RU2404499C1 - Method of relay protection of power object - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: through arrangement of method from modules of two types, fundamental changes were made in part of its structure and operations of modules training. Modules of the first type generate a signal for actuation, and modules of the second type - for blocking. Information on power object condition is converted into two-dimensional signals, each displayed on according plane. Modules of various types are trained from various imitation models, which reproduce controlled modes of power object, for instance modes of short circuit in controlled area and alternative modes, which cause actuation of any and all modules of the first type. Then outlets of all equal modules of the first type are combined according to AND circuit, outlets of the second type modules - according to the second AND circuit with inverse outlet that prohibits actuation of the first AND circuit. ^ EFFECT: expansion of functional capabilities and universalisation of proposed method. ^ 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике и может быть использовано во всех видах защит, преимущественно микропроцессорных. Оно относится к тому направлению в релейной защите, основы которого были заложены изобретением [1], где впервые поставлена и решена задача объединения информации, поступающей из различных фаз наблюдаемого объекта. Актуальность технических решений, связанных с объединением информации, значительно возросла с появлением микропроцессорной техники. Изобретения [2, 3] решили задачу объединения априорной информации о наблюдаемом объекте с текущей информацией о двух режимах: первый режим короткого замыкания, второй - тот, что предшествовал короткому замыканию. Однако область применения этих технических решений ограничена линиями передачи.The invention relates to the electric power industry and electrical engineering and can be used in all types of protections, mainly microprocessor ones. It refers to that direction in relay protection, the foundations of which were laid by the invention [1], where the task of combining information coming from different phases of the observed object was first posed and solved. The relevance of technical solutions related to the integration of information has increased significantly with the advent of microprocessor technology. Inventions [2, 3] solved the problem of combining a priori information about the observed object with current information about two modes: the first short circuit mode, the second one that preceded the short circuit. However, the scope of these technical solutions is limited by transmission lines.

Более общее решение - способ релейной защиты произвольного энергообъекта [4], в котором удалось объединить априорную информацию об энергообъекте с наблюдаемыми величинами путем совместного преобразования в двумерные сигналы и задания характеристик защиты на плоскостях двумерных сигналов. Недостатком данного предложения стало предварительное разбиение плоскостей на ячейки, кодирование групп ячеек и выбивание тех кодов, при которых имеет место срабатывание в режимах, альтернативных контролируемым. Контролируемые режимы (α-режимы) - те, в которых защита призвана срабатывать. Альтернативные режимы (β-режимы) - те, срабатывание в которых означает нежелательное действие защиты. Как тщательно ни проводилось бы обучение защиты, нет гарантии, что не будет пропущен какой-либо из кодов срабатывания в альтернативном режиме, а это означает риск неселективного поведения защиты. Существует и бескодовый способ защиты, но опять-таки с ограниченным применением для линий электропередачи [5].A more general solution is the method of relay protection of an arbitrary energy object [4], in which it was possible to combine a priori information about the energy object with the observed values by joint conversion into two-dimensional signals and setting protection characteristics on the planes of two-dimensional signals. The disadvantage of this proposal was the preliminary division of the planes into cells, the coding of groups of cells and the knocking out of those codes for which operation occurs in alternative modes to controlled ones. Controlled modes (α-modes) - those in which the protection is designed to work. Alternative modes (β-modes) - those in which triggering means an undesirable protection action. No matter how carefully the protection training is conducted, there is no guarantee that any of the activation codes in the alternative mode will not be missed, which means the risk of non-selective protection behavior. There is also a codeless method of protection, but again with limited use for power lines [5].

Дальнейшее развитие данного направления пошло по пути разделения функций срабатывания релейной защиты в контролируемых режимах и функций блокирования в альтернативных режимах [6], а также введения операции обучения реле - модулей микропроцессорной защиты [7]. Однако в перечисленных источниках новые технические операции еще не составляли единого целого.Further development of this direction went along the path of separation of relay protection actuation functions in controlled modes and blocking functions in alternative modes [6], as well as the introduction of relay learning operations - microprocessor protection modules [7]. However, in these sources, new technical operations have not yet formed a single whole.

Наиболее эффективен способ релейной защиты, представленный в [8]. Согласно ему, релейная защита предстает в виде системы, обучаемой учителями - имитационными моделями защищаемого энергообъекта. Используются имитационные модели двух типов. Первые воспроизводят α-режимы. Релейная защиты призвана срабатывать в α-режимах. Вторые воспроизводят β-режимы, в которых срабатывание защиты запрещается. Релейная защита компонуется модулями двух типов: первые формируют сигнал на срабатывание, а вторые - на блокирование защиты. В обсуждаемом способе, являющемся прототипом нового технического решения, принципиальную роль играет разграничение модулей каждого типа в соответствии с принимаемой с самого начала иерархией. Такая необходимость накладывает существенные ограничения на функциональные возможности способа, снижает его общность, делая менее универсальным, чем могло бы быть, если бы все модули одного типа, образующие единую группу, были равноправны и вносили свой предельно возможный вклад в распознавание аварийной ситуации на энергообъекте.The most effective method of relay protection, presented in [8]. According to him, relay protection appears in the form of a system taught by teachers - simulation models of the protected energy facility. Two types of simulation models are used. The former reproduce α-modes. Relay protection is designed to operate in α-modes. The second reproduce β-modes in which the protection is prohibited. Relay protection is assembled by two types of modules: the first ones form a trip signal, and the second ones form a protection block. In the discussed method, which is the prototype of a new technical solution, the crucial role is played by the delineation of the modules of each type in accordance with the hierarchy adopted from the very beginning. Such a need imposes significant restrictions on the functional capabilities of the method, reduces its generality, making it less universal than it could be if all the modules of the same type forming a single group were equal and made their utmost contribution to the recognition of an emergency at an energy facility.

Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей и универсализации способа релейной защиты энергообъекта.The purpose of the invention is to expand the functionality and universalization of the method of relay protection of an energy facility.

Поставленная цель достигается тем, что в известный способ защиты энергообъекта путем построения ее из модулей двух типов внесены принципиальные изменения в части его структуры и операций обучения модулей. Как и в прототипе, модули первого типа формируют сигнал на срабатывание, а модули второго типа - на блокирование. Информация о состоянии энергообъекта преобразуется в двумерные сигналы. Каждый сигнал отображается на его уставочной плоскости. Модули разных типов обучаются от разных имитационных моделей. Первые модели воспроизводят контролируемые режимы энергообъекта, например режимы короткого замыкания в контролируемой зоне. Вторые модели воспроизводят альтернативные режимы. Обучение защиты заключается в отображении множеств режимов на плоскостях двумерных сигналов и в определении границ областей отображений. Но в отличие от прототипа все модули обучаются параллельно, без разделения на основной и дополнительные. Модули первого типа обучаются всеми контролируемыми режимами, а модули второго типа, и в этом заключается весьма существенный признак изобретения, - только теми альтернативными режимами, которые вызывают срабатывание всех без исключения модулей первого типа. Далее выходы всех равноправных модулей первого типа объединяют по схеме И. Выходы всех столь же равноправных модулей второго типа объединяют также по схеме И, но с инверсным выходом, блокирующим первую схему И.This goal is achieved by the fact that in the known method of protecting an energy object by constructing it from two types of modules, fundamental changes have been made in terms of its structure and module training operations. As in the prototype, the modules of the first type form a response signal, and the modules of the second type - to block. Information about the state of the energy object is converted into two-dimensional signals. Each signal is displayed on its reference plane. Modules of different types are trained from different simulation models. The first models reproduce controlled modes of an energy object, for example, short circuit modes in a controlled zone. The second models reproduce alternative modes. Protection training consists in displaying sets of modes on the planes of two-dimensional signals and in defining the boundaries of the display areas. But unlike the prototype, all modules are trained in parallel, without separation into the main and additional. Modules of the first type are taught by all controlled modes, and modules of the second type, and this is a very significant feature of the invention, only by those alternative modes that cause the operation of all modules of the first type without exception. Further, the outputs of all equal modules of the first type are combined according to circuit I. The outputs of all equally equal modules of the second type are combined also according to circuit I, but with an inverse output blocking the first circuit I.

Основной пункт формулы изобретения инвариантен по отношению к имитационным моделям и к диапазонам изменения варьируемых параметров. Во втором пункте предусмотрена дополнительная операция определения контролируемых режимов, которые вызывают срабатывание всех модулей второго типа, блокируя тем самым действие релейной защиты. Следовательно, данная операция выявляет контролируемые режимы, которые не удалось распознать защите, прошедшей только один этап обучения.The main claim is invariant with respect to simulation models and to ranges of variation of varied parameters. The second paragraph provides an additional operation for determining the controlled modes that trigger the operation of all modules of the second type, thereby blocking the action of relay protection. Therefore, this operation identifies controlled modes that failed to recognize protection that has passed only one stage of training.

Наконец, в третьем пункте формулы изобретения представлены операции, организующие многоэтапный процесс обучения релейной защиты с повышением ее распознающей способности от этапа к этапу. Вводятся иерархические группы модулей обоих типов, по одной группе на каждом этапе. Модули разных типов, как и раньше, обучают по-разному. Модули первого типа на каждом этапе обучают частью тех контролируемых режимов, что вызвали срабатывание всех без исключения модулей второго типа предыдущего этапа, а модули второго типа обучают теми альтернативными режимами, которые вызывают срабатывание всех без исключения модулей первого типа своей иерархической группы. Каждая иерархическая группа модулей после обучения включается автономно по той же схеме, что и основные модули двух типов, прошедшие обучение на первоначальном этапе формирования структуры релейной защиты. Таким образом, способ релейной защиты, охватываемый всеми пунктами формулы изобретения, характеризуется последовательностью операций, выполняемых столько раз, сколько требуется для максимально полного распознавания контролируемых режимов.Finally, the third paragraph of the claims provides operations that organize a multi-stage process of training relay protection with increasing its recognition ability from stage to stage. Hierarchical groups of modules of both types are introduced, one group at each stage. Modules of different types, as before, teach in different ways. The modules of the first type at each stage are taught part of those controlled modes that caused the operation of all modules of the second type without exception of the previous stage, and the modules of the second type are trained by those alternative modes that cause the operation of all modules of the first type without exception of their hierarchical group. After the training, each hierarchical group of modules is switched on autonomously in the same way as the main modules of two types, trained at the initial stage of the formation of the relay protection structure. Thus, the method of relay protection, covered by all claims, is characterized by a sequence of operations performed as many times as required for the most complete recognition of the controlled modes.

