Многофункциональная цифровая токовая защита распределительных электрических сетей 6-35 кВ
Ключевые слова:
распределительные сети, релейная защита, токовая защита, имитационное моделирование, PSCAD
Аннотация
В России идет процесс модернизации как распределительных электрических сетей 6–35 кВ, так и устройств релейной защиты и автоматики. Наиболее распространенным видом защит в указанных сетях являются токовые, которые имеют ряд недостатков, но в силу низкой стоимости и высокой эффективности будут применяться и в перспективных активно-адаптивных электрических сетях. Существующие алгоритмы на микропроцессорных устройствах все еще во многом повторяют принципы электромеханических защит, что ограничивает потенциал их технического совершенства. Актуальны вопросы улучшения эффективности токовых защит, которые решаются с помощью цифровых способов обработки информации и имитационного моделирования. При этом важнейшей задачей является сохранение их главных преимуществ перед другими видами защит, в частности простота и низкая стоимость. В статье предложен способ реализации токовой защиты, основанный на статистических принципах. Предложенный способ использует не только действующие значения фазных токов как традиционный вариант защиты, но и другие параметры режима сети. Приведены результаты сравнения эффективности работы предложенного алгоритма с классической токовой защитой.
Литература
1. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, 548 с.
2. Правила устройства электроустановок. М.: Моркнига, 2024, 584 с.
3. Концепция развития релейной защиты, автоматики и автоматизированных систем управления технологическими процессами электросетевого комплекса группы компании «РОССЕТИ». М.: ПАО «Россети», 2022.
4. Концепция «Цифровая трансформация 2030». М.: ПАО «Россети», 2018.
5. Вуколов В.Ю. и др. Выбор очередности реконструкции устройств релейной защиты подстанций по статистическим критериям теории игр. – Электричество, 2021, № 5, с. 26–32.
6. Fishov A.G. Synchronization of the Parts of Electrical Networks with Distributed Energy Sources After Emergency or Accident-Prevention Separation. – Power Technology and Engineering, 2023, vol. 57, No. 1, pp. 136–144, DOI 10.1007/s10749-023-01634-5.
7. Yang Z. et al. Review on Optimal Planning of New Power Systems with Distributed Generations and Electric Vehicles. – Energy Reports, 2023, vol. 9, pp. 501–509, DOI: 10.1016/j.egyr.2022.11.168.
8. Вергазов С.Ю., Кириленков В.С. О текущем состоянии и планах развития РЗА в ДЗО ПАО «Россети». – Релейная защита и автоматизация, 2017, № 2 (27), с. 62–65.
9. Шарыгин М.В., Куликов А.Л. Защита и автоматика систем электроснабжения с активными промышленными потребителями. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2017, 284 с.
10. Fikri M., El-Sayed M. New Algorithm for Distance Protection of High Voltage Transmission Lines. – IEE Proc., 1988, vol. 135, No. 5, pp. 436–440, DOI: 10.1049/ip-c.1988.0056.
11. Лямец Ю.Я. Модификации аварийных составляющих наблюдаемых токов и напряжений. – Электротехника, 2015, № 2, с. 22–28.
12. Куликов А.Л. и др. Применение метода наложения для решения задачи определения места повреждения в сетях среднего напряжения. – Электричество, 2021, № 9, с. 38–44.
13. Колобанов П.А., Куликов А.Л., Обалин М.Д. Повышение точности одностороннего определения места повреждения в электрической сети произвольной конфигурации. – Электричество, 2019, № 4, с. 19–31.
14. Куликов А.Л., Илюшин П.В., Лоскутов А.А. Применение алгоритмов поиска при определении мест повреждений на воздушных линиях электропередачи по параметрам аварийного режима. – Известия Российской академии наук. Энергетика, 2023, № 5, с. 40–59.
15. Мартынов М.В. и др. Защита дальнего резервирования маломощных ответвительных подстанций. – Релейщик, 2020, № 1(36), с. 14–18.
16. Nobakhti S.M., Ketabi A.A. Protection Scheme Based on Impedance for LV and MV Lines in Microgrids with High-Impedance Fault Detection Capability. – Frontiers in Energy Research, 2023, vol. 11, DOI: 10.3389/fenrg.2023.1125861.
17. Романов Л.Р., Шарыгин М.В. Способы улучшения эффективности цифровых токовых защит в распределительных сетях 6–35 кВ. – Актуальные проблемы электроэнергетики, 2023, с. 288–293.
18. Yang Z. et al. Fault Coordination Control for Converter-Interfaced Sources Compatible with Distance Protection during Asymmetrical Faults. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 70(7), pp. 6941–6952, DOI:10.1109/TIE.2022.3204946.
