Журнал «Релейная защита и автоматизация» №2 (15) 2014

Ж У РН А Л Н ЕКО М М ЕРЧ Е С КО ГО П А Р Т Н ЕР С Т ВА « СОД ЕЙ С Т В И Е РА З В И Т И Ю Р Е Л Е Й Н О Й З А Щ И Т Ы , А В Т О М АТ И К И И У П РА В Л Е Н И Я В ЭЛ Е К Т Р ОЭ Н Е Р Г Е Т И К Е »

Н А У Ч Н О - П РА К Т И Ч Е С К О Е И З Д А Н И Е

Тема номера: ОМП и РАС в электрических сетях 6-750 кВ – «эра» отечественных приборов, каналы связи, виды погрешностей, опыт и особенности ОМП в Тюменской энергосистеме, применение РАС для мониторинга технологических нарушений | Поведение РЗ при восстановлении ЭЭС | Анализ работы МПустройств РЗА | О выборе параметров локального МП-УРОВ | Набор проектной документации РЗА для ЦПС | Контроль и измерение изоляции в сети оперативного постоянного тока 220 В | К 100-летию М.Г. Кобленца № 02 (15) | Июнь | 2014

«Релейная защита и автоматизация» – научно-практическое издание. №02 (15), 2014 год, июнь. Периодичность: 4 раза в год. Тираж: 5000 экз., заказ №14662 Дата выхода в свет: 26.05.2014 Подписной индекс: 43141 (Объединенный каталог «ПРЕССА РОССИИ»). Цена: по каталогу. Печать: ООО «ПК «НН ПРЕСС», 428031, Россия, г. Чебоксары, пр-д Машиностроителей, д. 1с, тел.: 55-70-18, 28-26-00 Учредители журнала: Некоммерческое партнерство «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», Общество с ограниченной ответственностью «Рекламно‑издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», Белотелов Алексей Константинович. Издатель: ООО «Рекламно‑издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике» (ООО «РИЦ «СРЗАУ»). Адрес: 428003, Россия, Чувашская Республика, г. Чебоксары, пр-кт И. Яковлева, 3, www.srzau-ric.ru Учредители издательства: ООО НПП «ЭКРА», ООО «НПП Бреслер», ООО «НПП «Динамика», ЗАО «ОРЗАУМ», Белотелов Алексей Константинович. Редакция: Главный редактор: Белотелов Алексей Константинович, к.т.н., президент НП «СРЗАУ», тел.: 8-963-787-96-05, e-mail: info@srzau-np.ru Выпускающий редактор: Иванова Наталия Анатольевна, тел.: (8352) 226-394, 226‑395, e-mail: ina@srzau-ric.ru. Дизайн и верстка: Бибикова И.Ю., e-mail: design@srzau-ric.ru

Состав редакционной коллегии: Арцишевский Ян Леонардович, к.т.н., МЭИ (Технический университет); Дорохин Евгений Георгиевич; Журавлев Евгений Константинович, ОАО «Ивэлектроналадка»; Илюшин Павел Владимирович, к.т.н., ЗАО «Техническая инспекция ЕЭС»; Караулов Александр Александрович, ОАО «ВНИИАЭС»; Козлов Владимир Николаевич, к.т.н., ООО «НПП Бреслер»; Лачугин Владимир Федорович, к.т.н., ОАО «ЭНИН»; Левиуш Александр Ильич, д.т.н., профессор; Любарский Дмитрий Романович, д.т.н., ОАО «Институт «Энергосетьпроект»; Маргулян Александр Михайлович, ЗАО «НОВИНТЕХ»; Нагай Владимир Иванович, д.т.н., профессор, Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова; Орлов Юрий Николаевич, ОАО «Фирма ОРГРЭС»; Петров Сергей Яковлевич, ЗАО «ОРЗАУМ»; Пуляев Виктор Иванович, ОАО «ФСК ЕЭС» – заместитель главного редактора; Шевцов Виктор Митрофанович, к.т.н., профессор, член СИГРЭ, Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова; Шуин Владимир Александрович, д.т.н., профессор, Ивановский государственный энергетический университет. Редакция не несет ответственности за достоверность рекламных материалов. Рекламируемая продукция подлежит обязательной сертификации и лицензированию. Перепечатка, цитирование и копирование размещенных в журнале публикаций допускается только со ссылкой на издание.