На фиг.1 и 2 изображены структурные схемы первого этапа обучения релейной защиты, осуществляемого от имитационных моделей сначала контролируемых режимов, а затем - альтернативных режимов. Контролируемые режимы задаются начальной областью значений варьируемых параметров

, а альтернативные режимы - областью G_β значений параметров соответствующей модели. На фиг.3 показана структурная схема релейной защиты, реализующая предлагаемый способ в соответствии с первым пунктом формулы изобретения. Вектор z=[z₁,z₂,…z_n]^T обозначает замер, т.е. совокупность двумерных сигналов z₁,z₂,…z_n, поступающих на измерительные органы (модули) релейной защиты. Фиг.4 иллюстрирует операцию определения подмножества

α-режимов, которые не удалось распознать в ходе обучения защиты исходным множеством этих режимов

. Операция соответствует второму пункту формулы изобретения. Фиг.5, 6 относятся ко второму этапу обучения релейной защиты, в структуре фиг.5 обучение осуществляет часть

режимов

. Дробление множества касается только α-режимов. Множество β-режимов всегда используется в полном объеме, что нашло свое отражение на фиг.6. Иллюстрации по фиг.5 и 6 относятся к последнему пункту формулы изобретения, а последняя иллюстрация (фиг.7) поясняет все этапы обучения релейной защиты: основной (первоначальный) и последующий, от которого все остальные этапы, если в них будет необходимость, принципиально ничем не отличаются.Figure 1 and 2 shows the structural diagrams of the first stage of training of relay protection, carried out from simulation models of the first controlled modes, and then the alternative modes. Controlled modes are set by the initial range of values of variable parameters

And alternative modes - G _β domain parameter values corresponding model. Figure 3 shows the structural diagram of the relay protection that implements the proposed method in accordance with the first claim. The vector z = [z ₁ , z ₂ , ... z _n ] ^T denotes measurement, i.e. the set of two-dimensional signals z ₁ , z ₂ , ... z _n supplied to the measuring bodies (modules) of relay protection. Figure 4 illustrates the operation of determining a subset

α-modes that could not be recognized during the training of protection by the initial set of these modes

. The operation corresponds to the second claim. 5, 6 relate to the second stage of training relay protection, in the structure of FIG. 5, training carries out part

modes

. The fragmentation of the set concerns only α-modes. Many β-modes are always used in full, which is reflected in Fig.6. The illustrations in FIGS. 5 and 6 relate to the last claim, and the last illustration (FIG. 7) explains all the stages of relay protection training: the main (initial) and subsequent, from which all other stages, if necessary, are essentially nothing they do not differ.

Далее используются следующие понятия, обозначения и сокращения:Further, the following concepts, notation and abbreviations are used:

x - вектор варьируемых параметров имитационной модели;x is the vector of the varied parameters of the simulation model;

z - вектор замера, который поступает на модули (измерительные органы) релейной защиты;z - measurement vector, which is supplied to the modules (measuring organs) of relay protection;

α - символ контролируемых режимов, реагировать на которые призвана релейная защита;α - a symbol of the controlled modes to which relay protection is called to respond;

β - символ альтернативных режимов, на которые реагировать не следует;β - a symbol of alternative modes to which it is not necessary to react;

G - область определения варьируемых параметров имитационных моделей;G is the domain of definition of variable parameters of simulation models;

z_i - i-й двухмерный сигнал;z _i is the i-th two-dimensional signal;

S_i - область срабатывания релейного модуля на плоскости i-го сигнала;S _i - the response area of the relay module on the plane of the i-th signal;

F_i - оператор преобразования режима x имитационной модели в сигнал z_i;F _i - the operator of the conversion mode x simulation model into a signal z _i ;

ES_i - обозначение операции обучения i-го модуля релейной защиты, состоящей в преобразовании области G в область срабатывания S_i;ES _i - designation of the learning operation of the i-th relay protection module, which consists in converting the area G to the operation area S _i ;

R_i - обозначение релейного модуля (реле) с областью срабатывания, определившейся по результатам обучения релейной защиты;R _i - designation of the relay module (relay) with the response area, determined by the results of training relay protection;

x_α - вектор параметров модели контролируемых режимов;x _α is the vector of parameters of the model of controlled modes;

x_β - вектор параметров модели альтернативных режимов;x _β is the vector of model parameters of alternative modes;

G_α - область определения вектора x_α или множество α-режимов;G _α is the domain of the vector x _α or the set of α-modes;

