целях ясности и краткости, в данной спецификации описаны не все признаки реальных реализации. Однако должно быть оценено по достоинству, что во время разработки любых подобных реальных реализации должно быть принято множество специфических решений для достижения определенных целей разработчика, например, соответствие системным или бизнес ограничениям, которые могут различаться для разных реализации. Более того, также должно быть оценено по достоинству, что хотя такая разработка может быть сложной и занимать много времени, однако, тем не менее, это является обычной задачей для специалистов в данной области, которые получат пользу от приведенного ниже раскрытия изобретения.

Для начала, необходимо изучить изменение силы тока, напряжения и полного сопротивления во время качания мощности до и после возникновения короткого замыкания в энергосистеме. Измеренные значения силы тока, напряжения и полного сопротивления во время качания мощности до и после возникновения короткого замыкания в энергосистеме показаны на фиг.1А, фиг.1В, фиг.2 и фиг.3 соответственно. В данном случае, период качания мощности равен 1 секунде, а короткое замыкание является металлическим коротким замыканием A-G, произошедшем во временной точке Т=6.1 сек. На фиг.1А показаны измеренные сила тока и напряжение фазы А во время качания мощности до и после возникновения короткого замыкания в энергосистеме, на фиг.1В показаны амплитудные профили измеренных силы тока и напряжения фазы А во время качания мощности до и после возникновения короткого замыкания в энергосистеме, на фиг.2 показано измеренное полное сопротивление при чистом качании мощности в энергосистеме, на фиг.3 показано измеренное полное сопротивление в промежутке с 20 мс до 100 мс после металлического короткого замыкания A-G во время качания мощности в энергосистеме.

Можно увидеть, что во время качания мощности при отсутствии короткого замыкания, измеряемое напряжение и сила тока изменяется заметно и периодически, как показано на фиг.1А и фиг.1В. Измеренное полное сопротивление всех рабочих контуров (при трехфазном качании, 6 контуров, включая A-G, B-G, C-G, А-В, В-С, С-А; для двухфазного качания 3 контура, т.е. при разомкнутой фазе С, контуры A-G, B-G, А-В) колеблется в плоскости полного сопротивления. В данной ситуации измеряемое полное сопротивление может быть введено в рабочую характеристику дистанционной защиты и привести к неправильному функционированию, если не принять предупредительных мер.

Дополнительно, измеренное полное сопротивление всех рабочих контуров имеет одинаковый тип, как показано на фиг.2. Вследствие этого, степень изменения для всех рабочих контуров приблизительно равна друг другу, как показано в нижеследующей таблице 1.

Здесь степень изменения означает изменение полного сопротивления (в терминах вектор, величина и т.д.) за время промежуточного периода. Предпочтительная формула для вычисления скоростей изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы может быть выражена как:

Dy(x)=abs(Zy(x)-Zy(x-p)),

где D является степенью изменения, нижний индекс "y" соответствует измеряемому контуру, Z соответствует измеренному полному сопротивлению, x соответствует текущему замеру, а p соответствует количеству замеров за промежуточный период.

В соответствии с показанным в таблице 1 примером для одного варианта реализации изобретения, степень изменения вычислена как абсолютное значение отклонения между текущими измеренными значениями полного сопротивления и их же значениями за 1 цикл ранее, а определение степени изменений может быть дополнительно выражено как:

где D, "y", Z и x означают то же самое, что и в предыдущей формуле, а N соответствует количеству замеров за цикл вместо p, соответствующего количеству замеров за промежуточный период. Таким образом, промежуточный период составляет 1 цикл.

Взяв для примера контур A-G, вышеуказанное определение степени изменений может быть выражено как:

С другой стороны, после возникновения короткого замыкания во время качания мощности, измеряемое полное сопротивление неисправного контура(ов) меняется в очень маленьком диапазоне, тогда как для остальных рабочих контуров его изменение лежит в намного большем диапазоне, как показано на фиг.3.

В такой ситуации, при несимметричном коротком замыкании во время трехфазного качания, степени изменения измеренного полного сопротивления для неисправного контура(ов) намного меньше, чем для других рабочих контуров, как показано в таблицах 2-4. При симметричном коротком замыкании во время трехфазного качания, степени изменения измеренного полного сопротивления для всех рабочих контуров одинаковы и намного меньше, чем до короткого замыкания, как показано в таблице 5.

