ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

Рис. 10.11. Пример записи аварийных сиrnалов и сообщений

ставление результатов с фиксацией времени пуска защитных функ­ ций и возникновения основных команд и сообщений (рис. 10.11).

Оrдельные служебные программы обладают дополнительны­ ми функциями спектральной обработки сигналов, построения векторных диаграмм на основе запомненных мгновенных зна­ чений векторов, построения траекторий измеряемых комплекс­ ных сопротивлений на входе ЦРЗ. Использование коммуника­ ционных интерфейсов (см. рис. 10.9) позволяет производить в автоматическом режиме передачу регистрируемых данных К3 от отдельных ЦРЗ в общее управляющее устройство с дальней­ шим архивированием и передачей по запросу на верхний уро­ вень управления.

Измерения. Дополнительной функцией ЦРЗ может являться измерение параметров текущего режима (фазных и линейных токов /, напряжений )(, частотыf) и, в общем случае, значитель­

ного числа производных параметров, рассчитываемых на их ос­ нове. К ним могут относиться: симметричные составляющие то­ ков и напряжений, входные комWiексные сопротивления по кон-

489

Эксплуатационная эффективность устройств релейной защиты

11.1. Составляющие эксплуатационной эффективности УРЗ

Эксплуатационной эффективностью УРЗ назовем совокуп­

ность качеств, определяющих способность УРЗ полноценно вы­ полнять свои функции в условиях эксплуатации.

Каким бы совершенным ни было устройство релейной защи­ ты, его эффективность в реальных условиях использования (экс­ плуатационная эффективность) определяется в первую очередь

Группа 1 - объем защитных функций, характеристики, устав­ ки, определяющие чувствительность УРЗ к внутренним повреж­ дениям защищаемого объекта ЭС, повреждениям в зонах резер­ вирования и селективность (отстройку от внешних поврежде­ ний). Само по себе повышение технического уровня УРЗ не обяза­ тельно ведет к эквивалентному повышению эффективности в части реагирования на возникающие повреждения. Так, напри­ мер, устаревшие к настоящему времени электромеханические и отчасти электронные статические УРЗ при правильном выборе защитных функций и уставок безусловно обеспечат более эф­ фективную защиту сети, чем микропроцессорные УРЗ без доста­ точно обоснованного выбора указанных параметров.

Существуют многочисленные нормы и стандарты (отдельных стран и международные), позволяющие оценить качество уст­ ройств релейной защиты в части их технической реализа­ ции - вида функций и точности характеристик, потребления, устойчивости к различного рода влияющим факторам (см. гл.1). Однако указанные стандарты и нормы не относятсяк оценке качества релейной защиты в части обеспечения чувствителъ-

491

ности и селективности при устранении аварий ЭС с учетом мно­ гообразия возможных условий возникновения аварий. В то же время именно эти показатели релейной защиты во многом оп­

ределяют ее реальную эффективность при возникновении ава­ рий в эс.

Вопросы оценки и контроля чувствительности и селективно­

сти УРЗ с учетом многообразия влияющих факторов будут рас­ смотрены в §11.2-11.5.

Группа II включает в себя факторы, влияющие на готовность

УРЗ выполнять свои функции при возникновении аварий в ЭС,

которую будем называть эксплуатационной готовностью УРЗ.

Кним, в первую очередь, относятся:

•правильная реализация функций УРЗ;

•соответствие установленных параметров и уставок УРЗ тре­ бованиям задания на их установку;

•техническая исправность УРЗ.

Вопросы обеспечения готовности УРЗ, прежде всего цифро­

вых УРЗ, к правильным действиям будут рассмотрены в §11.6- 11.9.

11.2.Факторы, определяющие выбор защитных функций

иуставок УРЗ

Выбор вида и числа защитных функций, необходимых харак­ теристик, параметров и уставок сложных УРЗ, прежде всего за­ щит элементов высоковольтных электрических сетей с много­ стороШIИм питанием, а также координация характеристик за­ щит отдельных элемешов ЭС представляют собой неформаль­ ную задачу, не имеющую к настоящему времени однозначного решения. Указанное обусловлено значительным количеством влияющих на конечное решение факторов, к которым, прежде всего, относятся:

•вид повреждения;

•место повреждения;

•наличие электрической дуги или переходного сопротивле­ ния в месте повреждения;

•возможность перехода одного вида повреждения в другой;

•конфигурация ЭС и ее эквивалентные параметры относи­ тельно места повреждения и места установки УРЗ, которые

(прежде всего конфигурация и параметры) могут изменяться во

492

времени как в зависимости от режимов работы ЭС, так и непо­ средственно во время аварии вследствие отключения (включе­ ния) отдельных выключателей;

•изменяющиеся параметры нагрузочных режимов ЭС, опре­ деляемые перетоками мощности, влияющие на распределение токов К3 в ЭС;

•требования надежности электроснабжения, связанные с осо­ бенностями объекта (участка ЭС).

