Дальнее резервирование.

Применяется в распределительных сетях, в более сложных схемах используются комбинации ближнего и дальнего резервирования. Защита с относительной селективностью (обычно три, частично две ступени защит)

В отличие от основной защиты, которая не действует при КЗ на смежном участке вне объекта, то при резервировании применяется отдельная защита, такая чтоб она резервировала и основную защиту.

+: простота выполнения, учет всех возможных нарушений, включая и неисправность аккумуляторной батареи;

–: недостаточная часто чувствительность, большое время отключения повреждений, затруднительное или невозможное выполнение селективности при внешних КЗ в сетях сложной конфигурации, не вызываемое необходимостью отключение элементов на неповрежденных частях энергосистемы.

Ближнее резервирование.

Для элементов компактных размеров (генераторы, асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы, компенсаторы, шины, автотрансформаторы).

Резервная защита выполняется иначе, чем основная защита.

Ближнее резервирование часто осуществляется с помощью дублирующих защит.

Основная защита – ДЗ, резервирующая защита – различные виды ТЗ.

+: обеспечивается большая чувствительность, меньшее время ликвидации КЗ;

–: усложняется выполнение самого резервирования, необходимость увеличивать выдержки вторых ступеней защит для предотвращения их срабатывания при действии УРОВ, возможен отказ действующих резервирующих защит и УРОВ при потерях напряжения в цепях оперативного тока.

Быстродействие.

Является важным свойством защиты при её отключении внутренних КЗ. Это определяется тем, что ускорение отключения КЗ:

1. повышает устойчивость параллельной работы в системе и дает возможность увеличивать пропускную способность в ЛЭП;

2. упрощает систему автоматически повторного включения;

3. уменьшает влияние понижения напряжения на работу потребителей (двигатель не нагружен);

4. уменьшает размеры разрушений поврежденного элемента (от термического воздействия тока КЗ)

5. увеличивает эффективность АПВ;

6. способствует предотвращению возникновения недопустимых внутренних перенапряжений на элементах СВН и УВН;

7. улучшает качество электроснабжения потребителей.

Быстродействие защиты – время срабатывания <=0,1с, Это время характерно для электромеханических защит. Для микроэлектронных и цифровых время срабатывания защит <=0,03с, для ДФЗ это время увеличивается до 0,04-0,06с.

Время отключения повреждения – это сумма времени быстродействия защиты и времени действия выключателя (время действия существующих выключателей <=0,1с, масляных <=0,2-0,25с).

Чувствительность.

Характеризует устойчивость срабатывания защиты при КЗ в защищаемой зоне.

Основной характеристикой чувствительности является коэффициент чувствительности. Для защит, реагирующих на величины, возрастающие в условиях повреждения (ток), определяется отношением минимальной величины при металлическом КЗ в защищаемой зоне на ток срабатывания защиты:

Для защит, реагирующих на величины, уменьшающихся в условиях повреждения (например, на полное напряжение), определяется, наоборот, отношением установленного на защите параметра срабатывания (соответственно напряжения срабатывания) к максимальному значению воздействующей величины (остаточного напряжения):

.

Для основных защит коэффициент чувствительности составляет примерно ( для дистанционных и токовых защит; для дифференциальных защит). Для резервных защит коэффициент чувствительности обычно составляет .

Условия выбора уставки срабатывания.

МТЗ:

I ступень (токовая отсечка), условия для выбора уставки срабатывания – трехфазное КЗ в конце линии. Коэффициент чувствительности определяется при междуфазном КЗ К⁽²⁾ в начале линии.

II ступень, уставка срабатывания – трехфазное КЗ в конце зоны резервирования. Коэффициент чувствительности определяется при междуфазном КЗ К⁽²⁾ в конце своей линии на шинах следующей подстанции.

III ступень, уставка срабатывания – трехфазное КЗ в конце зоны резервирования (зона резервирования по условию отстройки от максимального нагрузочного режима). Коэффициент чувствительности определяется при междуфазном КЗ К⁽²⁾ в конце следующей линии.

Конструктивные особенности.

По конструктивным особенностям РЗ делится на

1. Отдельные реле (электромеханические и микроэлектронные, как реле I: РТ-40, РТ-80; реле V: РН; реле частоты: РЧ1, РЧ2; реле направленной мощности: РМ11, РМ12, РБМ).

2. Блоки реле, комплексные устройства:

1) типа комплексных защит 11-38, собраны из отдельных электромеханических реле (РТ40, РБМ, и т.д.).