G_β - область определения вектора x_β или множество β-режимов;G _β is the domain of the vector x _β or the set of β-modes;

- заданная (исходная) область α-режимов;

- a given (initial) region of α-modes;

R_αi - обозначение модулей, обученных срабатывать в α-режимах и нацеленных на срабатывание защиты;R _αi - designation of modules trained to operate in α-modes and aimed at triggering protection;

R_αβi - обозначение модулей, обученных срабатывать как в α-, так и в β-режимах и нацеленных на блокирование защиты;R _αβi - designation of modules trained to operate in both α- and β-modes and aimed at blocking protection;

EG_α - обозначение селектора α-режимов, выделяющего из области G_α подобласть (подмножество) G_αβ α-режимов, оставшихся нераспознанными релейной защитой на проведенном ранее этапе ее обучения.EG _α is the designation of the α-mode selector, which selects from the region G _{α the} subdomain (subset) of the G _αβ α-modes that remained unrecognized by the relay protection at the earlier stage of its training.

Примечание. Верхние индексы, заключенные в скобки, указывают этап обучения защиты: индекс (0) - основной (первоначальный этап), индекс (1) - последующий этап; возможны и дальнейшие этапы, они совершаются по схемам фиг.4-6, а обученные модули иерархической последовательности соединяются всякий раз по схеме фиг.3.Note. The superscripts in parentheses indicate the stage of protection training: index (0) —main (initial stage), index (1) —the next stage; further steps are possible, they are performed according to the schemes of FIGS. 4-6, and the trained modules of the hierarchical sequence are connected each time according to the scheme of FIG. 3.

Основной этап обучения релейной защиты состоит из двух процедур. Первая проходит по схеме фиг.1, состоящей из имитационной модели контролируемых режимов 1, которой задана область изменения параметров

, преобразователей 2-4, реализующих операции

, обучающих блоков 5-7, которые выполняют техническую операцию триангуляции (окаймления) множества точек z_αi, образующих область S_αi, и модулей первого типа 8-10, представляющих собой реле с плоской областью срабатывания S_αi.The main stage of relay protection training consists of two procedures. The first passes according to the scheme of figure 1, consisting of a simulation model of controlled modes 1, which is given the area of change of parameters

, converters 2-4, implementing operations

training blocks 5-7, which perform the technical operation of triangulation (bordering) of the set of points z _αi forming the region S _αi , and modules of the first type 8-10, which are relays with a flat response region S _αi .

Вторая процедура проходит по схеме фиг.2, состоящей из имитационной модели альтернативных режимов 11 с заданной областью изменения параметров G_β, преобразователей 12-14, реализующих операцию

и, модулей первого типа 8-10 с определившимися ранее областями срабатывания

, элемента И 15, обучающими блоками 16-18, отличающимися от аналогичных блоков 5-7 дополнительными блокирующими входами 19-21, ограничивающими обучение модулей второго типа 22-24 пределами определенных ранее областей срабатывания

модулей первого типа 8-10. В результате будут получены области срабатывания

<

модулей 22-24.The second procedure follows the scheme 2, a simulation model consisting of alternate modes 11 to a predetermined range of the parameter G _β, converters 12-14 realizing operation

and, modules of the first type 8-10 with previously defined response areas

, element And 15, training blocks 16-18, differing from similar blocks 5-7 by additional blocking inputs 19-21, restricting the training of modules of the second type 22-24 outside the previously defined response areas

modules of the first type 8-10. As a result, response areas will be obtained.

<

modules 22-24.

По завершении обучения, состоящего из двух процедур по фиг.1 и 2, формируется структура защиты (фиг.3) с модулями первого и второго типов 8-10 и 22-24, элементами И 15, 25, объединяющими модули одного типа, и оконечным элементом И 26. Тем самым завершается начальный этап обучения и формирования структуры защиты в точном соответствии с первым пунктом формулы изобретения. Следовательно, операции, осуществляемые обучающими структурами по фиг.1, 2 и результирующей структурой защиты по фиг.3, самодостаточны.Upon completion of the training, consisting of two procedures in FIGS. 1 and 2, a protection structure (Fig. 3) is formed with the modules of the first and second types 8-10 and 22-24, the elements And 15, 25, combining the modules of the same type, and the terminal element And 26. This completes the initial stage of training and the formation of the protection structure in strict accordance with the first claim. Therefore, the operations carried out by the training structures of FIGS. 1, 2 and the resulting protection structure of FIG. 3 are self-sufficient.