19. Нагай В.И., Нагай И.В., Сарры С.В. Возможности повышения технического совершенства системы дальнего резервирования релейной защиты трансформаторов ответвительных подстанций при симметричных КЗ. – Релейщик, 2020, № 1(36), с. 10–13.
20. Лямец Ю.Я. и др. Об информационной теории релейной защиты. – Известия Академии электротехнических наук РФ, 2009, № 1, с. 32–44.
21. Лямец Ю.Я. и др. Эффекты многомерности в релейной защите. – Электричество, 2011, № 9, с. 48–54.
22. Нагай И.В., Нагай В.И. Построение многопараметрических резервных защит электрических распределительных сетей 6–10 кВ. – Энергетик, 2013, № 2, с. 18–21.
23. Шарыгин М.В., Куликов АЛ., Петров А.А. Синтез универсального многомерного измерительно-пускового органа релейной защиты. – Электричество, 2020, № 1, с. 4–11.
24. Sharygin M.V. et al. Prospective Relay Protection System for Digital Distribution Networks. – Power Technology and Engineering, 2022, 56(4), pp. 597–602, DOI: 10.1007/s10749-023-01559-z.
#
1. Shneerson E.М. Tsifrovaya releynaya zashchita (Digital Relay Protection). M: Energoatomizdat, 2007, 548 p.
2. Pravila ustroystva elektroustanovok (Electrical Installation Regulations). M.: Morkniga, 2024, 584 p.
3. Kontseptsiya razvitiya releynoy zashchity, avtomatiki i avto-matizirovannyh sistem upravleniya tekhnologicheskimi protsessami elektrosetevogo kompleksa gruppy kompanii «ROSSETI» (The Concept of Development of Relay Protection, Automation and Automated Process Control Systems of the Electric Grid Complex of the ROSSETI Group). М.: PАО «Rosseti», 2022, 41 p.
4. Kontseptsiya «Tsifrovaya transformatsiya 2030» (The Concept of "Digital Transformation 2030"). М.: PАО «Rosseti», 2018.
5. Vukolov V.Yu. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 5, pp. 26–32.
6. Fishov A.G. Synchronization of the Parts of Electrical Networks with Distributed Energy Sources After Emergency or Accident-Prevention Separation. – Power Technology and Engineering, 2023, vol. 57, No. 1, pp. 136–144, DOI 10.1007/s10749-023-01634-5.
7. Yang Z. et al. Review on Optimal Planning of New Power Systems with Distributed Generations and Electric Vehicles. – Energy Reports, 2023, vol. 9, pp. 501–509, DOI: 10.1016/j.egyr.2022.11.168.
8. Vergazov S.Yu., Kirilenkov V.S. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2017, No. 2(27), pp. 62–65.
9. Sharygin M.V., Kulikov A.L. Zashchita i avtomatika sistem ehlektrosnabzheniya s aktivnymi promyshlennymi potrebitelyami. (Protection and Automation of Power Supply Systems with Active Industrial Consumers). Nizhniy Novgorod: NIU RANHiGS, 2017, 284 p.
10. Fikri M., El-Sayed M. New Algorithm for Distance Protection of High Voltage Transmission Lines. – IEE Proc., 1988, vol. 135, No. 5, pp. 436–440, DOI: 10.1049/ip-c.1988.0056.
11. Lyamets Yu.Ya. Ehlektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2015, No. 2, pp. 22–28.
12. Kulikov A.L. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 9, pp. 38–44.
13. Kolobanov P.A., Kulikov A.L., Obalin M.D. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 4, pp. 19–31.
14. Kulikov A.L., Ilyushin P.V., Loskutov А.А. Izvestiya RAS. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2023, No. 5, pp. 40–59.
15. Martynov M.V. et al. Releyshchik – in Russ. (Relay Worker), 2020, No. 1(36), pp. 14–18.
16. Nobakhti S.M., Ketabi A.A. Protection Scheme Based on Impedance for LV and MV Lines in Microgrids with High-Impedance Fault Detection Capability. – Frontiers in Energy Research, 2023, vol. 11, DOI: 10.3389/fenrg.2023.1125861.
17. Romanov L.R., Sharygin M.V. Aktual'nye problemy elektro-energetiki – in Russ. (Actual Problems of the Electric Power Industry), 2023, pp. 288–293.
18. Yang Z. et al. Fault Coordination Control for Converter-Interfaced Sources Compatible with Distance Protection during Asymmetrical Faults. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 70(7), pp. 6941–6952, DOI:10.1109/TIE.2022.3204946.
19. Nagay V.I., Nagay I.V., Sarry S.V. Relejshchik – in Russ. (Relay Worker), 2020, No. 1(36), pp. 10–13.
20. Lyamets Yu.Ya. et al. Izvestiya Akademii elektrotekhnicheskih nauk RF – in Russ. (News of the Academy of Electrotechnical Sciences of the Russian Federation), 2009, No. 1, pp. 32–44.