Дополнительно, все результаты моделирования показывают, что во время двухфазного качания, при коротком замыкании фаза-земля или фаза-фаза, степени изменения измеренного полного сопротивления неисправного контура(ов) намного меньше, чем для других рабочих контуров, тогда как при коротком замыкании 2фазы-земля степени изменения измеренного полного сопротивления всех рабочих контуров одинаковы и намного меньше, чем до короткого замыкания.

Дополнительные изучения показывают, что вышеуказанные явления также происходят и при дуговом коротком замыкании (как минимум для сопротивления 200 фаза-земля, 5Q для сопротивления фаза-фаза).

В соответствии с вышеуказанными явлениями, очевидно, что на основе скоростей изменения измеренного полного сопротивления короткие замыкания, возникающие во время качания мощности, могут быть надежно обнаружены, и могут быть определены неисправные контуры. Критерии для выбора неисправных контуров в зависимости от различных ситуаций подробно описаны ниже.

1) Критерии для несимметричного короткого замыкания во время трехфазного качания (Asym-3ph Criterion)

Во время трехфазного качания, если степень изменения в одном контуре фаза-земля продолжает оставаться намного меньше, чем у других двух контуров фаза-земля для установленного периода (т.е. 1 цикл, 1.5 цикла и т.д., величина периода может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем), этот контур выбирается как неисправный контур. Если взять для примера контур A-G, рабочий критерий будет таким

где k1 может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем, а функция 'min' выбирает минимальный из переданных ей аргументов.

Похожий критерий представлен и для коротких замыканий фаза-фаза или 2 фазы-земля во время трехфазного качания. Если степень изменения в одном контуре фаза-фаза продолжает оставаться намного меньше, чем у других двух контуров фаза-фаза для установленного периода (т.е. 1 цикл, 1.5 цикла и т.д., величина периода может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем, и может отличаться от периода для предыдущего критерия). Если взять для примера контур А-В, рабочий критерий будет таким

Обычно будет только один контур (либо один контур фаза-земля, либо один контур фаза-фаза), удовлетворяющий вышеуказанным критериям. Однако, если два контура (один контур фаза-земля и один контур фаза-фаза) одновременно удовлетворяют вышеуказанным критериям, то только один контур с наименьшей степенью изменения будет выбран, как удовлетворяющий данным критериям.

2) Критерий для симметричного короткого замыкания во время трехфазного качания (Sym-3ph Criterion)

Во время трехфазного качания, если степени изменения всех 6 контуров продолжают оставаться намного меньше, чем их значения за заданный период Tsym-3ph до этого (т.е. 3 цикла и т.д.) для установленного периода (т.е. 1 цикл, 1.5 цикла и т.д., величина периода может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем, и может отличаться от периода для предыдущих критериев), и в это время степени изменения всех рабочих контуров близки друг к другу, принимается решение о симметричном коротком замыкании. В этом случае рабочий критерий будет таким

где k2 может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем, a NSym-3ph является количеством замеров за заданный период TSym-3ph.

3) Критерии для короткого замыкания одной фазы или короткого замыкания фаза-фаза во время двухфазного качания (Asym-2ph Criterion)

Во время двухфазного качания, если степень изменения в одном рабочем контуре продолжает оставаться намного меньше, чем у других двух рабочих контуров для установленного периода (т.е. 1 цикл, 1.5 цикла и т.д., величина периода может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем, и может отличаться от периодов для предыдущих критериев), этот контур выбирается как неисправный контур. Данный критерий используется для короткого замыкания фаза-земля или короткого замыкания фаза-фаза во время двухфазного качания. Если взять для примера контур A-G, рабочий критерий будет таким:

где k3 может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем, а функция 'min' выбирает минимальный из переданных ей аргументов.