Операции, осуществляемые схемами по фиг.4-6, вносят в предлагаемый способ дополнительные черты. Обучающая структура по фиг.4 вновь обращается к имитационной модели α-режимов 1 с областью определения

и с помощью преобразователей 2-4 подвергает испытанию модули второго типа 22-24, прошедшие ранее обучение и получившие области срабатывания

. Селектор α-режимов 27 получает от схемы И 25 разрешающий сигнал на передачу в элемент памяти 28 значения вектора параметров x_α. Так происходит всякий раз, когда срабатывают модули второго типа 22-24. Следовательно, в элементе памяти 28 накапливается множество значений x_α, не поддающихся распознаванию обученной одноэтапным способом структуры релейной защиты по фиг.3. Это множество режимов обозначается

и составляет некоторую часть заданной области α-режимов:

⊂

.The operations carried out by the schemes of figure 4-6, add additional features to the proposed method. The teaching structure of FIG. 4 again refers to a simulation model of α-modes 1 with a definition domain

and with the help of converters 2-4 it tests the modules of the second type 22-24, which have previously been trained and have received response areas

. The selector α-modes 27 receives from the circuit And 25 an enable signal to transmit to the memory element 28 the values of the parameter vector x _α . This happens whenever modules of the second type 22-24 are triggered. Therefore, in the memory element 28, a plurality of values x _{α are} accumulated which are not recognizable by the relay protection structure of the one-stage method of FIG. 3. This set of modes is indicated by

and makes up some part of the specified region of α-modes:

⊂

.

Очередной, в данном случае второй, этап обучения релейной защиты так же, как и первоначальный, состоит из двух процедур. Структурная схема первой процедуры (фиг.5) отличается от аналогичной схемы по фиг.1 только областью изменения параметров имитационной модели. Модель с областью

отмечена номером 1, а та же модель, но с областью

, составляющей часть множества нераспознанных режимов

, отмечена номером 29. Цель этой структуры - обучить дополнительную группу модулей первого типа 30-32, которые получают свои характеристики срабатывания

.The next, in this case, the second stage of relay protection training, like the initial one, consists of two procedures. The structural diagram of the first procedure (figure 5) differs from the similar scheme in figure 1 only in the area of variation of the parameters of the simulation model. Area Model

marked with number 1, and the same model, but with an area

forming part of many unrecognized modes

, is marked by number 29. The purpose of this structure is to train an additional group of modules of the first type 30-32, which receive their response characteristics

.

Вторая процедура нового этапа - обучение дополнительных модулей второго типа (фиг.6). Имитационная модель 11 и область параметров G_β - те же, что и на первоначальном этапе обучения защиты (фиг.2). Отличие от структуры по фиг.2 только в том, что место основных модулей первого типа 8-10 здесь занимают дополнительные модули 30-32, а в результате обучения формируются области срабатывания

дополнительных модулей второго типа 33-35.The second procedure of the new stage is the training of additional modules of the second type (Fig.6). The simulation model 11 and the parameter domain G _β are the same as at the initial stage of training the defense (figure 2). The difference from the structure of FIG. 2 is only in that the place of the main modules of the first type 8-10 is occupied by additional modules 30-32, and as a result of training, response areas are formed

additional modules of the second type 33-35.

На фиг.7, иллюстрирующей процедуры обучения релейной защиты, слева показаны области определения параметров

и G_β имитационных моделей α- и β-режимов. Области помечены теми же номерами 1 и 11, что и соответствующие модели на фиг.1 и 2. Справа от объектных областей во второй и третьей колонках показаны области срабатывания модулей релейной защиты. Номера областей совпадают с номерами соответствующих модулей. Преобразования режимов в замеры на фиг.7 изображены линиями со стрелками, отмечены теми же номерами, что и соответствующие блоки на фиг.1-6. Исключение составляют подобласти распознаваемых режимов 36, 37, обозначенные

и

, которые ранее не упоминались. Кроме того, последняя строка на фиг.7 не отображена в структурных схемах, при необходимости ей можно поставить в соответствие схему, аналогичную фиг.4, но с имитационной моделью

. Диаграммы на фиг.7 сопровождены поясняющими выражениями принадлежностями, касающимися преобразований, ограничиваемых условием срабатывания всех модулей того или иного типа.In Fig. 7, illustrating the relay protection training procedures, the parameter definition areas are shown on the left.

and G _β simulation models of α- and β-modes. The areas are marked with the same numbers 1 and 11 as the corresponding models in Figs. 1 and 2. To the right of the object areas, the second and third columns show the response areas of the relay protection modules. The numbers of the areas coincide with the numbers of the corresponding modules. The conversion of the modes into measurements in Fig.7 is shown by lines with arrows, marked with the same numbers as the corresponding blocks in Fig.1-6. An exception is the subdomains of recognizable modes 36, 37, indicated

and

that were not previously mentioned. In addition, the last line in Fig. 7 is not displayed in the structural diagrams; if necessary, it can be associated with a circuit similar to Fig. 4, but with a simulation model

. The diagrams in Fig. 7 are accompanied by explanatory expressions on accessories relating to transformations limited by the condition of operation of all modules of one type or another.

Рассмотрим действие предлагаемого способа, выделяя этапы, процедуры обучения и технические операции.Consider the action of the proposed method, highlighting the stages, training procedures and technical operations.

