RU2741261C1 - Method of adaptation of distance protection and power line fault location detector using model thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical equipment.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely to relay protection and automation of power transmission lines, and can be used in creation of protection and automation devices requiring high degree of adaptation of characteristics of operation to modes of protected object. Method includes performing iterative operations with power transmission line model and adjusting in distance protection and power line fault location detector by results of iterative operations. Iterative operations with the model are performed in advance by simulating damages at various points of the power transmission line. Simulation results are used to determine currents and voltages at the end(s) of the power transmission line not only in case of damages at different points of the power transmission line, but also at different values of electric energy quality indicators. When adapting the distance protection and the fault location detector, the electric power quality indicators are evaluated based on the corresponding quality control devices. Correction coefficients are formed taking into account the influence of electric power quality indicators on the accuracy of the power line fault location determination by the remote protection or the fault point determiner. Selection of correcting coefficients when implementing the method of adaptation of the distance protection and the power line fault location detector is performed taking into account the estimated power quality parameters.EFFECT: technical result is higher accuracy due to compensation of errors of distance calculation to damage due to power quality violations.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к релейной защите и автоматике линий электропередачи, и может быть использовано при создании устройств защиты и автоматики, требующих высокую степень адаптации характеристик срабатывания к режимам защищаемого объекта.The invention relates to electrical engineering, in particular to relay protection and automation of power lines, and can be used to create protection and automation devices that require a high degree of adaptation of response characteristics to the modes of the protected object.

Известен способ определения места повреждения линии электропередачи [Патент РФ №2552388 «Способ определения места повреждения линии электропередачи», МПК G01R 31/00, опубл. 10.06.2015 Бюл. № 16], включающий хранение в виде моделей информации о параметрах ЛЭП и электросети, получение оперативной информации о параметрах аварийного режима и номере режима сети, передачу оперативной информации о параметрах аварийного режима и номере режима сети для вычислений, вычисления расстояния до повреждения и необходимой зоны обхода ЛЭП на основе параметров аварийного режима, номера режима сети и моделей, хранимую в виде моделей информацию о параметрах ЛЭП и электросети периодически корректируют на основании результатов активного зондирования ЛЭП. Согласно способа ЛЭП разбивают на участки, для каждого участка ЛЭП формируют собственный расчет расстояния до места повреждения, представляющий собой взвешенную сумму оценок расстояния до повреждения, определенных по совокупности известных способов определения места повреждения ЛЭП по параметрам аварийного режима, при этом производят выбор наиболее точного набора способов определения места повреждения и последовательности их применения, исходя из ошибок оценки расстояния для разных способов, а веса для суммирования получают по результатам моделирования повреждений ЛЭП и электросети.A known method for determining the location of damage to a power line [RF Patent No. 2552388 "Method for determining the location of damage to a power line", IPC G01R 31/00, publ. 10.06.2015 Bul. No. 16], including the storage in the form of models of information about the parameters of the power transmission line and the power grid, obtaining operational information about the parameters of the emergency mode and the number of the network mode, transferring operational information about the parameters of the emergency mode and the number of the network mode for calculations, calculating the distance to the fault and the required bypass zone Power transmission lines based on the parameters of the emergency mode, the number of the network mode and models, the information about the parameters of the power transmission line and the power grid stored in the form of models is periodically corrected based on the results of active sounding of the power transmission line. According to the method, the power lines are divided into sections, for each section of the power lines, their own calculation of the distance to the damage site is formed, which is a weighted sum of the estimates of the distance to the damage, determined by the combination of known methods for determining the site of damage to the power transmission line by the parameters of the emergency mode, while choosing the most accurate set of methods determining the location of the damage and the sequence of their application, based on the errors in estimating the distance for different methods, and the weights for summation are obtained from the results of modeling damage to power lines and the power grid.

Недостатком способа является низкая скорость реализации и невозможность использования в дистанционной защите, поскольку способ предполагает для точных вычислений предварительное активное зондирование ЛЭП и корректировку хранимой в виде моделей информации о параметрах ЛЭП. Способ также обладает низкой точностью определения места повреждения ЛЭП в условиях нарушения требований к качеству электроэнергии.The disadvantage of this method is the low speed of implementation and the impossibility of using it in distance protection, since the method assumes for accurate calculations preliminary active sounding of power lines and correction of information about the parameters of power lines stored in the form of models. The method also has a low accuracy in determining the location of damage to power lines in conditions of violation of requirements for the quality of electricity.

