Комбинированная релейная защита от замыканий на землю в электросетях 6–10 кВ

Цель работы – анализ технических решений по комбинированным системам релейной защиты от замыканий на землю в распределительных электросетях 6–10 кВ. Для объектов электрических сетей напряжением 6–10 кВ были использованы простые виды релейной защиты: максимальная токовая защита и токовая отсечка. С помощью сравнительного анализа были изучены наиболее распространенные алгоритмы для релейных защит от однофазных замыканий на землю. Метод моделирования позволил составить схему автоматического включения резерва. Построены алгоритмы работы релейной защиты и автоматики, при этом были учтены свойства участка электрической сети и особенности возможных режимов работы. В электросетях 6–10 кВ установлен рост повреждаемости кабельных линий с устаревшей ослабленной изоляцией. Определено, что длительная работа сети при однофазном замыкании на землю не допускается, поскольку возможны двойные замыкания на землю вследствие увеличения напряжения неповрежденных фаз относительно земли в √3 раз. Выполненные расчеты по оценке селективности и чувствительности токовой защиты селективной нулевой последовательности показали на ограниченное применение (из-за недостаточной чувствительности) этой защиты от однофазных замыканий на землю в ряде случаев. Исследованы преимущества схемных решений, когда в качестве пусковых органов защиты используются электромагнитные и индукционные реле, а в качестве логических элементов – современные малогабаритные элементы в виде микросхем с электронной обвязкой. Установлено, что предложенные решения могут быть использованы организациями энергосбыта для повышения надежности и безаварийности распределительных сетей 6–10 кВ с минимальными капиталовложениями в систему релейной защиты. Представленный анализ систем и устройств релейных защит от однофазных замыканий на землю позволяет заключить, что наиболее проблемными являются электросети с изолированной нейтралью. Использование упрощенных схемных решений комбинированных систем защиты позволит увеличить ремонтопригодность, упростить обслуживание устройств релейной защиты и автоматики за счет их открытости.

1. Abdelaziz A. Y., Ibrahim A. M., Mansour M. M., Talaat H. E. Modern approaches for protection of series compensated transmission lines // Electrical Power Systems Research. 2005. Vol. 75. Iss. 1. P. 85–98. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2004.10.016.

2. Hewitson L., Brown M., Balakrishnan R. Practical power systems protection. Oxford: Burlington, 2018. 288 р.

3. Prévé C. Protection of electrical networks. Chippenham: Antony Rowe Ltd, 2006. 276 р.

4. Brahma S. M., Girgis A. A. Fault location on a transmission line using synchronized voltage measurements // IEEE Transactions on Power Delivery. 2004. Vol. 19. Iss. 4. P. 1619–1622. https://doi.org/10.1109/ TPWRD.2003.822532.

5. Das B., Reddy J. V. Fuzzy-Logic-Based fault classification scheme for digital distance protection // IEEE Transactions on Power Delivery. 2005. Vol. 20. Iss. 2. P. 609– 616. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2004.834294.

6. Babu K. V., Tripathy M., Singh A. K. Recent techniques used in transmission line protection: a review // International Journal of Engineering, Science and Technology. 2011. Vol. 3. No. 3. Р. 73–80. https://doi. org/10.4314/ijest.v3i3.68416.

7. Blackburn J. L., Domin T. J. Protective relaying: principles and applications. Paris: CRC Press, 2016. 647 р.

8. Илюшин П. В. Особенности реализации делительной автоматики на генерирующих установках объектов распределенной генерации // Релейная защита и автоматика энергосистем 2017: матер. междунар. выставки и конф. (г. Санкт-Петербург, 25–28 апреля 2017 г.). СПб., 2017. С. 18–25.

9. Barsali S., Ceraolo M., Pelacchi P., Poli D. Control techniques of dispersed generators to improve the continuity of electricity supply // IEEE Power Engineering Society Winter Meeting: Conference Proceedings (New York, 27–31 January 2002). New York: IEEE, 2002. Vol. 2. P. 789–794. https://doi.org/10.1109/PESW.2002.985115.