4) Критерий для короткого замыкания 2фазы-земля во время двухфазного качания (Sym-2ph Criterion)

Во время двухфазного качания, если степени изменения всех 3 контуров продолжают оставаться меньше, чем их значения за заданный период TSym-2ph до этого (т.е. 3 цикла и т.д.) для установленного периода (т.е. 1 цикл, 1.5 цикла и т.д., величина периода может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым пользователем и может отличаться от периода для предыдущих критериев), и в это время степени изменения для всех рабочих контуров близки друг к другу, принимается решение о коротком замыкании 2фазы-земля. В этом случае рабочий критерий будет таким

где k4 может быть внутренней настройкой или параметром, устанавливаемым клиентом, a NSym-2ph является количеством замеров за заданный период TSym-2ph.

Большое количество результатов моделирования посредством EMTDC показало, что предпочтительными значениями являются k1=k3=0.3 и k2=k4=0.1, которые могут гарантировать надежную работу алгоритма, предлагаемого в данном изобретении.

Способ и устройство быстрой разблокировки удаленной защиты при качании мощности в энергосистеме, основанный на вышеупомянутых принципах в соответствии с настоящим изобретением, который позволяет гарантировать быстрое фазоразделенное отключение дистанционной защиты при коротких замыканиях во время качания мощности (трехфазного или двухфазного качания) будет описан далее более подробно.

На фиг.4 показана блок-схема работы способа быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

Как показано на фиг.4, работа способа быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме в соответствии с настоящим изобретением начинается на шаге S401, где происходит проверка, находится ли система в состоянии качания мощности. Если нет, то происходит переход к шагу S413 для разблокировки всех заблокированных удаленных зон и затем возврат в начало выполнения, т.е. к шагу S401.

Если на шаге S401 было зафиксировано, что энергосистема находится в состоянии качания мощности, то происходит переход к шагу S403 для блокирования всех зон, которые могут неправильно функционировать. Далее, на шаге S405, измеряется, в соответствующем порядке, полное сопротивление для всех рабочих контуров энергосистемы. Затем, на шаге S407, вычисляются, в соответствующем порядке, степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы, в соответствии с вышеупомянутым определением степени изменения.

Далее, в шаге S409, происходит обнаружение неисправного контура в соответствии с вышеописанными критериями на основе скоростей изменения, вычисленных в шаге S407. Как только неисправный контур обнаружен, выполнение переходит к шагу S411, заблокированная удаленная зона для неисправного контура разблокируется. В противном случае, если неисправный контур не обнаружен, выполнение возвращается к началу, т.е. шагу S401.

На фиг.5 показана примерная блок-схема базовой структуры устройства разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

Как показано на фиг.5, устройство разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения содержит модуль 501 проверки, модуль 503 блокировки, модуль 505 измерений, модуль 507 вычислений, модуль 509 определения, модуль 511 разблокировки и модуль 513 разблокировки при отсутствии качаний мощности.

Модуль 501 проверки выполнен с возможностью проверки, находится ли энергосистема в состоянии качания мощности. Если качания мощности нет, то модуль 501 проверки информирует об этом модуль 513 разблокировки при отсутствии качаний мощности для разблокировки всех заблокированных удаленных зон и продолжает проверку на состояние качания мощности в энергосистеме.

Если модуль 501 проверки решает, что система находится в состоянии качания мощности, то модуль 501 проверки информирует об этом модуль 503 блокировки для блокировки удаленной зоны, которая может неправильно функционировать при качании мощности.

При наличии качания мощности, модуль 505 измерений измеряет полное сопротивление для всех рабочих контуров энергосистемы, а модуль 507 вычислений вычисляет степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы в соответствии с вышеприведенным определением степени изменений по вышеприведенной формуле (1).

После вычисления скоростей изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров, в соответствии с вышеописанными критериями, модуль 509 определения определяет наличие неисправного контура на основе скоростей изменения, вычисленных модулем 507 вычислений. В случае наличия неисправного контура модуль 513 разблокировки разблокирует заблокированную удаленную зону для неисправного контура. В противном случае, модуль 509 определения информирует об этом модуль 501 проверки для продолжения проверки на состояние качания мощности в энергосистеме.

На фиг.6 показана более подробная блок-схема работы способа быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.

