Блокировка действия дистанционных защит при выходе параметров нагрузочного режима за допустимые значения

1.

РЕЗУЛЬТАТЫ НИОКР ПО ТЕМЕ: «БЛОКИРОВКА ДЕЙСТВИЯ
ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАЩИТ ПРИ ВЫХОДЕ ПАРАМЕТРОВ
НАГРУЗОЧНОГО РЕЖИМА ЗА ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ»
Докладчик: Благоразумов Дмитрий Олегович
Организация: ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»
Москва, 2018

2. Актуальность работы

• В процессе эксплуатации электрических сетей
напряжением 110 кВ и выше были выявлены случаи
ложной работы устройств дистанционной защиты в
нагрузочных режимах в определенных схемнорежимных ситуациях.
• Учет всех схемно-режимных ситуаций в энергосистеме
является проблемной задачей.
• Учёт маловероятных режимов приведёт к снижению
чувствительности ступеней ДЗ, осуществляющих
дальнее резервирование.
• Необходима разработка технических решений по
блокировке действия ДЗ в этих режимах

3.

Анализ случаев неправильного функционирования
ДЗ в нагрузочных режимах.
В настоящей работе были проведены
исследования технологических нарушений,
связанных с неправильной работой устройств
ДЗ на следующих объектах:
• ПС 220 кВ Левобережная МЭС Востока;
• ПС 500 кВ Буденновск МЭС Юга;
• ПС 500 кВ Енисей МЭС Сибири;
• ПС 500 кВ Тихорецк МЭС Юга;
• ПС 500 кВ Липецкая МЭС Центра.
3

4.

Технологическое нарушение на ПС 220 кВ
Левобережная
K1
Упрощенная однолинейная
схема сети
Годограф сопротивления контура AB
и характеристика срабатывания ДЗ

5. Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Буденновск

Упрощенная схема Дагестанского РДУ

6. Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Буденновск

Годограф сопротивления контура AB и
характеристика срабатывания ДЗ

7. Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Тихорецк

K1
Годограф сопротивления контура AB и
характеристика срабатывания ДЗ
Упрощенная однолинейная схема сети

8. Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Енисей

Упрощенная однолинейная схема сети
(АТ1 выведен в ремонт)
Годограф сопротивления контура AB и
характеристика срабатывания ДЗ

9.

Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Липецкая.
Схема исследуемой сети
9

10. Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Липецкая.

800
700
600
500
400
300
Zмод
200
Zисх
100
0
-100
-200
-400
-200
0
200
Реактивное сопротивление X,
Ом
Реактивное сопротивление X, Ом
Технологическое нарушение на ПС 500 кВ Липецкая.
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
400
Zмод
Zисх
-100
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
Zмод
Zисх
-100
-50
0
50
0
50
100
150
Активное сопротивление R, Ом
100
Активное сопротивление R, Ом
Реактивное сопротивление X,
Ом
Реактивное сопротивление X,
Ом
Активное сопротивление R, Ом
-50
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
-40
Zмод
Zисх
-100
-50
0
50
Активное сопротивление R, Ом
100
10

11. Возможные методы борьбы с повышением угла нагрузки

Мероприятия
Снижение
перетока
мощности через
АТ
Изменение перетока реактивной мощности. Изменяется
режим загрузки генерирующего оборудования по реактивной
мощности,
изменяется
состояние
батарей
статических
компенсаторов, применяется деление электрической сети.
Режим изменения активной мощности генераторов не
используется, так как в этом случае придётся оплачивать
загрузку или разгрузку электростанции. И это экономически не
выгодно
Кратковременн
ый вывод из
работы
отдельных
ступеней
дистанционной
защиты
Дистанционная защита автотрансформатора является резервной
защитой, безопасность эксплуатации автотрансформатора
полностью обеспечивают основные защиты, которые остаются в
работе. Поэтому эксплуатация автотрансформатора без 3 зоны
дистанционной защиты вполне допустима, к тому же защита
выводится кратковременно, на момент перевода РПН
автотрансформатора.

12. Алгоритм блокировки ДЗ

12

13.