Многие из перечисленных факторов неоднозначны и имеют достаточно широкие диапазоны изменения. Поэтому число возможных сочетаний (комбинаций) указанных факторов, каждый из которых в определенной степени влияет на поведе­

ние УРЗ, чрезвычайно велико. В частности, при выборе харак­ теристик дистанционных органов (см. рис. 7.31) необходимо учитывать в том числе такие факторы, как соотношения токов в месте К3 и в месте установки защиты, зависящие от места КЗ, конфигурации и режима ЭС; возможные искажения заме­ ра под влиянием электрической дуги и сопротивления опор ВЛ (см. §7.3 и 7.4), под влиянием параллельных линий (см. §7.5); искажение замера в зонах резервирования (см. §7.6) и при двухфазных К3 на землю через переходное сопротивление (см.

§7.9) и т.п. Изложенное затрудняет обоснованный выбор как концепции релейной защиты отдельных участков ЭС (выбор

принципов защиты элементов сети и резервирования), так и характеристик и уставок отдельных УРЗ. Это обусловлено, прежде всего, трудностью выявления из многочисленных ком­ бинаций влияющих факторов предельных случаев, определяю­ щих принятие решений.

В практике при выборе функций и уставок РЗ в основном при­ меняют расчетные методы и различные методики, учитываю­ щие особенности выполнения отдельньrх УРЗ. При этом во мно­ гих случаях оценивают чувствительность и селективность (см. гл. 1) при определенных значениях (комбинациях) влияющих факторов, характеризующих К3 и ЭС (см. выше), которые при­ нимаются определяющими. При неудовлетворении показателей селективности или чувствительности уставки РЗ изменяют, и производят повторные оценки показателей чувствительности и селективности до получения приемлемых, в ряде случаев ком­ промиссных результатов.

Однако проблема состоит в том, что многообразие сочетаний

493

перечисленных выше влияющих факторов де.лает практически невозможным в случаях ЭС достаточно сложной конфигурации выявить их критические сочетания (определяющие режимы) с точки зрения чувствительности и селективности. Число возмож­ ных комбинаций этих факторов еще более увеличивается при выборе резервных ступеней защит, когда необходимо учитывать и каскадное действие РЗ и перераспределение токов К3 в ЭС по­ сле отключения каждого из выключателей.

Учитывая изложенное и, в ряде случаев, неформальность за­ дачи, связанной также с специфическими требованиями пользо­ вателя и выбором типа (производителя) защит, затруднительно создание всеобъемлющей методики, позволяющей по данным ЭС однозначно выбрать необходимые защитные функции и устав­ ки. В то же время возможности вычислительной техники в час­ ти быстродействия при расчетах К3 и симуляционного модели­ рования УРЗ позволяют получить объективные обобщенные оценки с учетом диапазонов значений влияющих факторов для выбора защитных функций и уставок РЗ. Ниже рассматривают­ ся основные элементы данного подхода [46].

11.З. Оценка показателей чувствительности и селективности устройств релейной защиты

11.3.1.Параметры безусловною срабатывания

ибезусловного несрабатывания УРЗ

В§1.4 рассмотрены такие основные свойства РЗ как чувстви­ тельность и селективность, обеспечение которых и определяет возможность выполнения РЗ своих функций. При этом ключе­ выми моментами в реализации этих свойств являются параме­ тры срабатывания РЗ (характеристики срабатывания, уставки),

определяющие области действия и недействия УРЗ. Область дей­ ствия УРЗ непосредственно характеризует чувствительность РЗ, а область недействия - ее селективность.