21. Lyamets Yu.Ya. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2011, No. 9, pp. 48–54.
22. Nagay I.V., Nagay V.I. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2013, No. 2, pp. 18–21.
23. Sharygin M.V., Kulikov A.L., Petrov А.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 1, pp. 4–11.
24. Sharygin M.V. et al. Prospective Relay Protection System for Digital Distribution Networks. – Power Technology and Engineering, 2022, 56(4), pp. 597–602, DOI: 10.1007/s10749-023-01559-z
2. Правила устройства электроустановок. М.: Моркнига, 2024, 584 с.
3. Концепция развития релейной защиты, автоматики и автоматизированных систем управления технологическими процессами электросетевого комплекса группы компании «РОССЕТИ». М.: ПАО «Россети», 2022.
4. Концепция «Цифровая трансформация 2030». М.: ПАО «Россети», 2018.
5. Вуколов В.Ю. и др. Выбор очередности реконструкции устройств релейной защиты подстанций по статистическим критериям теории игр. – Электричество, 2021, № 5, с. 26–32.
6. Fishov A.G. Synchronization of the Parts of Electrical Networks with Distributed Energy Sources After Emergency or Accident-Prevention Separation. – Power Technology and Engineering, 2023, vol. 57, No. 1, pp. 136–144, DOI 10.1007/s10749-023-01634-5.
7. Yang Z. et al. Review on Optimal Planning of New Power Systems with Distributed Generations and Electric Vehicles. – Energy Reports, 2023, vol. 9, pp. 501–509, DOI: 10.1016/j.egyr.2022.11.168.
8. Вергазов С.Ю., Кириленков В.С. О текущем состоянии и планах развития РЗА в ДЗО ПАО «Россети». – Релейная защита и автоматизация, 2017, № 2 (27), с. 62–65.
9. Шарыгин М.В., Куликов А.Л. Защита и автоматика систем электроснабжения с активными промышленными потребителями. Н. Новгород: НИУ РАНХиГС, 2017, 284 с.
10. Fikri M., El-Sayed M. New Algorithm for Distance Protection of High Voltage Transmission Lines. – IEE Proc., 1988, vol. 135, No. 5, pp. 436–440, DOI: 10.1049/ip-c.1988.0056.
11. Лямец Ю.Я. Модификации аварийных составляющих наблюдаемых токов и напряжений. – Электротехника, 2015, № 2, с. 22–28.
12. Куликов А.Л. и др. Применение метода наложения для решения задачи определения места повреждения в сетях среднего напряжения. – Электричество, 2021, № 9, с. 38–44.
13. Колобанов П.А., Куликов А.Л., Обалин М.Д. Повышение точности одностороннего определения места повреждения в электрической сети произвольной конфигурации. – Электричество, 2019, № 4, с. 19–31.
14. Куликов А.Л., Илюшин П.В., Лоскутов А.А. Применение алгоритмов поиска при определении мест повреждений на воздушных линиях электропередачи по параметрам аварийного режима. – Известия Российской академии наук. Энергетика, 2023, № 5, с. 40–59.
15. Мартынов М.В. и др. Защита дальнего резервирования маломощных ответвительных подстанций. – Релейщик, 2020, № 1(36), с. 14–18.
16. Nobakhti S.M., Ketabi A.A. Protection Scheme Based on Impedance for LV and MV Lines in Microgrids with High-Impedance Fault Detection Capability. – Frontiers in Energy Research, 2023, vol. 11, DOI: 10.3389/fenrg.2023.1125861.
17. Романов Л.Р., Шарыгин М.В. Способы улучшения эффективности цифровых токовых защит в распределительных сетях 6–35 кВ. – Актуальные проблемы электроэнергетики, 2023, с. 288–293.
18. Yang Z. et al. Fault Coordination Control for Converter-Interfaced Sources Compatible with Distance Protection during Asymmetrical Faults. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 70(7), pp. 6941–6952, DOI:10.1109/TIE.2022.3204946.
19. Нагай В.И., Нагай И.В., Сарры С.В. Возможности повышения технического совершенства системы дальнего резервирования релейной защиты трансформаторов ответвительных подстанций при симметричных КЗ. – Релейщик, 2020, № 1(36), с. 10–13.
20. Лямец Ю.Я. и др. Об информационной теории релейной защиты. – Известия Академии электротехнических наук РФ, 2009, № 1, с. 32–44.
21. Лямец Ю.Я. и др. Эффекты многомерности в релейной защите. – Электричество, 2011, № 9, с. 48–54.
22. Нагай И.В., Нагай В.И. Построение многопараметрических резервных защит электрических распределительных сетей 6–10 кВ. – Энергетик, 2013, № 2, с. 18–21.