АНАЛИЗ АЛГОРИТМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЗ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ
№
Производитель/
устройство
Угол
Пусковой
выреза орган
нагрузк
и
Количе Вид логики
ство
ступен
ей
БК
1
Siemens
7SA522
1-60
Селектор поврежденных фаз
5+1
гибкая
dz/dt
2
Siemens
7SA87
1-60
Адаптивный выбор контура
4
гибкая
dz/dt
3
ABB
REL 670
5-70
-фазовый селектор по сопротивлению. 5
-фазовый селектор по току.
гибкая
dz/dt
4
GE
D60
1-60
Избиратель поврежденных фаз
5
гибкая
dz/dt
5
ALSTOM
P437
1-60
До 8
гибкая
dz/dt
6
ЭКРА
ШЭ2607 021,
1-70
по повышению тока,
по параметрам нулевой
последовательности,
по понижению напряжения,
по уменьшению полного
сопротивления
БК
5
жесткая
di/dt
dz/dt
7
ПДЭ-2001
-
БК
3
жесткая
Di/dt

14. Реализация алгоритма блокировки ДЗ

ABB REL 670
GE D60
Алгоритм блокировки ДЗ был
интегрирован в терминалы релейной
защиты и автоматики GE D60 и ABB
REL 670
Для
проведения
испытаний
алгоритма
блокировки
ДЗ
в
различных
схемно-режимных
ситуаций использовался программноаппаратный
комплекс
моделирования
энергосистем
в
реальном времени RTDS
14

15. Реализация алгоритма блокировки в GE

15

16. Реализация алгоритма блокировки в ABB

16

17. Реализация алгоритма блокировки в ABB

17

18. Проведение испытаний физических образцов ДЗ с использованием цифровых моделей реального времени

Схема испытательного полигона
Схема подключения
опытных образцов ДЗ к
ПАК RTDS
18

19. Программа и методика испытаний опытного образца ДЗ

• Согласованная с СО ЕЭС программа испытаний
опытного образца ДЗ на цифровых моделях и на
программно-аппаратном комплексе
моделирования энергосистем в реальном
времени.
Общее количество
опытов
79
Успешно
77
Неуспешно
2
19

20. Проведение испытаний на схеме сети для проверки опытных образцов ДЗ на ПС 220 кВ Левобережная

№ Точка
п/ КЗ
п
1
К1
Схема исследуемой сети
2
К2
3
К3
4
К4
5
K5
6
К6
7
К7
8
К8
Характеристики
нарушения
места
1 % длины линии от ПС 220 кВ
Хабаровская
85% длины линии от ПС 220 кВ
Левобережная
25% длины линии от ПС 220 кВ
РЦ
99,9% длины линии от ПС 220
кВ РЦ в сторону Хабаровская
ТЭЦ-3
5% длины линии от ПС 220 кВ
Левобережная
5% длины линии от ПС 220 кВ
Левобережная
99,9% длины линии от ПС 220
кВ РЦ в сторону ПС 220 кВ
Волочаевка
99,9% длины линии от ПС 220
кВ РЦ в сторону ПС 220 кВ
Амур
20

21. Симуляция случая неправильного срабатывания ДЗ. Наброс мощности после отключения ВЛ 220 кВ вследствие однофазного короткого

замыкания в т. К1
вне зоны действия ДЗ
Схема исследуемой сети
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
21
контура AB

22. Междуфазное короткое замыкание в зоне действия ДЗ после наброса мощности на ВЛ 220 кВ Левобережная-РЦ

Междуфазное короткое замыкание в зоне действия ДЗ
после наброса мощности на ВЛ 220 кВ ЛевобережнаяРЦ
Схема исследуемой сети
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
22
контура AB

23. Повреждение вне зоны действия ДЗ в т. К5, переходящее в повреждение в зоне действия ДЗ в т. К6

Схема исследуемой сети
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
23
контура AB

24. Проведение испытаний на схеме сети для проверки опытных образцов ДЗ на ПС 500 кВ Буденновск

Схема исследуемой сети
То
чка
КЗ
Характеристики места КЗ
К1
26.69 % длины линии от ПС 330 кВ Грозный в
сторону ПС 330 кВ Чирюрт
К2
85% длины линии от ПС 500 кВ Буденновск в
сторону ПС 330 кВ Чирюрт
К3
99,9% длины линии от ПС 330 кВ Чирюрт в
сторону ПС 330 кВ Артем
К4
50% длины линии от ПС 330 кВ Грозный в
сторону ПС 330 кВ Владикавказ-2
K5
5% длины линии от ПС 500 кВ Буденновск
К6
5% длины линии от ПС 500 кВ Буденновск
К7
Шины 110 кВ ПС 330 кВ Чирюрт
К8
99,9% длины линии от ПС 330 кВ Чирюрт в
сторону ПС 330 кВ Грозный
24