Регистрационное свидетельство ПИ № ФС77-44249 от 15.03.2011 г., выданное Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).

научно‑практическое издание

Уважаемые читатели журнала! Представляю очередной номер журнала «РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ». Настоящий номер посвящен теме определения мест повреждений (ОМП) и регистрации аварийных событий (РАС) в электрических сетях 6-750 кВ. В научнопрактических публикациях отражен почти 60-летний путь развития ОМП в России. Представлены последние методические и аппаратные разработки отечественных компаний по тематике ОМП и РАС. Не обойдены вниманием и другие темы, касающиеся актуальных вопросов разработки, внедрения и эксплуатации систем РЗА, ПА и АСУ ТП. Среди них хочу обратить внимание читателей на статью М.И. Успенского и В.Н. Козлова о роли релейной защиты при восстановлении электроэнергетической системы. А статья ОРГРЭС и ФСК, содержащая анализ работы микропроцессорных устройств РЗА, заинтересует как производителей этих устройств, так и специалистов проектных и эксплуатационных организаций. В подрубрике «В помощь проектировщику» интересна публикация фирмы «Альстом» о составе проектной документации РЗА цифровой подстанции. На этот раз историческая публикация посвящена 100-летию талантливого ученого в области электроаппаратостроения М.Г. Кобленца. В следующем номере возобновим публикации А.И. Левиуша об отечественных устройствах РЗА. Редакция журнала ждет от читателей и специалистов откликов и публикаций на волнующие вас темы. С уважением и надеждой на плодотворное сотрудничество, Главный редактор Алексей Белотелов.

1

CОДЕРЖАНИЕ:

стр.

• Колонка редактора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 01

1. События:

• В Чебоксарах открыт «Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 06 • Предложения для генерации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 07 • Новые возможности цифровых релейных защит . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 08 • Калейдоскоп . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 09

2. Наука:

Релейная защита: • Успенский М.И., Козлов В.Н. Поведение релейной защиты при восстановлении ЭЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3. Практика:

РЗА: • Кузьмичев В.А., Коновалова Е.В., Захаренков А.Ю., Сахаров С.Н., Балуев А.В. Анализ работы микропроцессорных устройств РЗА в ЕНЭС России . . . . . . 14 • Г уревич В.И. Снижение уязвимости микропроцессорных устройств релейной защиты: Ответы на вопросы специалистов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 • Зайцев Б.С. Требования к современному проверочному оборудованию. Источники напряжения. Дискретные входы и выходы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 В помощь проектировщику: • Малый А.П., Шурупов А.А., Дони Н.А., Кочкин Н.А., Карсаков В.Г. Выбор параметров локального микропроцессорного УРОВ . . . . . . . . . . . . . 30 • Б оталов Е.В., Чулков А.А. О проектной документации системы РЗА цифровой ПС . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4. Тема номера – ОМП и РАС:

ОМП: • Б елотелов А.К. Из истории ОМП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 • Лукоянов В.Ю. Эра отечественных приборов ОМП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 • Козлов В.Н., Павлов А.О., Бычков Ю.В. Развитие микропроцессорных средств определения места повреждения на линиях электропередачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

научно‑практическое издание

3

CОДЕРЖАНИЕ:

стр.