Известен способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели [Патент РФ №2088012 «Способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели», МПК H02H 03/40, G01R 31/08, опубл. 20.08.1997] по двум режимам короткого замыкания путем измерений напряжений и токов на одной стороне линии, подачи измеренных напряжений первого режима на входы первой модели, подключения к первой модели комплексной нагрузки, подбора нагрузки из условия уравновешивания первой модели по токам на входе, подачи измеренных напряжений второго режима на входы второй модели, подключения к второй модели комплексной нагрузки, подбора нагрузки из условия уравновешивания второй модели по токам на входе, согласно способа к моделям первого и второго режимов линии комплексные нагрузки подключают в местах замыканий, определяют ток в резисторах комплексных нагрузок, отключают реактивные сопротивления комплексных нагрузок, включают вместо резисторов источники определенных токов, подключают модель передающей системы, состоящей из источников напряжения и сопротивлений прямой и нулевой последовательностей, измеряют на входах моделей аварийные токи и напряжения, сравнивают полученные величины с величинами линии, и если разница между ними превышает заданную уставку, определяют комплексные передаточные коэффициенты как отношения измеренных напряжений и токов модели и линии, определяют среднее значение передаточных коэффициентов и с их помощью корректируют входные величины модели и вновь уравновешивают их комплексной нагрузкой и далее продолжают процесс настройки в той же последовательности, фиксируют сближение токов и напряжений моделей и линии, после чего корректируют токи и напряжения линии непосредственно в дистанционной защите и определителе места повреждения линии электропередачи.There is a method of adapting distance protection and locator of the location of damage to a power line using its model [RF Patent No. 2088012 "Method of adapting distance protection and locator of damage to a power line using its model", IPC H02H 03/40, G01R 31/08, publ. 08/20/1997] by two modes of short circuit by measuring voltages and currents on one side of the line, supplying the measured voltages of the first mode to the inputs of the first model, connecting to the first model of a complex load, selecting the load from the condition of balancing the first model by currents at the input, supplying the measured voltages of the second mode to the inputs of the second model, connecting to the second model of a complex load, selecting the load from the condition of balancing the second model by currents at the input, according to the method, to the models of the first and second modes of the line, complex loads are connected at the points of faults, the current in the resistors of complex loads is determined, turn off the reactance of complex loads, turn on sources of certain currents instead of resistors, connect a model of a transmission system consisting of voltage sources and direct and zero sequence resistances, measure emergency currents and voltages at the model inputs, compare the obtained values with the values of l and if the difference between them exceeds the specified setting, the complex transfer ratios are determined as the ratios of the measured voltages and currents of the model and the line, the average value of the transfer ratios is determined and with their help the input values of the model are corrected and again balanced with a complex load and then the tuning process continues in in the same sequence, the convergence of currents and voltages of the models and the line is recorded, after which the currents and voltages of the line are corrected directly in the distance protection and the locator of the power line fault location.

Недостатком способа является сложность, поскольку используются две модели линии электропередачи, а также необходимость наличия двух коротких замыканий на линии. Способ также обладает низкой точностью определения места повреждения ЛЭП в условиях нарушения требований к качеству электроэнергии.The disadvantage of this method is its complexity, since two models of power transmission lines are used, as well as the need for two short circuits on the line. The method also has a low accuracy in determining the location of damage to power lines in conditions of violation of requirements for the quality of electricity.

Наиболее близким техническим решение к предполагаемому изобретению является способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели [Патент РФ №2584268 «Способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели», МПК G01R31/08, 20.05.2016. Бюл. № 14], согласно которому измеряют аварийные токи и напряжения, выполняют итерационные операции с моделью линии электропередачи и вводят корректировки в дистанционную защиту и определитель места повреждения линии электропередачи, отличающийся тем, что предварительно проводят имитации повреждений в различных точках линии электропередачи, определяют токи и напряжения по меньшей мере на одном конце линии электропередачи, реализуют процедуру определения места повреждения по токам и напряжениям, полученным в результате имитации повреждения, вычисляют разность расстояний между имитируемым местом повреждения и определенным по значениям токов и напряжений по модели, и реализуют адаптацию дистанционной защиты и определителя места повреждения путем корректировки расстояний, определенных в дистанционной защите и определителе места повреждения, на разность расстояний, сформированную в результате имитационного моделирования.The closest technical solution to the proposed invention is a method of adapting distance protection and a power transmission line fault locator using its model [RF Patent No. 2584268 "Method for adapting distance protection and a power transmission line fault locator using its model", IPC G01R31 / 08, 20.05 .2016. Bul. No. 14], according to which emergency currents and voltages are measured, iterative operations are performed with the power line model and corrections are made to distance protection and a power line fault locator, characterized in that faults are simulated at various points of the power line, currents and voltages are determined at least at one end of the power transmission line, the procedure for determining the location of the fault is carried out by currents and voltages obtained as a result of the simulation of the fault, the difference between the distances between the simulated location of the fault and those determined by the values of currents and voltages according to the model is calculated, and the adaptation of distance protection and location finder is implemented damage by correcting the distances defined in the distance protection and the fault locator by the distance difference generated by the simulation.