1. Первый этап, первая процедура (фиг.1 и 7,a). Имитационная модель α-режимов 1 генерирует сигналы α-режимов

. Преобразователи 2-4 формируют двумерные сигналы замеры z_αi=F_αi(x_α). Обучающие блоки 5-7 отображают замеры на соответствующих плоскостях и формируют на них области срабатывания

модулей первого типа 8-10. На фиг.7 показаны только первая и последняя области

и

из общего числа n.1. The first stage, the first procedure (figures 1 and 7, a). Simulation model of α-modes 1 generates signals of α-modes

. Converters 2-4 form two-dimensional signals measurements z _αi = F _αi (x _α ). Learning blocks 5-7 display measurements on the respective planes and form response areas on them

modules of the first type 8-10. 7 shows only the first and last areas

and

out of the total number n.

2. Первый этап, вторая процедура (фиг.1 и 7,б). Здесь действует имитационная модель β-режимов 11. Заметим, что область изменения параметров этой модели G_β показана более обширной, чем

, и более того, неограниченной по, как минимум, одному из параметров x_βj - элементу вектора x_β. Дело в том, что чувствительность релейной защиты к α-режимам заведомо ограничена, в то время как отстройка от β-режимов ограничений не имеет. Так, например, если R_fβ - переходное сопротивление при коротком замыкании вне зоны действия защиты, то ни при каком значении этого параметра от нуля до бесконечности срабатывание защиты недопустимо. Кстати, при R_fβ→∞ получаем нормальный режим защищаемого объекта, безусловно принадлежащий к категории β-режимов. Отличие от предыдущей процедуры заключается в том, что из всего множества режимов x_β∈G_β теперь отбираются лишь те, что отображаются во всех ранее полученных областях

; соответствующее условие имеет вид2. The first stage, the second procedure (figures 1 and 7, b). Here, the simulation model of β-modes operates 11. Note that the region of variation of the parameters of this model G _{β is} shown to be more extensive than

, and moreover, unlimited in at least one of the parameters x _βj - an element of the vector x _β . The fact is that the sensitivity of relay protection to α-modes is deliberately limited, while the detuning from β-modes has no limitations. So, for example, if R _fβ is the transient resistance during a short circuit outside the protection zone, then at any value of this parameter from zero to infinity the protection is not allowed. By the way, when R _fβ → ∞ we get the normal mode of the protected object, which certainly belongs to the category of β-modes. The difference from the previous procedure is that from the whole set of modes x _β ∈ G _β, only those that are displayed in all previously obtained regions are now selected

; the corresponding condition has the form

Если оно выполняется, то срабатывают все модули первого типа 8-10, включают элемент И 15, который снимает блокирующий сигнал с обучающих блоков 16-18, и они начинают действовать точно так же, как ранее блоки 5-7. В итоге на больших или меньших частях областей

разместятся области β-режимов

Двойной индекс свидетельствует о том, что эта подобласть более крупной области

. Обведенные жирными линиями на фиг.7,б, эти подобласти служат областями срабатывания модулей второго типа 22-24.If it is executed, then all modules of the first type 8-10 are triggered, include an And 15 element, which removes the blocking signal from the training blocks 16-18, and they begin to act in the same way as previously blocks 5-7. As a result, on larger or smaller parts of areas

areas of β-modes will be placed

A double index indicates that this subdomain of a larger area

. Outlined in bold lines in Fig. 7, b, these subregions serve as response areas for modules of the second type 22-24.

3. Первый этап, компоновка структурной схемы релейной защиты (фиг.3). Прошедшие обучение модули двух типов 8-10 и 22-24 объединяются своими схемами И 15, 25, вторая с инверсным выходом, и воздействуют на оконечную схему И 26.3. The first stage, the layout of the structural diagram of relay protection (figure 3). Trained modules of two types 8-10 and 22-24 are combined with their I 15, 25 circuits, the second with an inverse output, and act on the I 26 terminal circuit.

Входные сигналы z=[z₁,z₂,…z_n]^T - вектор замера, поступающий на этот раз не от имитационных моделей, а от реального объекта. Схема срабатывает при двух условиях. Во-первых, должны сработать все без исключения модули первого типа 8-10, а во-вторых, не должно произойти срабатывания всех без исключения модулей второго типа 22-24. Если второе условие будет нарушено, то элемент И 25 снимет свой выходной сигнал со входа элемента И 26, блокируя тем самым работу релейной защиты. Подобная ситуация складывается, если объект работает в β-режиме, для чего, собственно, и необходима блокировка. К сожалению, подобная ситуация складывается и в некоторых α-режимах, вследствие чего удается распознать не всю заданную область α-режимов

, а только некоторую ее часть

. Вторая часть

распознаванию пока что не поддалась. Три описанные операции включают в себя все основные признаки предполагаемого способа. Далее идут дополнительные признаки.The input signals z = [z ₁ , z ₂ , ... z _n ] ^T is the measurement vector coming this time not from simulation models, but from a real object. The circuit operates under two conditions. Firstly, all the modules of the first type 8-10 should work without exception, and secondly, all the modules of the second type 22-24 should not work without exception. If the second condition is violated, then the AND 25 element will remove its output signal from the input of the And 26 element, thereby blocking the operation of the relay protection. A similar situation develops if the object operates in β-mode, for which, in fact, blocking is necessary. Unfortunately, a similar situation develops in some α-modes, as a result of which it is not possible to recognize the entire specified region of α-modes

, but only a part of it

. The second part of

recognition has not yet succumbed. Three described operations include all the main features of the proposed method. Further there are additional signs.

