книги / Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты

Рис. 2.6. Схема распределительной сети ЭЭС

также устройства системы РЗ, располагаемые вблизи АВ. При поврежде­ нии /-го участка под действием НВ возможны КЗ (в том числе и в са­ мом АВ) вследствие деформации токопроводов, нарушения изоляции

ит.д. Примем в расчетах живучести, что все НВ имеют такой характер.

Вэтом случае после НВ в ЭЭС будет существовать режим КЗ в течение времени, зависящего от возможностей РЗ. Будем считать, что система РЗ сохраняет работоспособность, если устройства РЗ неповрежденных участков ЭЭС способны выявить замыкание на /-м участке, а следова­ тельно, и обеспечить локализацию повреждения. В противном случае будем считать, что РЗ теряет работоспособность. Так как функциональ­ ные возможности ОРЗ и РРЗ, их пространственное распределение могут быть различными, то различной будет и вероятность сохранения работо­ способности РЗ в условиях действия НВ, т.е. свойства живучести. Пред­ ставляет интерес оценить живучесть распространенных и перспективных вариантов построения систем РЗ. В ЭЭС в качестве ОРЗ используются

полносвязные (например, дифференциально-токовые) защиты, кото­ рые, однако, не способны обнаружить КЗ на других участках ЭЭС. Сле­ довательно, работоспособность РЗ в условиях НВ определяется лишь возможностями РРЗ. Рассмотрим следующие варианты систем РРЗ, дополняющих основные полносвязные защиты:

1) устройства РРЗ устанавливаются на каждом участке ЭЭС и обеспе­ чивают абсолютное резервирование, т.е. выявляют КЗ на всех других участках системы;

2) устройства РРЗ устанавливаются на каждом участке ЭЭС и обеспе­ чивают дальнее резервирование, т.е. выявляют КЗ на соседних с данным участках системы;

3)устройство РРЗ устанавливается на каком-либо одном (централь­ ном) участке и обеспечивает абсолютное резервирование;

4)устройства РРЗ устанавливаются на каждом участке ЭЭС и обеспе­ чивают ближнее резервирование, т.е. выявляют КЗ только на своем участке.

Оценку живучее!и произведем на примере системы РРЗ электричес­ кой распределительной сети (ЭРС) ЭЭС, представленной на рис. 2.6 и содержащей четыре участка. События, заключающиеся в повреждении 1-х участков и их устройств РЗ (/ = 1, ... , т) при однократном НВ, несов­ местны. Поэтому вероятность появления этого события (или вероят­

41

го же числа t дизъюнкций Р[ . Количество функций цели в каждой груп­ пе равно числу сочетаний из d по t . \ . су. гак как Рк составлены из

42

логических сумм несовместных событий, то вероятности повреждения объекта Р[Р\ = Q определяются путем суммирования вероятностей повреждения /-х устройств РЗ, входящих в них (обозначенных в табли­ це крестиками) . В частности, при однократном НВ

и вносятся в дополнительные п столбцов, причем только в строки тех объектов, которые взаимно не уничтожились из-за разных знаков. Учитывая (2.8) и (2.10), вероятность повреждения системы при и-крат-

Рис. 2.7. Схема условий работоспособности систем РРЗ различных вариантов ис­ полнений:

а - первый; б - второй; в - третий; г - четвертый

43

Значения условной функции живучести системы вычисляют по

Значения Qc(n) и Rc(n) заносятся соответственно в две нижние строки таблицы.

При построении системы РЗ по первому варианту, несмотря на то что каждое НВ выводит из строя устройство РРЗ /-го участка, вся сис­ тема РЗ остается работоспособной, так как РРЗ других уцелевших участ­ ков способны обнаружить КЗ на /-м участке. Схема работоспособности РРЗ в этом случае соответствует рис. 2.7я, а ФРС имеет вид

... , * 4) = V *2 V х 3 V х4 =

4

= Pi V Р2 V Р3 V Р4 = V Р. .

/= I

Тук »-ау число КПУФ равно 4, то в таблице будет 24 - 1 = 15 строк.

Результаты расчетов Q0k(n), Qc(n), Rc(n) для этого варианта РЗ по (2.5), (2.9) - (2.1 2) сведены в табл. 2.2.