2) блоки реле – микроэлектронные защиты для защиты ВЛ 6-35 кВ (БРЭ, ЯРЭ).

3) панели защиты – комплексное устройство РЗ для какого-либо класса напряжений (ЭПЗ1636, серия ПДЭ 2000).

4) шкафы защит – на микроэлектронном и цифровом принципе, имеет влаго- и пылезащищенность.

5) терминалы защит – как отдельное реле, как комплекс защит, в составе панелей и шкафов защит.

Терминал – это устройство, предназначенное для сбора регистрации информации, контроля и управления.

По техническим характеристикам

1. Быстродействие

2. Диапазон измеряемых величин

3. Диапазон измеряемых входных величин (I, U)

4. Помехоустойчивость

5. Электромагнитная совместимость (ЭМС)

6. Радиопомехи

7. Контуры заземления

Классификация РЗ по алгоритмической базе. Типы измерительных органов.

Использование алгоритмической базы зависит от той информации, которое способно обработать РЗ. Типы алгоритмов:

– классические;

– адаптивные;

– интеллектуальные.

Классические алгоритмы. Типы измерительных органов защит.

Классический алгоритм – это алгоритм, который для своей работы использует лишь параметры текущего режима (токи и напряжения). По таким алгоритмам реализованы все серийно выпускаемые защиты.

Принцип действия реле тока, напряжения, сопротивления, мощности, частоты: F_ИЗМ > F_УСТ для максимальных защит; F_ИЗМ < F_УСТ для минимальных защит.

Реле тока (как правило реле максимального тока)

МТЗ (по фазным реле)

1. реаг. на прямой ток

2. ток нулевой последовательности

3. ток обратной последовательности

4. ток прямой последовательности

Есть реле тока, реагирующего на разность фазных токов, используется Uо на приращение величин прямой и обратной последовательности.

Реле напряжения

1. реле минимального напряжения (на фазную величину, на напряжение прямой последовательности).

2. реле максимального напряжения (на напряжении нулевой последовательности, на напряжении обратной последовательности, в нормальном режиме этих состояний нет, появляются в аварийном режиме).

Есть реле, реагирующее на приращение напряжения обратной и нулевой последовательности.

Реле напряжения: как дополнительная защита линий 6-35кВ, кК пусковой орган, как компенсирующее реле.

Реле частоты

В качестве информационного параметра – напряжение линии (либо все три фазы, либо одна фаза), фиксируется переход через ноль, следовательно, считается частота.

Реле разности частоты

В устройствах автоматической частотной разгрузки, для фиксации частоты в энергосистеме.

Реле с двумя подведенными величинами

Под «реле» в защите понимают измерительный орган, функция, модуль.

Устройства РЗ с двумя подведёнными величинами (сложные реле).

Чтобы реализовать адаптивную работу необходимо выполнить ряд задач:

• определить место повреждения;

• определить зону повреждения (частная задача ОМП);

• решить задачу пуска защит;

• определить вид повреждения поврежденных фаз.

Вспомогательные задачи:

• определить параметры дальнего ненаблюдаемого конца;

• определить величины переходного сопротивления.

Для решения задач адаптационной дистанционной защиты мы должны рассмотреть следующие условия:

1) Эта защита с двумя подведенными величинами;

2) Необходимо определение вида КЗ и поврежденных фаз;

3) Защита должна реагировать на все виды повреждения, в т.ч. однофазные;

4) Уставки защиты практически не должны зависеть от вмешательства

Реле сопротивления

Наиболее сложное, т.к. имеет разнообразные характеристики.

Точка В – КЗ на шинах подстанции В.

Точка С – металлическое КЗ (через переходное сопротивления R = 0)

1. Необходимо, чтобы коэффициент чувствительности удовлетворял нашим требованиям.

2. Ток точной работы. Для него коэффициент чувствительности ≥ 1,3. Ток точной работы определяется на φ_м.ч. (угол максимальной чувствительности). φ_м.ч определяется параметрами линии. Z_З – сопротивление зоны. Длина зоны равна 0.85∙l. Погрешность токов точной работы меньше 10%. Найдем точку срабатывания, отступаем 10%, находим сопротивление тока точной работы, диапазон тока задается в паспорте.

3. В еличина уставок.

Виды характеристик реле сопротивления для различных защит.

ШДЭ

Первая ступень – смещенный эллипс. Основное назначение первой ступени – быстродействие.

Недостаток: в конце зоны практически не реагирует на К.З. через переходные сопротивления, но этого не боится, т.к. защита сработает в каскаде.

Вторая ступень – четырехугольник.