Способ-прототип обладает низкой точностью определения места повреждения ЛЭП в условиях нарушения требований к качеству электроэнергии.The prototype method has a low accuracy in determining the location of damage to power lines in conditions of violation of the requirements for the quality of electricity.

Задача изобретения - повышение точности способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения за счет компенсации ошибок расчета расстояния до повреждения из-за нарушений качества электроэнергии.The objective of the invention is to improve the accuracy of the method for adapting distance protection and fault location locator by compensating for errors in calculating the distance to damage due to power quality violations.

Поставленная задача достигается способом адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели, согласно которому измеряют аварийные токи и напряжения, выполняют итерационные операции с моделью линии электропередачи и по результатам итерационных операций вводят корректировки в дистанционной защите и определителе места повреждения линии электропередачи, итерационные операции с моделью производят заблаговременно путем имитации повреждений в различных точках линии электропередачи и по значениям токов и напряжений производят определение места повреждения согласно способа определения места повреждения или дистанционной защиты, вычисляют разность расстояний между имитируемым местом повреждения и определенным согласно реализованного способа определения места повреждения или дистанционной защиты и используют полученную разность в качестве корректирующих коэффициентов, а адаптацию способа дистанционной защиты и определителя места повреждения осуществляют путем реализации способа дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи по измеренным аварийным токам и напряжениям в результате короткого замыкания на линии электропередачи с последующей корректировкой результатов на основе полученных заблаговременно корректирующих коэффициентов, отличающийся тем, что по результатам имитаций определяют токи и напряжения на конце (концах) линии электропередачи не только при повреждениях в различных точках линии электропередачи, но и при различных значениях показателей качества электрической энергии, при адаптации дистанционной защиты оценивают показатели качества электроэнергии на основе соответствующих приборов контроля качества, а при адаптации определителя места повреждения оценку показателей качества электроэнергии осуществляют по измеренным аварийным токам и напряжениям, полученные заблаговременно корректирующие коэффициенты формируют с учетом влияния показателей качества электроэнергии на точность определения места повреждения линии электропередачи дистанционной защитой или определителя места повреждения, а выбор корректирующих коэффициентов при реализации способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели осуществляют с учетом оцененных показателей качества электроэнергии.The task is achieved by adapting distance protection and a power transmission line fault locator using its model, according to which emergency currents and voltages are measured, iterative operations are performed with the power transmission line model and, based on the results of iterative operations, corrections are introduced in the distance protection and the power transmission line fault locator, iterative operations with the model are performed in advance by simulating faults at various points of the power transmission line and, based on the values of currents and voltages, determine the fault location according to the method for determining the fault location or distance protection, calculate the difference in distances between the simulated fault location and determined according to the implemented method for determining the fault location or distance protection and use the obtained difference as correction coefficients, and the adaptation of the distance protection method and The measurements are carried out by implementing the method of distance protection and the locator of the fault location of the power transmission line according to the measured emergency currents and voltages as a result of a short circuit on the power transmission line with the subsequent correction of the results based on the correction coefficients obtained in advance, characterized in that currents and voltages at the end are determined from the results of simulations (ends) of the power transmission line, not only in case of damage at various points of the power transmission line, but also at different values of the quality indicators of electrical energy, when adapting distance protection, power quality indicators are assessed on the basis of appropriate quality control devices, and when adapting the fault location identifier, the assessment of power quality indicators carried out according to the measured emergency currents and voltages, the correction factors obtained in advance are formed taking into account the influence of the power quality indicators on the accuracy of determining the location of damage to the power transmission line by distance protection or locator of the location of damage, and the choice of correction factors when implementing the method of adaptation of distance protection and locator of the location of damage to the power transmission line using its model is carried out taking into account the estimated indicators of the quality of electricity.