• Б алясников А.Г., Ермаков К.И. Организация каналов связи в системах определения места повреждения . . . . . .50 • Е фремов В.А. Виды погрешностей ОМП и их влияние на точность замера . . . . . . . . 54 • Юшманов П.А. Опыт и особенности определения места повреждения на высоковольтных линиях электропередачи в Тюменской энергосистеме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 • К узнецов А.А. Одностороннее или двустороннее ОМП? Точка зрения . . . . . . . . . . . . . 64 РАС: • Г лезеров С.Н., Ундольский А.А. Опыт применения регистраторов аварийных событий для мониторинга технологических нарушений на объектах электросетевой компании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Д олгих Н.Е. Контроль и осциллографирование работы приемопередатчика и состояния высокочастотного тракта регистратором аварийных событий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• С авельев А.Л. Синхронные векторные измерения как функция РАС . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Т раулько В.Е. Новый конструктив регистраторов аварийных событий «НЕВА-РАС» . . .

65

70 72 73

СОПТ: • А лимов Ю.Н., Быков К.В., Галкин И.А., Малышев А.Б. Особенности контроля и измерения изоляции в сети оперативного постоянного тока напряжением 220 В . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

5. История:

• Т алантливому ученому, конструктору и педагогу в области электроаппаратостроения Кобленцу М.Г. – 100 лет . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

6. Требования к оформлению статей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 • Об издании русскоязычного варианта книги Е. Барканса и Д. Жалостибы «Защита от развалов и восстановление энергосистем» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4

02 /Июнь 2014

Инновационные решения систем контроля сопротивления изоляции info@bender-ru.com www.bender-ru.com

BENDER Group

СОБЫТИЯ

В Чебоксарах открыт «Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики» В марте 2014 года по решению Учредителя – общества с ограниченной ответственностью «НПП Бреслер» – и на основании Лицензии на право ведения образовательной деятельности, выданной Министерством образования и молодежной политики Чувашской Республики №1236 от 11.03.2014 г., в Чебоксарах открылось новое Негосударственное образовательное учреждение с правом реализации образовательных программ дополнительного профессионального образования «Институт повышения квалификации специалистов релейной защиты и автоматики» (НОУ ДПО «ИПК РЗА», далее – ИПК РЗА).

Релейная защита сегодня представляет собой обширную систему взаимосвязанных и слаженно действующих аппаратных и программных средств. Техническое совершенство и надежность этой уникальной по структуре и надежности системы зависит от всех специалистов, причастных к разработке, изготовлению, проектированию, монтажу, наладке, ремонту и эксплуатации как отдельных элементов, так и всей системы релейной защиты в целом. Поэтому деятельность ИПК РЗА направлена на повышение квалификации работников, занятых в этой чрезвычайно важной и интеллектуально насыщенной области электроэнергетики. Для выполнения этой задачи ИПК РЗА осуществляет образовательную деятельность путем организации курсов, лекций, семинаров, практических занятий, производственного обучения, практики и стажировок.

6

02 /Июнь 2014

Повышение квалификации осуществляется с использованием различных форм обучения: очной, заочной, очно-заочной, экстерната, выездной на объектах заказчика; возможно сочетание различных форм обучения. Слушателям, освоившим программу обучения, выдается Удостоверение о повышении квалификации установленного образца в соответствии с новым Законом «Об образовании в Российской Федерации» №273-ФЗ. Объем учебной нагрузки по каждой из 27 образовательных программ – 72 часа. Обучение в ИПК РЗА проводится в современных, хорошо оснащенных помещениях для лекций и практических занятий, с использованием библиотеки учебно-методической и технической литературы. Курс обучения проходит на современном технологическом оборудовании. Лекционные, лабораторные и практические занятия проводятся ведущими специалистами ООО «НПП Бреслер», ООО НПП «Динамика», ООО «ЧЭТА», ООО «ИСЕРВ» и других предприятий города Чебоксары, имеющими солидный опыт преподавания. Руководит институтом известный специалист в области релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем – доктор технических наук Александр Витальевич Булычев – профессор с 27-летним научно-педагогическим стажем, автор более 150 научных работ и 10 книг по различным разделам РЗА. Высокий научно-технический потен-