Теоретически области действия и недействия определяются одними и теми же параметрами УРЗ, фиксирующими грань сра­ батывания. Например, для реле тока с уставкой ly область дей­

ствия определится теоретически диапазоном токов при I 2: ly, а область недействия - диапазоном токов I Iy. Однако, в силу рядавлияющих факторов, выполнение условия I 2: ly не обяза­ тельно соответствует гарантированному срабатыванию УРЗ, а

494

и

Рис. 11.1. Характерисrики безусловного срабатывания и несрабатывания УРЗ

условие 1 S ly - гарантированному несрабатыванию. К этим фак­ торам относятся прежде всего:

•неточность расчетов токов КЗ;

•невозможность точного учета характеристик трансформато­ ров тока и напряжения;

•составляющие переходных процессов в токах и напряжени­ ях (для быстродействующихУРЗ);

•неидеальность самого УРЗ (разброс уставок в пределах га­

рантированной точности, конечная чувствительность и коэффи­ циент возврата).

С учетом возможных отклонений реальных уставок и харак­ теристик вследствие перечисленных факторов, целесообразно определить области (характеристики) безусловного срабатыва­ ния и безусловного несрабатывания, использование которых поз­

воляет оценить чувствительность и селективность УРЗ. Так, на­ пример, для реле максимального тока с уставкой Iy (рис 11.1,а) имеем условие безусловного срабатывания 1 2: lyE для проверки чувствительности и условие безусловного несрабатывания 1 S Iys

для проверки селективности (отстройки от тока ly).

При этом значения IyE и lys определяются алгоритмом и дру­ гими свойствами самого УРЗ и возможными погреппюстями рас­ чета токов КЗ, а также характеристиками измерительных транс­ форматоров тока. Для реле минiшального напряжения с устав­ кой Иу (рис. 11.1,б) при расчете чувствительности и селектив­ ности следует соответственно принять U S UyE и U 2: Иуs·

Аналогично для реле с более сложными характеристиками, на­ пример реле направления мощности, реле сопротивления (рис. 11.1,в и г), также можно выделить характеристики Е безуслов­ ного срабатывания и характеристики S безусловного несраба-

495

ченной характеристикой Е, безусловное несрабатывание - в об­ ласти вне характеристики S.

496

Таблица 11.1. Таблица чувствительности и сепективвостн ЭС (к рис. 11.2)

На каждом выключателе Q1-Q17установлены соответствен­ но УРЗ Sl-S17 (на рисунке не показаны). При КЗ К1 на линии Wl единичный показатель чувствительности q; выполняется, ес­

ли в период до устранения повреждения ток в любом из элемен­ тов ЭС и время его протекания соответствуют нормам допусти­ мых перегрузок на каждый из элементов или другим заданным требованиям. Эти нормы и требования задаются для каждого из элементов ЭС предельным временем чувствительности ТЕ, кото­ рое в общем случае является функцией тока КЗ, т.е. Тв = J(I).

Каждому элементу ЭС (рис. 11.2) соответствуют определен­ ные («собственные») выключатели, отключение которых необ-

497

ходимо для селективной ликвидации К3 на этом элементе. Так, например, для ликвидации К3 на линии Wl, а также на линиях

W2, WЗ, W4, WS необходимо отключение защитами S2, S11, S13 выключателей Q2, Ql1, QlЗ, связывающих место К3 с источни­ ками питания. Указанные выключатели являются «собственны­ ми» для этих ВЛ. Для линии Wб (К2) «собственными» являются

выключатели QЗ и Qб и т.д. С учетом изложенного, для любой ЭС можно составить таблицу чувствительности и селективнос­ ти (например, табл. 11.1), где каждому элементу ЭС соответст­ вуют определенные комбинации «собственных» выключателей

ипредельные времена чувствительности Тв·

Так, для линии W2 единичный показатель чувствительности

выполняется, если К3 на этой линии отключится за время t :5: ТFЗ·

Единичный показатель селективности при этом будет обеспечен, если КЗ на линии W2 отключается защитами S2, S11, S13 вы­ ключателей Q2, Qll, QlЗ и защиты, установленные на других выключателях в ЭС (см. рис. 11.2) на отключение не подейст­ вуют.

11.3.3. Оценка чувствительности и селективности РЗ

С учетом рассмотренных единичных показателей q; и q; и оп­

ределений чувствительности и селективности (см. §1.4), оценить

Рис. 11.З. Структура алгоритма оценки и КОнтраllЯ чувсrвительности

и селективности Р3

498