Как показано на фиг.6, работа способа быстрой разблокировки дистанционной защиты при качании мощности в энергосистеме в соответствии с настоящим изобретением начинается с шага S001, где происходит проверка, находится ли система в состоянии качания мощности. Если нет, то происходит переход к шагу S003 для разблокировки всех заблокированных удаленных зон и затем возврат в начало выполнения.

Если система находится в состоянии качания мощности, то происходит переход к шагу S002 для блокировки всех удаленных зон, которые могут функционировать неправильно. В шаге S004 определяется, является ли система системой с одним разомкнутым полюсом. Если система не является системой с одним разомкнутым полюсом, то происходит переход к шагу S101 для вычисления степени изменения во всех шести контурах (контуры A-G, B-G, C-G, А-В, D-C и С-А) в соответствии с вышеупомянутой формулой (1) и дальнейший переход к шагу S102. Если система же является системой с одним разомкнутым полюсом, то происходит переход к шагу S201 для вычисления степени изменения в оставшихся трех рабочих контурах (например, если фаза С разомкнута, то это контуры A-G, B-G, и А-В) в соответствии с вышеупомянутой формулой (1) и дальнейший переход к шагу S202.

После шага S101 происходит переход к шагу S102 для проверки удовлетворения критериям Sym-3ph. Если результатом является 'Да', то происходит переход к шагу S103 для установки флага Sym-3ph для данного замера в значение 1 и далее переход к шагу S105; в противном случае происходит переход к шагу S104 для установки флага Sym-3ph для данного замера в значение 0 и далее переход к шагу S105. На шаге S105 происходит установка в 0 флагов короткого замыкания для данного замера для всех 6 контуров. Далее, на шаге S106, происходит проверка всех 6 контуров на удовлетворение любого из контуров критериям ASym-3ph. Если контур R удовлетворяет критериям ASym-3ph (контур R может быть одним из любых контуров A-G, B-G, C-G, А-В, D-C и С-А), то происходит переход к шагу S107 и флаги короткого замыкания для данного контура R для данного замера устанавливаются в 1, после чего происходит переход к шагу S108. Если ни один из контуров не удовлетворяет критериям Asym-3ph, то сразу происходит переход к шагу S108. На шаге S108 происходит проверка, установлены ли флаги Sym-3ph в 1 для установленного периода (т.е. 1 цикл). Если результатом является 'Да', то принимается решение о симметричном коротком замыкании, и все заблокированные удаленные зоны для всех контуров будут разблокированы на шаге S111. Если на шаге S108 результатом является 'Нет', то происходит переход к шагу S109 для проверки наличия контура, чьи флаги короткого замыкания равны 1 для установленного периода (т.е. 1 цикл). Если результатом является 'Да', принимается решение о несимметричном коротком замыкании, и все заблокированные удаленные зоны для неисправного контура будут разблокированы на шаге S110. Если на шаге S109 результатом является 'Нет', то происходит переход к началу выполнения.

Для качаний в условиях одного разомкнутого полюса (двухфазное качание), процесс работы похож на вышеописанный рабочий процесс для условий трехфазного качания. После шага S201 происходит переход к шагу S202 для проверки удовлетворения критериям Sym-2ph (для короткого замыкания 2фазы-земля). Если результатом является 'Да', то происходит переход к шагу S203 для установки флага Sym-2ph для данного замера в значение 1 и далее переход к шагу S205; в противном случае происходит переход к шагу S204 для установки флага Sym-2ph для данного замера в значение 0 и далее переход к шагу S205. На шаге S205 происходит установка в 0 флагов короткого замыкания трех рабочих контуров для данного замера. Далее, на шаге S206, происходит проверка всех 3 рабочих контуров на удовлетворение любого из них критериям Asym-2ph. Если контур R удовлетворяет критерию Asym-2ph (контур R может быть одним из любых рабочих контуров). Например, если фаза С разомкнута, то это контуры A-G, B-G и А-В), то происходит переход к шагу S107 и флаг короткого замыкания для данного контура R для данного замера устанавливается в значение 1, после чего происходит переход к шагу S208. Если ни один из контуров не удовлетворяет критериям Asym-2ph, то сразу происходит переход к шагу S208. На шаге S208 происходит проверка, установлены ли флаги Sym-2ph в 1 для установленного периода (т.е. 1 цикл). Если результатом является 'Да', то принимается решение о сбое 2фазы-земля, и все заблокированные удаленные зоны для всех трех рабочих контуров будут разблокированы на шаге S211. Если на шаге S208 результатом является 'Нет', то происходит переход к шагу S209 для проверки наличия контура, чьи флаги короткого замыкания равны 1 для установленного периода (например, 1 цикл). Если результатом является 'Да', принимается решение о коротком замыкании фаза-земля или фаза-фаза, и все заблокированные удаленные зоны для неисправного контура будут разблокированы на шаге S210. Если на шаге S209 результатом является 'Нет', то происходит переход к началу выполнения.