Предлагаемый способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели может быть реализован на микропроцессорной технике. В качестве реализующего устройства может быть выбрано устройство цифровой релейной защиты [например, Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат, 2007, стр.42].The proposed method for adapting distance protection and a locator of the location of damage to a power transmission line using its model can be implemented on microprocessor technology. As an implementing device, a digital relay protection device [for example, Shneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat, 2007, p. 42].

Устройство (фиг.1) включает: промежуточные трансформаторы тока 1; промежуточные трансформаторы напряжения 2; аналоговые фильтры низких частот 3; коммутатор сигналов 4; аналого-цифровой преобразователь 5; вычислительное устройство 6, содержащее блоки ввода 7 и вывода 8 дискретной информации, цифровой процессор 9, блок памяти 10.The device (figure 1) includes: intermediate current transformers 1; intermediate voltage transformers 2; analog low-pass filters 3; signal switch 4; analog-to-digital converter 5; computing device 6 containing blocks of input 7 and output 8 of discrete information, digital processor 9, memory block 10.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Перед включением устройства производится имитационное моделирование повреждений на всех точках анализируемой ЛЭП и при различных значения показателях качества электроэнергии с последующей статистической обработкой информации. По аварийным токам и напряжениям, полученным в результате имитации повреждения в выбранной точке x _f ЛЭП, реализуется процедура определения места повреждения (ОМП), заканчивающаяся формированием оценки x _{f оц} расстояния до места повреждения. Дополнительно для точки x _f оценивается влияние различных показателей качества электроэнергии на точность определения места повреждения с построением соответствующих зависимостей ошибок ОМП от длины ЛЭП. Примеры таких зависимостей, полученные по результатам имитационного моделирования приведены на фиг. 2 а - г.Before switching on the device, simulation of damage is performed at all points of the analyzed transmission line and at different values of the power quality indicators, followed by statistical processing of information. According to the emergency currents and voltages obtained as a result of the simulation of damage at the selected point x _{f of the} transmission line, the procedure for determining the location of damage (OMP) is implemented, which ends with the formation of an estimate x _{f оц of the} distance to the place of damage. In addition, for the point x _f , the influence of various indicators of power quality on the accuracy of determining the location of damage is assessed with the construction of the corresponding dependences of the errors of the OMP on the length of the transmission line. Examples of such dependences obtained from the results of simulation are shown in Fig. 2 a - d.

На фиг. 2 приведены распределения ошибок методов ОМП ЛЭП вдоль по длины ЛЭП: а) при отклонении частоты

Гц; б) при отклонении частоты

Гц; в) при одиночном быстром изменении амплитуды напряжения

; г) при несимметрии напряжения по обратной последовательности с коэффициентом несимметрии 4% [ГОСТ 32144 - 2013]. Объектом моделирования являлся участок электрической сети 110/35 кВ, причем имитировались междуфазные замыкания в различных точках линии 35 кВ. Модель была реализована с помощью элементов библиотеки Simulink программного пакета Matlab.FIG. 2 shows the distributions of errors of the methods of OMP transmission lines along the length of the transmission line: a) with a frequency deviation

Hz; b) with frequency deviation

Hz; c) with a single rapid change in voltage amplitude

; d) with voltage unbalance in the reverse sequence with an unbalance factor of 4% [GOST 32144 - 2013]. The object of modeling was a section of a 110/35 kV electrical network, and phase-to-phase faults were simulated at various points of the 35 kV line. The model was implemented using elements of the Simulink library of the Matlab software package.

На фиг. 2 введены обозначения:FIG. 2 introduced designations:

- Takagi - способ ОМП ЛЭП, изложенный в [T. Takagi et al. Development of new type fault locator using the one terminal voltage and current data // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1982. vol. PAS-101. P. 2892-2898.];- Takagi - the method of OMP transmission lines, set out in [T. Takagi et al. Development of new type fault locator using the one terminal voltage and current data // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1982. vol. PAS-101. P. 2892-2898.];

- Ericsson - способ ОМП ЛЭП, изложенный в [L. Eriksson et al. An accurate fault locator with compensation for apparent reactance in the fault resistance re-sulting from remote end infeed // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1985. vol. PAS-104. P. 423-436.];- Ericsson - the method of OMP transmission lines, set out in [L. Eriksson et al. An accurate fault locator with compensation for apparent reactance in the fault resistance re-sulting from remote end infeed // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1985. vol. PAS-104. P. 423-436.];

- Ankamma - способ ОМП ЛЭП, изложенный в [Ankamma Rao J and Bizuayehu Bogale Accurate fault location technique on power transmission lines with use of phasor measurements // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2015. vol. 4. P. 492-495.].- Ankamma - the method of OMP transmission lines, set out in [Ankamma Rao J and Bizuayehu Bogale Accurate fault location technique on power transmission lines with use of phasor measurements // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2015. vol. 4. P. 492-495.].