25. Симуляция случая неправильно срабатывания ДЗ. Наброс мощности после отключения ВЛ 330 кВ Грозный – Чирюрт вследствие короткого

замыкания в т. К1
Схема исследуемой сети
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
25
контура AB

26. Проведение испытаний на схеме сети для проверки опытных образцов ДЗ на ПС 500 кВ Тихорецк

Схема исследуемой сети
№ Точк
п/п а КЗ
Характеристики
нарушения
места
1
К1
88,19 % длины линии от ПС
Ставропольская ГРЭС в сторону
ПС Центральнаяs
2
К2
85% длины линии от
Тихорецк
в
сторону
Кубанская
ПС
ПС
3
К3
99,9% длины линии от
Кубанская
в
сторону
Центральная
ПС
ПС
4
К4
99,9% длины линии от
ПС
Кубанская в сторону ПС Тамань
5
K5
5% длины линии от ПС Тихорецк
6
К6
5% длины линии от ПС Тихорецк
26

27. Симуляция случая неправильно срабатывания ДЗ. Наброс мощности после отключения ВЛ вследствие короткого замыкания в т. К1 вне

зоны действия ДЗ
Схема исследуемой сети
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
27
контура AB

28. Наброс мощности после отключения ВЛ вследствие трехфазного короткого замыкания в т. К1 вне зоны действия ДЗ

Схема исследуемой сети
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
28
контура AB

29. Проведение испытаний на схеме сети для проверки опытных образцов ДЗ на ПС 500 кВ Енисей

№ п/п
1
2
3
Точка КЗ
К1
К2
К3
4
5
6
7
К4
K5
К6
К7
Характеристики места нарушения
Шины 220 кВ ПС 500 кВ Енисей
Шины 10 кВ ПС 500 кВ Енисей
99,9% длины линии от шин 220 кВ ПС 500 кВ Енисей в сторону ПС 220
кВ КИСК
50% длины линии от шин 500 кВ ПС 500 кВ Енисей
5% длины линии от шин 500 кВ ПС 500 кВ Енисей
5% длины линии от шин 500 кВ ПС 500 кВ Енисей
99,9% длины линии от шин 220 кВ ПС 500 кВ Енисей в сторону ПС 220 29
кВ ЦРП-220

30. Симуляция случая неправильно срабатывания ДЗ. Наброс мощности на АТ2 ПС 500 кВ Енисей с попаданием годографа сопротивлений в

характеристику
срабатывания
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
30
контура AB

31.

Проведение испытаний на схеме сети для проверки
опытных образцов ДЗ на ПС 500 кВ Липецкая
1
2
3
4
5
6
7
8
Точка
КЗ
К1
К2
К3
К4
K5
К6
К7
К8
9
К9
№ п/п
Характеристики места нарушения
Шины 500 кВ АТ2
Шины 220 кВ АТ1
Шины 220 кВ АТ2
99,9% длины линии от ПС Енисей в сторону ПС Тамбовская
99,9% длины линии от ПС Енисей в сторону ОРУ 500 кВ Нововоронежская АЭС
99,9% длины линии от ПС Енисей в сторону 500 кВ ПС Борино
99,9% длины линии от шин 220 кВ ПС Енисей в сторону ПС 220 кВ Северная
99,9% длины линии от шин 220 кВ ПС Енисей в сторону ПС 220 кВ ПС Новая
99,9% длины линии от шин 220 кВ ПС Енисей в сторону ПС 220 кВ ПС
31
Мичуринская

32.

Симуляция случая неправильного срабатывания
ДЗ. Наброс мощности после переключения РПН
Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
32
контура AB

33. Трехфазное короткое замыкание в т. К3 после наброса реактивной мощности на АТ-2 ПС 500 кВ Липецкая

Осциллограмма испытаний
Годограф сопротивлений
33
контура AB

34. ВЫВОДЫ

1) Существуют режимы в которых ДЗ работает
неправильно
2)Современные микропроцессорные терминалы
не имеют типовых решений по исключению
срабатывания ДЗ в нагрузочном режиме.
3)Разработанный способ блокировки ДЗ можно
реализовать используя средства гибкой логики
существующих терминалов РЗ.
4) Проведенные испытания алгоритма блокировки
ДЗ
подтвердили
правильность
его
функционирования.
34