циал ИПК РЗА определяется квалификацией преподавателей, которые в области РЗА являются признанными специалистами, авторами книг, изобретений, научно-технических статей и докладов: 11 из них имеют ученые степени доктора и кандидата технических наук. Среди них: к.т.н. Козлов Владимир Николаевич, к.т.н. Димитриев Владимир Николаевич, к.т.н. Ильин Владимир Алексеевич и другие специалисты-преподаватели высшей квалификации. Компетентность, новаторский подход к решению задач обучения, всесторонняя эрудиция, этичное и внимательное отношение к слушателям присущи всем преподавателям ИПК РЗА. Это является прекрасной базой для повышения квалификации слушателей курсов, и поэтому достигаемый уровень подготовки в ИПК РЗА полностью удовлетворит работодателей. Коллектив ИПК РЗА надеется на развитие долговременного взаимовыгодного сотрудничества с предприятиями отрасли и, в свою очередь, гарантирует достаточный уровень при повышении квалификации специалистов, сохраняя свою репутацию как один из наиболее важных активов. Администрация института с благодарностью рассмотрит все предложения и готова обсудить различные варианты сотрудничества. Более полная информация размещена на сайте www.ipk-rza.ru и, кроме этого, может быть направлена по запросам на электронную почту (ipk@bresler.ru или info@ipk-rza.ru). Вопросы можно задать по телефону: 8 (8352) 459 191.

СОБЫТИЯ

Выставки и конференции

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ С 15 по 17 апреля 2014 года на НПП «ЭКРА» прошла Научно-техническая конференция «Электротехнические устройства и системы для объектов генерации» (далее – конференция). В ее работе приняли участие более 100 представителей предприятий электроэнергетики практически из всех регионов России, а также из Казахстана и Белоруссии. Среди них – специалисты ОАО «СО ЕЭС», ОАО «РусГидро», ОАО «Концерн Росэнергоатом», территориальных генерирующих компаний, проектных организаций, промышленных предприятий, монтажноналадочных организаций и представители ряда российских вузов.

Конференция открылась приветственным словом Технического директора НПП «ЭКРА» Александра Михайловича Наумова с последующей демонстрацией нового фильма о предприятии. Директор по развитию Владимир Александрович Наумов в своем выступлении рассказал о технических решениях НПП «ЭКРА» для генерирующих объектов.

В выступлениях ведущих специалистов предприятия были освещены вопросы релейной защиты и автоматики (РЗА) станционного оборудования и предложены типовые решения. Специалисты НПП «ЭКРА» также рассказали о новых разработках в области противоаварийной автоматики (ПА), системах собственных нужд и вторичной коммутации

научно‑практическое издание

на электростанциях. Кроме этого были сделаны доклады о разработанном типовом техническом проекте системы оперативного постоянного тока для АЭС и опыте проектирования шкафов для АЭС, предложены энергоэффективные решения для «малой генерации». Начальник ЭТЛ Кировской ТЭЦ-3 Кировского филиала ОАО «ТГК-5» А.В. Богомолов поделился опытом внедрения шкафов защит блока генератор-трансформатор газотурбинных установок, разработанных на предприятии. Особое внимание участников конференции привлекла on-line демонстрация процесса тестирования устройств РЗ и ПА с использованием цифровой модели энергосистемы в режиме реального времени. Участникам конференции было представлено мобильное оборудование компании OMICRON для испытаний силовых выключателей, трансформаторов тока и напряжения, а также для автоматизации проверок РЗА. Для участников конференции была организована экскурсия по предприятию, в ходе которой они ознакомились с технологиями производства микропроцессорных терминалов и шкафов РЗА. По окончании блока докладов гости предприятия смогли свободно пообщаться со специалистами НПП «ЭКРА» и более подробно обсудить вопросы возникшие как в процессе проектирования объектов, так и при эксплуатации установленного оборудования. Участниками конференции были отмечены высокий уровень организации и информационная насыщенность мероприятия.