Дополнительно отметим, что влияние некоторых показателей качества на точность ОМП ЛЭП рассмотрено, например, в [Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи/ Под. ред. В.А. Шуина. - М.: Энергоатомиздат. 2003. 272 с.].Additionally, we note that the influence of some quality indicators on the accuracy of the OMP power transmission lines is considered, for example, in [Arzhannikov EA, Lukoyanov V.Yu., Misrikhanov M.Sh. Determination of the location of a short circuit on high-voltage power lines / Under. ed. V.A. Shuin. - M .: Energoatomizdat. 2003. 272 s.].

Для разных способов величина ошибки ОМП ЛЭП при отклонениях качества электроэнергии может быть различной, а при сочетании таких отклонений может измениться и знак ошибки. Таким образом, формирование коэффициентов, обеспечивающих компенсацию ошибок и повышение точности ОМП ЛЭП должно происходить с учетом не только величины, но знака ошибки e (фиг.2). Зависимости, аналогичные представленным на фиг.2, используются для компенсации влияния показателей качества электроэнергии на точность ОМП ЛЭП.For different methods, the magnitude of the error of the power transmission line OMP with deviations in the quality of electricity can be different, and with a combination of such deviations, the sign of the error can also change. Thus, the formation of coefficients that provide error compensation and increase the accuracy of the OMP power transmission line should take into account not only the magnitude, but the sign of the error e (figure 2). Dependencies similar to those presented in Fig. 2 are used to compensate for the influence of power quality indicators on the accuracy of OMP power lines.

Даже в отсутствии отклонений качества электроэнергии между расстоянием до выбранной на ЛЭП точки x _f и оценочным расстоянием x _{f оц} по результатам ОМП существует разность ΔL_омп Even in the absence of deviations in the quality of electricity between the distance to the point x _f selected on the power transmission line and the estimated distance x _{f оц} according to the results of the OMP, there is a difference ΔL _comp

ΔL_омп = x _{f оц} - x _f , (1)ΔL_omp =x _{f sc} -x _f , (one)

которая зависит от имитируемого места повреждения. Массив разностей ΔL_омп, определенных для каждой имитируемой точки повреждения ЛЭП, используется в процессе реализации способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения в составе корректирующих коэффициентов, наряду с ошибкой e из-за отклонений качества электроэнергии.which depends on the simulated damage location. The array of differences ΔL _omp , determined for each simulated power transmission line damage point, is used in the process of implementing the distance protection adaptation method and the fault location locator as part of the correction factors, along with the error e due to deviations in the power quality.

Входная информация цифрового устройства релейной защиты определяется аналоговыми сигналами U_A … U₀, I_A … I₀, характеризующими режим электроэнергетической системы в точке А установки защиты, по переменному напряжению и току, и дискретными (в том числе и цифровыми) сигналами X₁ … X_k, подводимыми к блоку 7 ввода вычислительного устройства 6.The input information of a digital relay protection device is determined by analog signals U _A ... U ₀ , I _A ... I ₀ , characterizing the mode of the electric power system at point A of the protection installation, by alternating voltage and current, and discrete (including digital) signals X ₁ ... X _k , supplied to the input unit 7 of the computing device 6.

Сигналы X₁ … X_k разделяются на группы, воздействуя на различные узлы блока 7, и вводятся обслуживающим персоналом или автоматически. Посредством таких сигналов в память устройства (блок 10) вводятся коэффициенты (зависимости), участвующие в формировании результирующей оценки расстояния (дистанции) при реализации способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения. При установке в месте расположения устройства цифровой релейной защиты приборов контроля качества электроэнергии целесообразно использовать такие приборы и цифровые входы устройства защиты для ввода информации о показателях качества электрической энергии. Следует отметить, что для реализации способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения и обеспечения требуемого быстродействия дистанционной защиты возможна специальная установка приборов контроля качества электроэнергии.Signals X ₁ ... X _k are divided into groups, acting on various units of unit 7, and are entered by the service personnel or automatically. By means of such signals, coefficients (dependencies) are introduced into the device memory (block 10), participating in the formation of the resulting estimate of the distance (distance) when implementing the method for adapting distance protection and a fault locator. When installing at the location of the digital relay protection device of power quality control devices, it is advisable to use such devices and digital inputs of the protection device to enter information about the quality of electrical energy. It should be noted that in order to implement the method of adapting distance protection and a fault location locator and to ensure the required speed of distance protection, a special installation of power quality control devices is possible.