Основное назначение – отключать все К.З. по всей длине линии, т.е. от шин до шин. Резервирует первую ступень.

Смещение относительно нуля - 6-10%.

Третья ступень – треугольник.

Отстройка от нагрузки, в первую очередь по углу. У ШДЭ 35° – 47°. Если не отстроится по углу, отстроится по сопротивлению. Отключает дальние К.З. через большие переходные сопротивления. I и II ступени находятся внутри III ступени.

ПДЭ

Первая ступень. Основное назначение – быстрое реагирование.

Вторая ступень аналогична второй ступени ШДЭ.

Третья ступень. Не резервирует близкие К.З.

Если возникает мощный переходный процесс то, чтобы не было ложной работы, его отсекают.

Чтобы не дублировать действие I и II ступени отсекают нижнюю часть треугольника.

Адаптивные алгоритмы.

Адаптацией в теории автоматического управления называется восполнение недостатка априорной (до опыта) (и частично текущей) информации текущей (и апостериорной) информацией. С точки зрения теории РЗ под адаптацией будем понимать изменение уставок и уставочных характеристик в зависимости от состояния нагрузочного режима. Адаптивные защиты и алгоритмы условно подразделяют на защиты с адаптацией в «узком смысле» и с адаптацией в «широком смысле».

Под адаптацией в «узком смысле» в РЗ будем понимать изменение характеристик (уставок) под влиянием текущего нагрузочного режима.

Под адаптацией в «широком смысле» будем понимать адаптацию алгоритма. Такой адаптационный алгоритм использует информацию о текущем и предшествующем режиме.

Для адаптивных алгоритмов в «широком смысле» алгоритм первичен, а характеристика вторична, в то время как в алгоритмах с адаптацией в «узком смысле» первична характеристика, алгоритм вторичен.

В общем случае адаптивны могут быть алгоритмы и с одной и с двумя подведенными величинами. Все алгоритмы с одной подведенной величиной – адаптивны в «узком смысле».

Алгоритмы определения поврежденных фаз и вида повреждения.

Современное состояние.

С вводом в энергосистемы страны устройств АПВ определила необходимость в устройствах выбора поврежденных фаз и определения вида повреждения. Однофазные АПВ (ОАПВ) показали высокую эффективность восстановления работоспособности ЛЭП (70% и выше), а потому такие работы оказались актуальными. Еще один аспект, определяющий важность проблемы ВПФ и ОВП, проявляется в повышении эффективности дистанционных защит, особенно выполненных на микропроцессорной элементной базе. Один из критериев, по которому определяют эффективность программируемых защит является быстродействие алгоритма. Поэтому знание поврежденных фаз и вида повреждения позволяет микропроцессорным ДЗ сразу же произвести расчет зоны повреждения с настройкой на петлю КЗ, без выяснения состояния иных фаз.

Задача ВПФ и ОВП разрешается не всегда однозначно. К⁽²⁾ и К^(1,1) определяют по величинам тока нулевой последовательности. Часто задачи определения особой фазы и вида повреждения, как правило, разделяют.

Дистанционный избиратель:

–: наличие мертвой зоны при близких КЗ;

–: зависимость потери цепей напряжения;

–: зависимость от качаний и асинхронного хода;

+: реле сопротивления практически не зависит от состояния системы;

+: лучшая возможность определения уставок.

Токовый избиратель:

+: не использует цепи напряжений.

Токовые избиратели могут быть построены с использованием различных информационных параметров.

Информационная база для РЗ.

Классификация устройств выбора поврежденных (особых) фаз.

По типу информационной базы алгоритмы делятся на:

– алгоритмы, построенные на фазных (линейных) величинах и их симметричных составляющих, такие алгоритмы находят ограниченное применение, могут использоваться в сетях простой конфигурации и на тупиковых линиях;

– алгоритмы на основе аварийных составляющих и их производных с привлечением тока нулевой последовательности;

– алгоритмы на основе свободных компонент (сети с изолированной нейтралью);

– алгоритмы на основе относительных величин;

– алгоритмы, построенные по принципу многомерных плоскостей.

Избиратель поврежденных фаз и видов повреждений на базе СИМС

Значения уставок выбираются с учетом величин напряжения и тока нулевой последовательности, имеющих место при отсутствии замыканий на землю из-за неточности первичных или вторичных устройств (отстройка от небалансов).

Использование данных алгоритмов в цифровой защите требует отстройки небалансов фильтров ортогональных составляющих (фильтр Фурье), особенно при качаниях или асинхронном ходе в энергосистеме.