7

СОБЫТИЯ

Выставки и конференции

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЦИФРОВЫХ РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ Под таким названием прошла конференция, организованная компанией «Исследовательский центр «Бреслер» («ИЦ «Бреслер»), которая стала значимым событием для российского релейного сообщества.

В этот раз компания решила нарушить традицию проведения корпоративной конференции в месте расположения предприятия, в г. Чебоксары, и провела ее в г. Москва с 16 по 17 апреля 2014 года. Судя по результатам работы, такое решение себя оправдало. В работе конференции приняли участие более 245 специалистов проектных, инжиниринговых и эксплуатационных организаций ТЭК России и стран СНГ. Стоит отметить хорошую организацию проведения конференции. Компания «высадила» в Москве многочисленный «десант» своих ведущих специалистов и маркетологов. Хорошим дополнением к конференции стала экспозиция, на которой были представлены последние разработки более 25-ти различных устройств и комплексов релейной защиты и автоматики (РЗА), противоаварийной автоматики (ПА), определения места повреждения (ОМП) и автоматизированных систем управления АСУ ТП. В демонстрационном классе были представлены разработанные специалистами «ИЦ «Бреслер» рабочие версии программных продуктов, в том числе: программный комплекс автоматизации работы электротехнических и смежных подразделений предприятий электроэнергетического комплекса «Служба РЗА», программа расчета параметров аварийных режимов электроэнергетических систем «ТКЗ++», программа автоматизированного расчета параметров срабатывания устройств РЗА «PSC».

8

02 /Июнь 2014

На открытии конференции с обзорным докладом об итогах работы компании, планах по объемам выпускаемой продукции и новых разработках выступил технический директор Владимир Сергеевич Шевелев. В своем докладе он отметил, что отсчет активной деятельности компании можно начинать с 2005 года, когда были осуществлены единичные поставки устройств РЗА на объекты энергетики. Дальнейший 8-летний период деятельности компании можно охарактеризовать как период гармоничного развития компании. В настоящее время «ИЦ «Бреслер» занимает лидирующие позиции среди отечественных компаний релестроения, осуществляющих поставки собственной продукции на объекты электроэнергетики, а существующая производственная база и современные технологии производства позволяют компании в полной мере удовлетворять потребности заказчиков при реконструкции и новом строительстве энергетических объектов России. Достигнутые успехи в значительной мере можно отнести на счет сложившегося коллектива высококвалифицированных специалистов, обеспечивающих высокотехнологичные разработки и производство широкой номенклатуры устройств и систем. Значимым показателем технологического совершенства производства является то обстоятельство, что из 400 сотрудников компании непосредственно на производстве задействовано только 50. В компании уделяется большое внимание обеспечению техни-

ческого совершенства и качества выпускаемой продукции, а также взаимоотношениям с заказчиками по обеспечению надежного функционирования поставляемой продукции на объектах электроэнергетики. Так, на предприятии хорошо поставлена претензионная работа, круглосуточно работает телефон «горячей линии». В своем выступлении В.С. Шевелев акцентировал внимание участников конференции на новых перспективных разработках, а также обозначил трудности, с которыми сталкивается при этом коллектив компании. В первый же день работы конференции вниманию участников были представлены еще порядка десяти обзорных докладов по отдельным направлениям и тематикам. Во второй день работа конференции была организована по 4-м секциям: «Комплекс РЗА 110-750 кВ», «Комплекс РЗА 0,4/6-35 кВ», «Автоматизация подстанций и программные продукты «ИЦ «Бреслер» и «Комплекс защит станционного оборудования». Надо сказать, что эта часть работы конференции прошла наиболее продуктивно, практически в формате круглого стола, где можно было задать вопросы и поучаствовать в дискуссиях. За два дня работы конференции ее участники узнали много нового о разработках «ИЦ «Бреслер»: это и цифровая подстанция, развитие новой платформы ТОР 300 и др. Было продемонстрировано интересное решение по централизованной защите для ПС 110-220 кВ. Эффективность проведения конференции можно определить как довольно высокую и взаимовыгодную как для производителя устройств РЗА, так и для заказчиков. В целом, прошедшая конференция показала, что «ИЦ «Бреслер» имеет все предпосылки для дальнейшего развития и закрепления лидирующего положения на рынке электроэнергетики. Белотелов А.К.