Сигналы У₁ … У_q блока ввода 8 воздействуют на отключающие устройства защитного комплекса, другие устройства релейной защиты, регистратор данных, печатающую аппаратуру. Более подробно с использованием сигналов X₁ … X_k, У₁ … У_q можно познакомится [Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. - М.: Энергоатомиздат. 2007. стр.41 - 47.].The signals U ₁ ... U _q of the input unit 8 affect the disconnecting devices of the protective complex, other relay protection devices, the data logger, and printing equipment. More details with the use of signals X ₁ ... X _k , U ₁ ... U _q can be found [Shneerson E.M. Digital relay protection. - M .: Energoatomizdat. 2007. pp. 41 - 47.].

Аналоговые сигналы от трансформаторов тока TA и напряжения TV преобразуются промежуточными трансформаторами тока 1, напряжения 2, фильтрами нижних частот 3 и подводятся к коммутатору 4, обеспечивающему поочередную выборку мгновенных значений величин с выходов отдельных фильтров и их запоминание на время, необходимое для правильной работы АЦП 5. В результате выходные сигналы АЦП 5 соответствуют в цифровом виде дискретным сигналам, промодулированным синусоидальными функциями. Каждому аналоговому сигналу U(t) (I(t)) на выходе аналогового фильтра нижних частот 3 соответствует дискретный сигнал U(nT) (I(nT)) на выходе АЦП 5, вводимый в вычислительное устройство 6, осуществляющее цифровую обработку сигналов, согласно предлагаемому способу адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения.Analog signals from current transformers TA and voltage TV are converted by intermediate current transformers 1, voltage 2, low-pass filters 3 and fed to switch 4, which provides alternate sampling of instantaneous values from the outputs of individual filters and storing them for the time required for correct operation of the ADC 5 As a result, the output signals of the ADC 5 correspond in digital form to discrete signals modulated by sinusoidal functions. Each analog signal U (t) (I (t)) at the output of the analog low-pass filter 3 corresponds to a discrete signal U (nT) (I (nT)) at the output of the ADC 5, which is input to the computing device 6 performing digital signal processing, according to the proposed method for adapting distance protection and fault location locator.

В процессе реализации операций предлагаемого способа адаптации задействованы цифровой процессор 9 и блок памяти 10. В блоке памяти 10 осуществляется последовательное хранение совокупностей мгновенных значений токов и напряжений, соответствующих определенному временному интервалу анализа дистанционной защиты и определителя места повреждения. Как правило, временной интервал выбирается равным периоду промышленной частоты (f= 50 Гц) и соответствует Т_а= 20 мс. В течении этого интервала осуществляется выборка мгновенных значений тока и напряжения, количество которых N определяется отношением интервала Т_а к интервалу дискретизации t_д (N=Т_а/t_д). Операция выборки повторяется периодически с периодом t_д, который определяет дискретность выдачи управляющих сигналов У₁ … У_q.In the process of implementing the operations of the proposed adaptation method, a digital processor 9 and a memory unit 10 are involved. The memory unit 10 sequentially stores the sets of instantaneous values of currents and voltages corresponding to a certain time interval for the analysis of distance protection and a fault locator. As a rule, the time interval is chosen equal to the period of the power frequency (f = 50 Hz) and corresponds to T _a = 20 ms. During this interval, the instantaneous values of current and voltage are sampled, the number of which N is determined by the ratio of the interval T _a to the sampling interval t _d (N = T _a / t _d ). The sampling operation is repeated periodically with a period t _d , which determines the discreteness of the issuance of control signals U ₁ ... U _q .