23. Шарыгин М.В., Куликов АЛ., Петров А.А. Синтез универсального многомерного измерительно-пускового органа релейной защиты. – Электричество, 2020, № 1, с. 4–11.
24. Sharygin M.V. et al. Prospective Relay Protection System for Digital Distribution Networks. – Power Technology and Engineering, 2022, 56(4), pp. 597–602, DOI: 10.1007/s10749-023-01559-z.
#
1. Shneerson E.М. Tsifrovaya releynaya zashchita (Digital Relay Protection). M: Energoatomizdat, 2007, 548 p.
2. Pravila ustroystva elektroustanovok (Electrical Installation Regulations). M.: Morkniga, 2024, 584 p.
3. Kontseptsiya razvitiya releynoy zashchity, avtomatiki i avto-matizirovannyh sistem upravleniya tekhnologicheskimi protsessami elektrosetevogo kompleksa gruppy kompanii «ROSSETI» (The Concept of Development of Relay Protection, Automation and Automated Process Control Systems of the Electric Grid Complex of the ROSSETI Group). М.: PАО «Rosseti», 2022, 41 p.
4. Kontseptsiya «Tsifrovaya transformatsiya 2030» (The Concept of "Digital Transformation 2030"). М.: PАО «Rosseti», 2018.
5. Vukolov V.Yu. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 5, pp. 26–32.
6. Fishov A.G. Synchronization of the Parts of Electrical Networks with Distributed Energy Sources After Emergency or Accident-Prevention Separation. – Power Technology and Engineering, 2023, vol. 57, No. 1, pp. 136–144, DOI 10.1007/s10749-023-01634-5.
7. Yang Z. et al. Review on Optimal Planning of New Power Systems with Distributed Generations and Electric Vehicles. – Energy Reports, 2023, vol. 9, pp. 501–509, DOI: 10.1016/j.egyr.2022.11.168.
8. Vergazov S.Yu., Kirilenkov V.S. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2017, No. 2(27), pp. 62–65.
9. Sharygin M.V., Kulikov A.L. Zashchita i avtomatika sistem ehlektrosnabzheniya s aktivnymi promyshlennymi potrebitelyami. (Protection and Automation of Power Supply Systems with Active Industrial Consumers). Nizhniy Novgorod: NIU RANHiGS, 2017, 284 p.
10. Fikri M., El-Sayed M. New Algorithm for Distance Protection of High Voltage Transmission Lines. – IEE Proc., 1988, vol. 135, No. 5, pp. 436–440, DOI: 10.1049/ip-c.1988.0056.
11. Lyamets Yu.Ya. Ehlektrotekhnika – in Russ. (Electrical Engineering), 2015, No. 2, pp. 22–28.
12. Kulikov A.L. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 9, pp. 38–44.
13. Kolobanov P.A., Kulikov A.L., Obalin M.D. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2019, No. 4, pp. 19–31.
14. Kulikov A.L., Ilyushin P.V., Loskutov А.А. Izvestiya RAS. Energetika – in Russ. (News of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering), 2023, No. 5, pp. 40–59.
15. Martynov M.V. et al. Releyshchik – in Russ. (Relay Worker), 2020, No. 1(36), pp. 14–18.
16. Nobakhti S.M., Ketabi A.A. Protection Scheme Based on Impedance for LV and MV Lines in Microgrids with High-Impedance Fault Detection Capability. – Frontiers in Energy Research, 2023, vol. 11, DOI: 10.3389/fenrg.2023.1125861.
17. Romanov L.R., Sharygin M.V. Aktual'nye problemy elektro-energetiki – in Russ. (Actual Problems of the Electric Power Industry), 2023, pp. 288–293.
18. Yang Z. et al. Fault Coordination Control for Converter-Interfaced Sources Compatible with Distance Protection during Asymmetrical Faults. – IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 70(7), pp. 6941–6952, DOI:10.1109/TIE.2022.3204946.
19. Nagay V.I., Nagay I.V., Sarry S.V. Relejshchik – in Russ. (Relay Worker), 2020, No. 1(36), pp. 10–13.
20. Lyamets Yu.Ya. et al. Izvestiya Akademii elektrotekhnicheskih nauk RF – in Russ. (News of the Academy of Electrotechnical Sciences of the Russian Federation), 2009, No. 1, pp. 32–44.
21. Lyamets Yu.Ya. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2011, No. 9, pp. 48–54.
22. Nagay I.V., Nagay V.I. Energetik – in Russ. (Power Engineer), 2013, No. 2, pp. 18–21.
23. Sharygin M.V., Kulikov A.L., Petrov А.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2020, No. 1, pp. 4–11.
24. Sharygin M.V. et al. Prospective Relay Protection System for Digital Distribution Networks. – Power Technology and Engineering, 2022, 56(4), pp. 597–602, DOI: 10.1007/s10749-023-01559-z