4. Второй этап. Начальная процедура: разграничение области α-режимов G_α на две объектные области

и

(фиг.4 и 7,в). Здесь вновь используется имитационная модель α-режимов 1, которая создает режимы x_α, преобразуемые в замеры z_αi. На этот раз тестируются модели второго типа 22-24 с их областями срабатывания S_αβi. В случае совместного срабатывания всех модулей элемент И 25 снимает блокирующий сигнал с селектора режимов 27, и на его выход поступает значение соответствующего объектного вектора x_α, которое запоминается элементом 28. В итоге в этом элементе памяти формируется область режимов

, отвечающая условию4. The second stage. Initial procedure: delimiting the domain of α-modes G _α into two object areas

and

(Figs. 4 and 7, c). Here, the simulation model of α-modes 1 is again used, which creates the modes x _α , which are transformed into measurements z _αi . At this time, the second model type are tested with their regions 22-24 S _αβi actuation. In the case of the joint operation of all modules, the AND element 25 removes the blocking signal from the mode selector 27, and the value of the corresponding object vector x _{α is} received at its output, which is stored by the element 28. As a result, a mode region is formed in this memory element

satisfying the condition

Разность между областями

и

определяет область 36 режимов

вторые распознаются структурной схемой по фиг.3.Difference between areas

and

defines an area of 36 modes

the second are recognized by the structural diagram of FIG. 3.

Назначение последующих этапов - сократить размеры области α-режимов, не поддавшихся распознаванию. Поэтому при переходе к дальнейшему обучению релейной защиты, объектная область

разделяется, как минимум, на две части. Одна из них, обозначаемая как

займет место объектной области

в последующих процедурах.The purpose of the subsequent steps is to reduce the size of the region of α-modes that are not recognizable. Therefore, during the transition to further training of relay protection, the object area

divided into at least two parts. One of them, denoted as

take the place of the object area

in subsequent procedures.

2.1. Второй этап, первая процедура (фиг.5 и 7,г). На этом этапе сначала происходит обучение дополнительных модулей первого типа 30-32 от имитационной модели α-режимов 1 с объектной областью

. Итогом обучения станут области срабатывания этих модулей

- некоторые части областей срабатывания основных модулей второго типа 22-24.2.1. The second stage, the first procedure (Fig.5 and 7, g). At this stage, first, additional modules of the first type 30-32 are trained from the simulation model of α-modes 1 with an object area

. The result of the training will be the response areas of these modules

- some parts of the response areas of the main modules of the second type 22-24.

2.2. Второй этап, вторая процедура (фиг.6 и 7,д). Вслед за дополнительными модулями первого типа 30-32 совершается обучение дополнительных модулей второго типа 33-35. Схема обучения не имеет принципиальных отличий от первоначальной схемы обучения по фиг.2, так как в имитационной модели β-режимов 11 не требуется изменять область определения ее параметров, это по-прежнему G_β. Место основных модулей первого типа 8-10 (фиг.2) в новой процедуре занимают дополнительные модули 30-32, а итогом обучения становятся области срабатывания

дополнительных модулей второго типа.2.2. The second stage, the second procedure (Fig.6 and 7, d). Following the additional modules of the first type 30-32, the training of additional modules of the second type 33-35 is performed. The training scheme does not differ fundamentally from the original training scheme in figure 2, since in the simulation model of β-modes 11 it is not required to change the domain of definition of its parameters, it is still G _β . The place of the main modules of the first type 8-10 (figure 2) in the new procedure is occupied by additional modules 30-32, and the result of training are response areas

additional modules of the second type.

2.3. Второй этап, компоновка структуры. Ввиду стереотипности этой процедуры дополнительной иллюстрации не требуется. Структурная схема защиты из дополнительных модулей формируется точно так же, как основная схема по фиг.3. Каждая из подобных схем защиты действует независимо от остальных схем, т.е. их выходы объединяются логической операцией ИЛИ.2.3. The second stage, the layout of the structure. Due to the stereotype of this procedure, no additional illustration is required. The block diagram of the protection of the additional modules is formed in the same way as the main circuit of figure 3. Each of these protection schemes operates independently of the other schemes, i.e. their outputs are combined by a logical OR operation.

3. Третий этап, начальная процедура (фиг.7,е). Проводится по аналогии со схемой по фиг.4, но вместо области

на этот раз имитационной модели α-режимов 1 задается область

. Итогом данной процедуры станет разделение

на подобласть остающихся нераспознанными режимов

и подобласть 37 распознанных режимов

. Далее общая область всех нераспознанных режимов вновь разделяется на части, и третий этап продолжается по аналогии со вторым.3. The third stage, the initial procedure (Fig.7, e). It is carried out by analogy with the scheme of figure 4, but instead of the area

this time the simulation model of α-modes 1 sets the area

. The result of this procedure will be the separation

to a subregion of remaining unrecognized modes

and a subdomain of 37 recognized modes

. Further, the general area of all unrecognized modes is again divided into parts, and the third stage continues by analogy with the second.