СОБЫТИЯ

Калейдоскоп

ОАО «РОССЕТИ»

ОАО «ФСК ЕЭС»

ООО «АНАЛИТИК-ТС»

О СОЗДАНИИ ЕВРАЗИЙСКОГО КОМИТЕТА МИРЭС

МЕЖДУНАРОДНЫЙ РЕВЕРС ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ВОЛЬТАМПЕРФАЗОМЕТР (ВАФ) ANCOM VAP НА ANDROID

Генеральный директор ОАО «Россети», вице-председатель – старший советник по региональному развитию Мирового энергетического совета (МИРЭС) Олег Бударгин обсудил 14 мая 2014 года в Ереване вопросы формирования Армянского Национального Комитета МИРЭС в рамках создания Евразийского комитета МИРЭС. В ходе рабочего визита в Армению глава «Россетей» встретился с министром энергетики и природных ресурсов Республики Армения Ервандом Захаряном и заместителем министра энергетики и природных ресурсов Республики Армения Арегом Галстяном. На встрече стороны затронули вопросы деятельности МИРЭС, а также договорились о формировании Национального Комитета Армении с целью формирования и укрепления профессиональных деловых связей и контактов между руководителями и специалистами энергетики всех стран. Кроме этого комитет станет площадкой для обмена опытом в области новых технологий и технических решений. Создание Евразийского комитета МИРЭС, в свою очередь, позволит принимать совместные решения геополитических, технологических, экономических, экологических и других задач в области топливно-энергетического комплекса. Ранее, в рамках 45-го заседания Электроэнергетического Совета СНГ, проводившегося 25 апреля 2014 года в г. Баку, участникам заседания было рекомендовано рассмотреть вопрос создания национальных комитетов МИРЭС в странах Евразийского региона. В настоящий момент в формировании национальных комитетов выразили заинтересованность Республика Таджикистан, Республика Молдова и Кыргызская Республика.

ФСК обеспечила возможность двухсторонней передачи электроэнергии между Россией и Финляндией через ПС 400 кВ «Выборгская» в Ленинградской области в объеме до 350 МВт. Финальные испытания были проведены по технической программе, разработанной НИИПТ. В частности, проверена готовность к использованию модернизированной аппаратуры и оценена возможность регулирования мощности вставки постоянного тока в реверсивном режиме – изменение нагрузки от 100 до 320 МВт, с остановками в точках с перетоками 100, 200, 320 МВт. Гендиректор филиала МЭС Северо-Запада В. Агеев отметил, что «запуск реверса – это результат многолетнего плодотворного международного сотрудничества в области энергетики. В основе идеи – экономическая целесообразность, в частности, низкая стоимость финской электроэнергии в определенные периоды года. Кроме того, возможность перетока электроэнергии из Финляндии в Ленинградскую энергосистему будет иметь высокую значимость в случае аварийных режимов на крупных энергообъектах либо при отключении станций». По словам гендиректора ОДУ Северо-Запада В. Синянского, благодаря вводу реверса российский рынок сбыта электроэнергии приобрел статус двухстороннего, что имеет большое значение в современном мире. Помимо этого проект внес значительный вклад в совершенствование работы диспетчеров ОДУ Северо-Запада, в развитие и укрепление позиции России на международном рынке сбыта электроэнергии.