Из вышеприведенного описания можно заметить, что настоящее изобретение позволяет обнаруживать короткие замыкания и выбирать неисправный контур во время качания мощности. Степень срабатывания составляет менее 120 мс после перехвата короткого замыкания, а для большинства металлических коротких замыканий около 60 мс.

Более того, настоящее изобретение применимо как к трехфазным качаниям, так и двухфазным качаниям, а также настоящее изобретение невосприимчиво к периоду качания мощности (например, 0.1~5 сек) и углам электроэнергии, при которых произошло короткое замыкание.

Таким образом, при применении данного изобретения может быть улучшена производительность дистанционной защиты во время качания мощности. Дистанционная защита может гарантировать быструю и фазоразделенную работу, которая является очень выгодной для надежности системы.

Необходимо дополнительно заметить, что приведенные выше процессы и устройство могут быть реализованы программными и/или программно-аппаратными средствами. В случае их реализации программными и/или программно-аппаратными средствами, программы, составляющие программное обеспечение могут быть установлены с носителя или из сети на компьютере с предназначенным для этого аппаратным обеспечением, например, на обычном персональном компьютере 700, как показано на фиг.7, и компьютер способен выполнять различные функции, если на нем были установлены соответствующие программы.

На фиг.7 центральный процессор (ЦП) 701 выполняет различные действия в соответствии с программой, сохраненной в Постоянном Запоминающем Устройстве (ПЗУ) 702 или программой, загружаемой из секции 708 хранения в Оперативное Запоминающее Устройство (ОЗУ) 703. В ОЗУ 703 также сохранены данные, необходимые для выполнения ЦП 701 различных действий.

ЦП 701, ПЗУ 702 и ОЗУ 703 соединены друг с другом шиной 704. Интерфейс 705 ввода/вывода также соединен с шиной 704.

Интерфейс 705 ввода/вывода соединяет: секцию 706 ввода, включающую в себя клавиатуру, компьютерную мышь и им подобные; секцию 707 вывода, включающую в себя монитор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) или жидкокристаллический монитор (ЖК) и им подобные, звуковые колонки и им подобные; секцию 708 хранения, включающую в себя жесткий диск или подобное устройство; и секцию 709 коммуникации, включающую в себя карту сетевого интерфейса, такую как карту LAN, модем или им подобные. Секция 709 коммуникации выполняет связь через компьютерную сеть, например, Интернет.

Привод 710 также соединен с интерфейсом 705 ввода/вывода при необходимости. Сменный носитель 711, такой как магнитный диск, оптический диск, магнитооптический диск, полупроводниковая память и им подобные, загружается в привод 710 при необходимости, так что компьютерная программа, считанная с этого устройства, может быть установлена в секцию 708 хранения.

В случае, когда вышеописанная серия процессов реализована программно, программа, которая составляет программное обеспечение, может быть установлена через сеть, например, Интернет, или с носителя информации, такого как сменный носитель 711.

Специалистам в данной области техники должно быть оценено по достоинству, что носитель информации не ограничивается сменным носителем 711 с сохраненной на нем программой, как показано на фиг.17, и который поставляется отдельно от устройства для обеспечения пользователя программой. Примеры сменного носителя 711 включают в себя магнитный диск (включая гибкий диск (floppy-dick)(зарегистрированный товарный знак)), оптический диск (включая CD-ROM и DVD), магнитооптический диск (включая Mini-Disk (MD) (зарегистрированная товарный знак)) и полупроводниковую память. В качестве альтернативы, носителем информации может быть ПЗУ 702, жесткий диск, расположенный в секции 708 и им подобные, хранящие там программу, которая поставляется пользователю совместно с устройством, их содержащих.