Взаимодействуя с блоком памяти 10, цифровой процессор 9 выполняет операции, требуемые для реализации способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения:Interacting with the memory unit 10, the digital processor 9 performs the operations required to implement the method for adapting distance protection and fault location locator:

1. Фильтрацию мгновенных значений токов и напряжений, полученных в интервале Т_а, для формирования результирующих комплексных значений фазных, а также симметричных составляющих токов (напряжений), других величин, характеризующих показатели качества электроэнергии. Для операций цифровой обработки сигналов может быть выбран алгоритм дискретного преобразования Фурье или другие алгоритмы. Как указывалось ранее для получения оценок параметров качества электрической энергии могут привлекаться специальные устройства контроля качества электроэнергии.1. Filtration of instantaneous values of currents and voltages obtained in the interval T _a , for the formation of the resulting complex values of phase, as well as symmetrical components of currents (voltages), other quantities characterizing indicators of the quality of electricity. For digital signal processing operations, a discrete Fourier transform algorithm or other algorithms can be selected. As mentioned earlier, special power quality control devices can be used to obtain estimates of the quality parameters of electrical energy.

2. Получение значений активных и реактивных сопротивлений на основе комплексных значений фазных токов и напряжений, а также их симметричных составляющих. Осуществление многофазных измерений (реализация многофазных дистанционных органов релейной защиты) может выполняться по различным методам, например, [Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей: учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат. 1984. стр. 419-425.] с последующим взятием реальной (активная) и мнимой (реактивная) составляющих комплексного сопротивления.2. Obtaining the values of active and reactive resistances based on the complex values of phase currents and voltages, as well as their symmetrical components. The implementation of multiphase measurements (the implementation of multiphase remote control relay protection) can be carried out by various methods, for example, [Fedoseev A.M. Relay protection of electrical power systems. Relay protection of networks: textbook. Manual for universities. - M .: Energoatomizdat. 1984. pp. 419-425.] Followed by taking the real (active) and imaginary (reactive) components of the complex resistance.

3. Определение расстояний от места установки защиты до места короткого замыкания на основе текущих замеров активных и реактивных сопротивлений, а также реализации одного (или нескольких) способов определения места повреждения [например, Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи/ Под. ред. В.А. Шуина. - М.: Энергоатомиздат. 2003. 272 с.]. Оценки расстояний для дистанционной защиты могут быть получены путем соотношения (деления) замеренных активных и реактивных сопротивлений на удельные активные и реактивные сопротивления, характеризующие конкретную ЛЭП и ее участки.3. Determination of the distances from the protection installation site to the short circuit site based on current measurements of active and reactive resistances, as well as the implementation of one (or several) methods for determining the location of damage [for example, Arzhannikov E.A., Lukoyanov V.Yu., Misrikhanov M .SH. Determination of the location of a short circuit on high-voltage power lines / Under. ed. V.A. Shuin. - M .: Energoatomizdat. 2003. 272 s.]. Distance estimates for distance protection can be obtained by the ratio (division) of the measured active and reactive resistances into specific active and reactive resistances that characterize a specific power transmission line and its sections.

4. Адаптацию дистанционной защиты и определителя места повреждения ЛЭП путем корректировки полученных расстояний на величину ошибки e (из-за нарушений качества электроэнергии) и ΔL_омп (выражение (1)), заблаговременно сформированных по результатам имитационного моделирования и хранящихся в блоке памяти 10. Корректировка результатов ОМП осуществляется для повышения точности оценки расстояния до повреждения.4. Adaptation of distance protection and power transmission line fault locator by correcting the obtained distances by the value of the error e (due to violations of the power quality) and ΔL _omp (expression (1)), formed in advance based on the results of simulation modeling and stored in the memory unit 10. Correction OMP results are carried out to improve the accuracy of estimating the distance to damage.

5. Сравнение результирующих расстояний, соответствующих многофазным измерениям (дистанционным органам защиты), с уставлками зон дистанционной защиты. Временные параметры зонного сравнения с уставками обеспечиваются программным способом. Принципы выбора уставок, исходя из расчета расстояния, а также временные параметры обоснованы, например, в [Фабрикант В.Л. Дистанционная защита: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Высш. Школа. 1978. стр. 19 - 25]. Результаты сравнения, осуществляемого цифровым процессором 9, преобразуются в выходные сигналы У₁ … У_q устройства цифровой релейной защиты, которые должны в том числе обеспечить отключение поврежденного элемента электрической сети.5. Comparison of the resulting distances corresponding to multiphase measurements (distance protection elements) with the settings of the distance protection zones. The timing parameters of the zone comparison with the setpoints are provided by software. The principles of choosing the settings, based on the calculation of the distance, as well as the time parameters are justified, for example, in [VL Fabrikant. Distance protection: Textbook. Manual for universities. - M .: Higher. School. 1978. pp. 19 - 25]. The results of the comparison carried out by the digital processor 9 are converted into output signals U ₁ ... U _{q of} the digital relay protection device, which should, among other things, ensure the disconnection of the damaged element of the electrical network.