10. Илюшин П. В., Королев Я. М., Симонов А. В. Комплексный подход к моделированию устройств РЗ и ПА, расчету уставок и анализу правильности их работы // Релейная защита и автоматизация. 2017. № 3. С. 13–19.

11. Sachdev M. S., Das R., Apostolov A., Holbach J., Sidhu T., Appleyard J. C., et al. Understanding microprocessor-based technology applied to relaying // IEEE PES Power System Relaying Committee. 2004. Vol. 2. P. 54–60.

12. Coury D. V., Oleskovicz M., Aggarwal R. K. An ANN routine for fault detection, classification, and location in transmission lines // Electric Power Components and Systems. 2002. Vol. 30. Iss. 11. Р. 1137–1149. https://doi.org/10.1080/15325000290085433.

13. Silva K. M., Neves W. L. A., Souza B. A. Distance protection using a wavelet-based filtering algorithm // Elecrical Power Systems Research. 2010. Vol. 80. Iss. 1. P. 84–90. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2009.08.012.

14. Pradhan A. K. Intelligent techniques for transmission line fault classification // Computational Intelligence in Power Engineering. Studies in Computational Intelligence / eds. B. K. Panigrahi, A. Abraham, S. Das. Vol. 302. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010. https://doi.org/ 10.1007/978-3-642-14013-6_3.

15. Martin F., Aguado J. A. Wavelet-based ANN approach for transmission line protection // IEEE Transactions on Power Delivery. 2003. Vol. 18. Iss. 4. P. 1572–1574. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2003.817523.

16. Novosel D., Bachmann B., Hart D., Hu Yi, Saha M. M. Algorithms for locating faults on series compensated lines using neural network and deterministic methods // IEEE Transactions on Power Delivery. 1996. Vol. 11. Iss. 4. P. 1728–1736. https://doi.org/10.1109/61.544250.

17. Kezunović M., Rikalo I., Šobajić D. J. High-speed fault detection and classification with neural nets // Electric Power Systems Research. 1995. Vol. 34. Iss. 2. P. 109– 116. https://doi.org/10.1016/0378-7796(95)00962-X.

18. Gurevich V. T. Technological advance in relay protection: dangerous tendencies // Електротехніка i Електромеханіка. 2012. No. 2. P. 33–37.

19. Coury D. V., Jorge D. C. Artificial neural network approach to distance protection of transmission lines // IEEE Transactions on Power Delivery. 1998. Vol. 13. Iss. 1. P. 102–108. https://doi.org/108.10.1109/61.660861.

20. Bansal B. R. Power system protection in smart grid environment / 1st Edition. Boca Raton: CRC Press, 2019. 636 р. https://doi.org/10.1201/9780429401756.

21. Eissa M. M., Masoud M. A novel digital distance relaying technique for transmission line protection // IEEE Transactions on Power Delivery. 2001. Vol. 16. Iss. 3. P. 380–384. https://doi.org/10.1109/61.924814.

22. Варганов П. Г., Паршиков Н. В., Иванов Н. А., Юрнова А. К. Система непрерывной диагностики электромеханический панелей РЖД для обеспечения наблюдаемости и повышения надежности их работы // Релейная защита и автоматика энергосистем 2017: матер. междунар. выставки и конф. (г. Санкт-Петербург, 25–28 апреля 2017 г.). СПб., 2017. С. 850–853.

23. Дунаев В. Ю. Новый способ надежной защиты шин среднего напряжения // Релейная защита и автоматика энергосистем 2017: матер. междунар. выставки и конф. (г. Санкт-Петербург, 25–28 апреля 2017 г.). СПб., 2017. С. 142–152.

24. Gurevich V. Electronic devices on discrete components for industrial and power engineering. Boca Raton: CRC Press, 2008. 432 р.