Кроме того, ранее было замечено, что во избежание перегрузки настоящего изобретения излишними подробностями на чертежах показана только структура устройства и/или пошаговые действия, наиболее близко относящиеся к решениям в соответствии с данным изобретением, а другие подробности, имеющие малое отношение к настоящему изобретению, опущены.

Наконец, необходимо отметить, что в данном изобретении относительные термины, такие как лево и право, первый и второй и так далее используются исключительно для отличия одних сущностей или действий от других сущностей или действий без необходимости обязательной или предполагаемой их взаимосвязи или порядка следования этих сущностей или действий. Термины "содержит", "содержащее", "включает в себя" и их варианты должны охватывать неисключающее содержание, таким образом, что процесс, способ, деталь или устройство, содержащее список элементов, включает в себя не только эти элементы, но и может включать в себя другие элементы, не обязательно указанные в списке или не вытекающие из него для данного процесса, способа, детали или устройства. Указание элемента в единственном числе, без других ограничений, не исключает возможность существования дополнительных подобных элементов в процессе, способе, детали или устройстве, содержащем этот элемент.

Несмотря на то, что варианты реализации настоящего изобретения были подробно описаны со ссылками на сопроводительные чертежи, необходимо заметить, что эти варианты реализации являются исключительно иллюстративными и не ограничивают данное изобретение. Для специалистов в данной области техники должно быть понятно, что различные модификации, комбинации, подкомбинации и изменения могут быть выполнены в зависимости от конструктивных требований и других факторов, если только они находятся в пределах объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов. Таким образом, объем настоящего определен только приложенной формулой изобретения и ее эквивалентами.

1. Способ разблокировки при качании мощности в энергосистеме, содержащий этапы, на которых:
проверяют, находится ли энергосистема в состоянии качания мощности:
блокируют удаленную зону, которая неправильно функционирует в условиях качания мощности, если определено, что энергосистема находится в состоянии качания мощности;
измеряют полное сопротивление для всех рабочих контуров энергосистемы;
вычисляют степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы:
определяют один или более неисправных контуров на основе вычисленных значений степени изменения; и
выполняют разблокировку заблокированной удаленной зоны для неисправного контура.

2. Способ по п.1, в котором степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы вычисляют соответственно по формуле:
Dy(x)=abs(Zy(x)-Zy(x-p)),
где D - степень изменения, нижний индекс "у" соответствует измеряемому рабочему контуру; Z - измеренное полное сопротивление; х - текущий замер; а р - количество замеров за промежуточный период.

3. Способ по п.1 или 2, в котором при трехфазном качании мощности, на этапе определения неисправного контура на основе вычисленных значений степени изменения, определяют как симметричное короткое замыкание, если для установленного периода значения степени изменения для всех рабочих контуров сохраняются меньшими, чем их значения, соответственно в заданный период до этого, причем степени изменения для всех рабочих контуров близки друг к другу.

4. Способ по п.1 или 2, в котором при трехфазном качании мощности, на этапе определения неисправного контура на основе вычисленных значений степени изменения, если в установленный период степень изменения для одного контура фаза-земля сохраняется меньшей, чем для других двух контуров фаза-земля, такой контур фаза-земля определяют как неисправный контур.

5. Способ по п.1 или 2, в котором при трехфазном качании мощности, на этапе определения неисправного контура на основе вычисленных значений степени изменения, если в установленный период степень изменения для одного контура фаза-фаза сохраняется меньшей, чем для других двух контуров фаза-фаза, такой контур фаза-фаза определяют как неисправный контур.

6. Способ по п.1 или 2, в котором при двухфазном качании мощности, на этапе определения неисправного контура на основе вычисленных значений степени изменения, если для установленного периода степени изменения для всех трех рабочих контуров сохраняются меньшими, чем их значения в заданный период до этого, причем степени изменения для всех рабочих контуров близки друг к другу, это определяют как короткое замыкание 2фазы-земля.