Таким образом, на основе текущей информации о входных токах и напряжениях, оценок показателей качества, реализуемых в устройствах контроля показателей качества электроэнергии, входных сигналах X₁ … X_k вычислительное устройство 6 вырабатывает необходимые решения в соответствии с предлагаемым способом адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели, характеризуемые выходными сигналами У₁ … У_q, а также более точным расчетом расстояния до повреждения.Thus, on the basis of current information about input currents and voltages, estimates of quality indicators implemented in devices for monitoring power quality indicators, input signals X ₁ ... X _{k, the} computing device 6 develops the necessary solutions in accordance with the proposed method of adapting distance protection and fault locator power lines using its model, characterized by output signals U ₁ ... U _q , as well as a more accurate calculation of the distance to damage.

Следует отметить, что предлагаемый способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели обеспечивает повышение точности определения места повреждения за счет компенсации ошибок расчета расстояния до повреждения из-за нарушений качества электроэнергии.It should be noted that the proposed method for adapting distance protection and a power transmission line fault locator using its model provides an increase in the accuracy of determining the fault location by compensating for errors in calculating the distance to damage due to power quality violations.

Claims (1)

Способ адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели, согласно которому измеряют аварийные токи и напряжения, выполняют итерационные операции с моделью линии электропередачи и по результатам итерационных операций вводят корректировки в дистанционной защите и определителе места повреждения линии электропередачи, причем итерационные операции с моделью производят заблаговременно путем имитации повреждений в различных точках линии электропередачи и определения места повреждения согласно способу определения места повреждения или дистанционной защиты, вычисляют разность расстояний между имитируемым местом повреждения и определенным согласно реализованному способу определения места повреждения или дистанционной защиты и используют полученную разность в качестве корректирующих коэффициентов, а адаптацию дистанционной защиты и определителя места повреждения осуществляют путем реализации способа дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи в результате короткого замыкания на линии электропередачи с последующей корректировкой результатов на основе полученных заблаговременно корректирующих коэффициентов, отличающийся тем, что по результатам имитаций определяют токи и напряжения на конце (концах) линии электропередачи не только при повреждениях в различных точках линии электропередачи, но и при различных значениях показателей качества электрической энергии, при адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения оценивают показатели качества электроэнергии на основе соответствующих приборов контроля качества, полученные заблаговременно корректирующие коэффициенты формируют с учетом влияния показателей качества электроэнергии на точность определения места повреждения линии электропередачи дистанционной защитой или определителя места повреждения, а выбор корректирующих коэффициентов при реализации способа адаптации дистанционной защиты и определителя места повреждения линии электропередачи с использованием ее модели осуществляют с учетом оцененных показателей качества электроэнергии.A method for adapting distance protection and a power line fault locator using its model, according to which emergency currents and voltages are measured, iterative operations are performed with the power line model and, based on the results of iterative operations, corrections are introduced in the distance protection and a power line fault locator, and iterative operations the model is carried out in advance by simulating damage at various points of the power transmission line and determining the location of the damage according to the method for determining the location of damage or distance protection, calculating the difference in distances between the simulated location of damage and determined according to the implemented method for determining the location of damage or distance protection, and using the obtained difference as corrective coefficients, and the adaptation of distance protection and a fault location locator is carried out by implementing a distance protection method and a locator i places of damage to the power transmission line as a result of a short circuit on the power transmission line with subsequent correction of the results based on the correction factors obtained in advance, characterized in that currents and voltages at the end (ends) of the power transmission line are determined based on the results of simulations not only in case of damage at various points of the power transmission line , but also at different values of the quality indicators of electrical energy, when adapting distance protection and a fault locator, the indicators of the quality of electricity are estimated on the basis of the corresponding quality control devices, the corrective factors obtained in advance are formed taking into account the influence of the indicators of the quality of electricity on the accuracy of determining the location of damage to the power transmission line by distance protection or a fault location locator, and the choice of correction coefficients when implementing the distance protection adaptation method and a line fault location locator and power transmissions using its model are carried out taking into account the estimated power quality indicators.

Images