При построении системы РЗ по второму варианту повреждение 1-го (или 4 -го) участка может выявить устройство РР32 2 -го участка (или РРЗЗ). Повреждение 2 -го (или 3 -го) участка могут выявить устройства РР31 и РРЗЗ (или РР32 и РР34). Поэтому схема работоспособности сис­ темы РЗ в лом случае соответствует рис. 2.7,6. а ФРС имеет вид

= 511 строк. Для юго чтобы сделать таблицу более компактной, в ней объединены некоторые строки, соответствующие таким функциям це­ ли Pk, в которые входят все 4 разных номера xf и которые имеют оди­ наковые знаки и значения Qok (п). Результаты расчетов Qok (п) , Qc(п),

44

Рис. 2.8. Оценка живучести систем РРЗ различных вариантов исполне­ ний:

а - первый; б - второй; в - третий; г - четвертый

При построении системы РЗ по третьему варианту положим для кон­ кретности, что резервная защита установлена на втором участке. В этом случае повреждение любого участка, кроме второго, способна выявить централизованная резервная защита РР32. Если же в НВ повреждается второй участок, то резервная защита перестает функционировать, и КЗ в этой части ЭЭС не выявляется. Поэтому схема работоспособности РЗ в этом случае соответствует рис. 2.7,в, а ФРС имеет в и д у ^ , ... , х4) = = {х1х 2х ъх А) V х 2 = Р\ V Р2. Так как число КПУФ равно 2, то в таб­ лице расчета живучести будет с = 2 2 - 1 = 3 строки, причем строки 1 и 3 взаимно уничтожаются из-за разного знака. Результаты расчетов

Qok(n)> Сс (л ),Л с(и) Д™ этого варианта РЗ по (2.5), (2.9) - (2 .12) сведены в табл. 2.4.

При построении системы РЗ по четвертому варианту НВ на любой участок повреждает защиту этого участка, а устройства РРЗ других участ­ ков не могут выявить КЗ, и, следовательно, защита теряет работоспо­ собность. Поэтому схема работоспособности РЗ в этом случае соответ­ ствует рис. 2.7,г, а ФРС имеет вид

у (х 1г ... , Х4) = * ,* 2* 3X4 = Л .

Для наглядности результаты расчетов живучести различных систем РЗ представлены на рис. 2.8. Из приведенных данных следует, что жи­ вучесть РЗ существенно зависит от функциональных возможностей РРЗ и распределения ее устройств по участкам ЭРС ЭЭС. Наиболее высокая живучесть присуща РРЗ, обеспечивающей абсолютное резервирование, устройства которой устанавливаются на каждом участке. Близкие к этой защите параметры по живучести имеет при малых кратностях НВ распределенная РРЗ, обеспечивающая дальнее резервирование.

49

2.4.КЛАССИФИКАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ РЗ

В[1] указаны признаки, которые могут служить основой для разра­ ботки системы классификации: назначение РЗ, принцип действия и ха­ рактер контролируемых параметров, селективность, полнота функций РЗ. Реализация РЗ на микропроцессорных средствах вычислительной техники (МСВТ) требует введения дополнительных признаков клас­ сификации. Выше был рассмотрен ряд архитектурных особенностей гиб­ ких РЗ. Реальная перспектива внедрения средств ВТ и МП в РЗ, расшире­ ние ее возможностей и функций за счет использования свойств, прису­ щих ВТ, приводят к тому, что РЗ приобретает ряд черт, характерных для МП-систем. К ним относятся: способ представления и обработки ин­ формации в системе, степень жесткости (гибкости), типы потоков ко­ манд и данных, уровень параллелизма, степень однородности системы, степень централизации и распределения ресурсов, характер связей между элементами МП-системы. Микропроцессорная система РЗ —это совокуп­ ность комплекса аппаратных МП-средств и программного обеспечения. Комплекс аппаратных технических средств включает МП или микроЭВМ, устройства связи с 03, исполнительные органы защиты и устройства связи с оператором. При разработке МПРЗ центральным вопросом яв­ ляется выбор архитектуры системы, который включает организацию вы­ числительного процесса и внешних связей системы; организацию инфор­ мационных потоков; логическую организацию взаимодействия отдель­ ных устройств, программных, аппаратных средств и оператора [54]. Опережающее влияние на архитектуру системы оказывают: совокуп­ ность и объем задач, которые она должна решать; цели, на достижение которых направлено функционирование системы РЗ; ограничения, вы­ текающие из технико-экономических требований к системе.

Одним из наиболее важных и сложных вопросов, которые необходи­ мо решать в процессе проектирования системы РЗ, является выбор спо­ собов представления и обработки информации в системе: непрерывная аналоговая, дискретная аналоговая (импульсная), цифровая или комби­ нация этих форм представления информации. Программная реализация алгоритмов обработки информации требует аппаратных затрат, которые могут быть использованы для реализации любых других алгоритмов в пределах своих технических возможностей (объема памяти, быстродей­ ствия) . При аппаратной реализации алгоритма функционирования изме­ нение его требует некоторых дополнительных аппаратных средств (на­ пример, коммутаторов). Обеспечиваемое при этом максимальное быст­ родействие составляет важнейшее достоинство аппаратной реализации функций РЗ. В МП-системах РЗ, как и в любой информационно-управ- ляющей системе, выполняются передача, преобразование, а в некоторых случаях и хранение информации, необходимой для распознавания сос­ тояния 03. Преобразование информации в МП-системе РЗ включает ло­ гико-математическую обработку информации, поступающей от 03, с целью идентификации аварийного состояния объекта и формирования

50