7. Способ по п.1 или 2, в котором при двухфазном качании мощности на этапе определения неисправного контура на основе вычисленных значений степени изменения, если в установленный период степень изменения для одного контура сохраняется меньшей, чем для других двух рабочих контуров, такой рабочий контур определяют как неисправный контур.

8. Способ п.1 или 2, в котором на этапе определения неисправного контура на основе вычисленных значений степени изменения рабочий контур с наименьшей степенью изменения определяют как неисправный контур.

9. Устройство разблокировки при качании мощности в энергосистеме, содержащее:
средство проверки, выполненное с возможностью проверки, находится ли система в состоянии качания мощности,
средство блокировки, выполненное с возможностью блокировки одной или более удаленных зон, которые функционируют неправильно в условиях качания мощности, если средством проверки установлено, что система находится в состоянии качания мощности,
средство измерения, выполненное с возможностью измерения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы,
средство вычисления, выполненное с возможностью вычисления степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы,
средство определения, выполненное с возможностью определения одного или более неисправных контуров на основе значений степени изменения, вычисленных средством вычисления, и
средство разблокировки, выполненное с возможностью разблокировки заблокированной удаленной зоны для неисправного контура.

10. Устройство по п.9, в котором степени изменения полного сопротивления для всех рабочих контуров энергосистемы соответственно вычисляются средством вычисления по формуле:
Dy(x)=abs(Zy(x)-Zy(x-p)),
где D - степень изменения, нижний индекс "у" соответствует измеряемому рабочему контуру; Z - измеренное полное сопротивление; х - текущий замер; а р - количество замеров за промежуточный период.

11. Запоминающее устройство для компьютера, характеризующееся тем, что содержит загруженную программу для компьютера, содержащую часть с компьютерным кодом для управления этапами по любому из пп.1-8, когда программа выполняется на компьютере.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты комплектных распределительных устройств (КРУ) для обнаружения факта возникновения, определения местоположения и оценки мощности электрической дуги.

Изобретение относится к технике связи и предназначено для выравнивания времени измерения первого и второго измерения электрической величины и для защиты электрической сети.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной дуговой защиты комплектного распределительного устройства (КРУ) для обнаружения факта возникновения электрической дуги.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам управления и релейной защиты оборудования системы тягового электроснабжения железных дорог переменного тока напряжением 27,5 кВ.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к системам питания контактной сети электрифицированных железных дорог. .

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах релейной защиты комплектных распределительных устройств (КРУ) для обнаружения факта возникновения, местоположения и мощности электрической дуги в отсеках сборных шин ячеек секции КРУ.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроснабжению электрифицированных железных дорог, и может найти применение в контактных сетях, имеющих устройства для защиты от коротких замыканий при нарушении изоляции на опорах контактной сети.

Изобретение относится к прикладной электротехнике. .

Изобретение относится к устройству для контроля процессов утечки в проводнике системы среднего или высокого напряжения, которое содержит, по меньшей мере, один преобразователь, который предназначен для определения протекающего в проводнике тока, причем упомянутый, по меньшей мере, один преобразователь соединен с контролирующим устройством для контроля процесса утечки.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических генераторных системах для ограничения тока генератора. .

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для дистанционной идентификации опоры с замыканием на землю (ЗНЗ) в сетях с изолированной нейтралью посредством спутниковой навигации.

Изобретение относится к релейной защите и автоматике сельских электрических сетей и может быть использовано для регистрации величины тока замыкания на землю (ЗНЗ) по заземляющему устройству железобетонной опоры линии электропередачи (ЛЭП) и отчетливого визуального отображения данного факта на безопасное расстоянии от опоры.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для сигнализации о ненормальных режимах работы в системах электроснабжения с изолированной нейтралью (системы IT), питающих потребители, не допускающие перерыва питания.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к защитно-отключающим устройствам, предназначенным для обеспечения безопасности людей при пробое изоляции или прикосновении человека к токоведущим частям электроустановок.

Изобретение относится к релейной защите электрических систем и позволяет ввести новый класс защит - высокочастотные дистанционные защиты по токам нулевой последовательности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах релейной защиты и автоматики электрических систем. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .
Наверх