Предложенный способ не имеет ограничений по числу этапов обучения защиты и формирования ее структурных схем. Окончательным итогом должно стать либо полное исчезновение области нераспознанных α-режимов, либо ее сжатие до приемлемых пределов, основную часть которых составляют режимы, нераспознаваемые физически вследствие недостаточности информационной базы релейной защиты. Преимущества способа сказываются и в данном случае, поскольку в ходе обучения защиты отслеживается судьба каждого конкретного режима, от которого релейная защита призвана защитить энергообъект.The proposed method has no restrictions on the number of stages of training defense and the formation of its structural schemes. The final result should be either the complete disappearance of the region of unrecognized α-modes, or its compression to acceptable limits, the majority of which are modes that are physically unrecognizable due to insufficient information base of relay protection. The advantages of the method also affect in this case, since during the training of protection the fate of each specific mode is monitored, from which the relay protection is designed to protect the energy object.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство №66343, кл. H02H 3/28, 1944.1. Copyright certificate No. 66343, cl. H02H 3/28, 1944.

2. Патент РФ №2066511, кл. H02H 3/40, G01R 31/08, 1992.2. RF patent No. 2066511, cl. H02H 3/40, G01R 31/08, 1992.

3. Патент РФ №2149489, кл. H02H 3/40, G01R 31/08, 1999.3. RF patent No. 2149489, cl. H02H 3/40, G01R 31/08, 1999.

4. Патент РФ №2247456, кл. H02H 3/40, 2002.4. RF patent No. 2247456, cl. H02H 3/40, 2002.

5. Патент РФ №2248077, кл. H02H 3/40, 2002.5. RF patent No. 2248077, cl. H02H 3/40, 2002.

6. Патент РФ №2316780, кл. G01R 31/08, H02H 3/40, 2006.6. RF patent No. 2316780, cl. G01R 31/08, H02H 3/40, 2006.

7. Патент РФ №2316871, кл. H02H 3/40, 2006.7. RF patent No. 2316871, cl. H02H 3/40, 2006.

8. Патент РФ №2316872, кл. H02H 3/40, 2006.8. RF patent No. 2316872, cl. H02H 3/40, 2006.

Claims (3)

1. Способ релейной защиты энергообъекта путем построения ее из модулей первого типа, формирующих сигнал на срабатывание, и из модулей второго типа, формирующих блокирующий сигнал, преобразования информации об энергообъекте в двумерные сигналы, отображаемые каждый на соответствующей плоскости, обучения модулей первого типа от первых имитационных моделей, воспроизводящих контролируемые режимы энергообъекта, обучения модулей второго типа от вторых имитационных моделей, воспроизводящих режимы, альтернативные контролируемым, отображения множеств режимов областями на плоскостях двумерных сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и универсализации, модули второго типа обучают только теми альтернативными режимами, которые вызывают срабатывание всех без исключения модулей первого типа, включают выходы модулей первого типа по первой схеме И, выходы модулей второго типа - по второй схеме И с инверсным выходом, запрещающим срабатывание первой схемы И.1. The method of relay protection of an energy object by constructing it from modules of the first type that generate a response signal, and from modules of the second type that form a blocking signal, converting information about the energy object into two-dimensional signals displayed each on the corresponding plane, learning modules of the first type from the first simulation models reproducing controlled modes of an energy object, learning modules of the second type from second simulation models reproducing alternative modes to controlled ones, display sets of modes by regions on the planes of two-dimensional signals, characterized in that, in order to expand functionality and universalization, the modules of the second type are taught only by those alternative modes that trigger the operation of all modules of the first type without exception, include the outputs of the modules of the first type according to the first circuit AND, the outputs of the modules of the second type - according to the second circuit AND with an inverse output that prohibits the operation of the first circuit I. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно определяют те контролируемые режимы, которые вызывают срабатывание всех без исключения модулей второго типа.2. The method according to claim 1, characterized in that it further defines those controlled modes that cause the operation of all, without exception, modules of the second type. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно вводят иерархические группы модулей первого и второго типа, модули первого типа каждой иерархической группы обучают частью контролируемых режимов, вызывающих срабатывание всех без исключения модулей второго типа предыдущей иерархической группы, а модули второго типа обучают теми альтернативными режимами, которые вызывают срабатывание всех без исключения модулей первого типа той же иерархической группы, и включают выходы модулей одной и той же иерархической группы аналогично включению выходов основных модулей. 3. The method according to claim 2, characterized in that hierarchical groups of modules of the first and second type are additionally introduced, the modules of the first type of each hierarchical group are taught part of the controlled modes that cause the operation of all modules of the second type of the previous hierarchical group without exception, and the modules of the second type are taught those alternative modes that trigger the operation of all, without exception, modules of the first type of the same hierarchical group, and include outputs of modules of the same hierarchical group ju outputs of the main modules.

Images