научно‑практическое издание

ООО «Аналитик-ТС» предлагает мобильный автономный вольтамперфазометр (ВАФ) AnCom VAP для проверки схем РЗ и ПА, электросчетчиков и измерительных трансформаторов в условиях открытых распределительных устройств. Измерительные возможности: • Измерение фазовых сдвигов (± 0,5° при I>40 мА, ±1,5° при I=1…40 мА) между токами, напряжениями, токами и напряжениями (опорный канал UA или I A); • 3 измерительных входа по току (измерения без разрыва цепи) и 3 входа по напряжению; • Автоматически распознаваемые типы клещей 30А (AC), 800А (AC), 2000А (AC) и 200А (DC); • Отображение векторной диаграммы токов и напряжений 1-ой гармоники по трем фазам (гармонические искажения не влияют на результат измерений); • Измерение тока, напряжения и мощности – только на 1-ой гармонике, либо действующие значения (1...50 гармоники), дополнительные измеряемые параметры (в объеме ПКЭ), осциллограммы и временные диаграммы. Сервисные возможности: • Чемодан PELI для принадлежностей и удобная сумка на магнитах для крепления ВАФ к шкафу; • Сохранение и загрузка пользовательских настроек для каждой измерительной задачи; • Цветной сенсорный дисплей 7”: интерактивный индикатор + читалка для справочников; • Контроль параметров (min…max); • Сохранение результатов: E-mail, Google+, Google Диск, печать; • Приложения Google Play для инженераэлектрика, поиск информации и маршрута до объекта.

9

НАУКА

Релейная защита

Авторы: к.т.н. Успенский М.И.,

ПОВЕДЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ЭЭС

ИСЭиЭПС КНЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Россия,

к.т.н. Козлов В.Н., ООО «НПП Бреслер»,

УДК 621.316.925

RELAY PROTECTION BEHAVIOUR AT A POWER SYSTEM RESTORATION

г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: погашения в ЭЭС – явление редкое, но неизбежное, требующее быстрого восстановления электроснабжения потребителей. Среди проблем, усложняющих такое восстановление, заметный вклад вносят системы релейной защиты. В данной статье рассматриваются особенности поведения защиты и проблемы, связанные с ее работой при восстановлении ЭЭС. Ключевые слова: восстановление ЭЭС после аварии, релейная защита ЭЭС.

Ph.D Uspensky M.I., ISE&EPN KSC UD RAS, Syktyvkar, Russia, Ph.D Kozlov V.N., LLC «NPP Bresler», Cheboksary, Russia.

Abstract: power system blackouts appear seldom but occur inevitably, this phenomenon requires a fast restoration of a consumer electrical supply. Relay protection systems complicate the restoration process a lot. Peculiar features of the protection operation and possible challenges during the power system restoration are considered in the paper.

Keywords: power system restoration after blackouts, relay protection systems.

Как отмечалось в ряде работ, например [1-7], сложность структуры электроэнергетической системы (ЭЭС) и конечная надежность ее элементов приводят к нарушениям в системе, среди которых каскадные аварии являются наиболее тяжелыми. Такие аварии могут вызывать погашение большей части или даже всей ЭЭС. В этом случае важно восстановить работу системы и обеспечить потребителей электроэнергией как можно быстрее. Причем следует учесть ряд ограничений, например таких, как возможности генерации электроэнергии при запуске источников с нуля (дизель-генераторы, гидрогенераторы и т.п.), время пуска и набора мощности генерирующими агрегатами с тепловым приводом, состояние и пропускные способности сетей, величины и приоритеты нагрузок. В восстановлении ЭЭС играют важную роль и оказывают значительное влияние устройства релейной защиты и автоматики* (РЗА). Настоящая статья представляет, в определенной степени, обзор зарубежных материалов по рассматриваемой теме, дополненный некоторыми предложениями авторов. Авторы считают необходимым обратить внимание специалистов и на эту сторону восстановления ЭЭС. Изучение ежегодных нарушений при восстановлении в системах, о которых сообщает Североамериканский Совет по электрической надежности (NERC), за последнее десятилетие показывает, что 117 нарушений в ЭЭС сопровождались одной и более проблемами при восстановлении. Они распределились следующим образом [7]: Нарушения реактивного баланса, вызывавшие недовозбуждение генераторов, длительное перенапряжение и коммутации конденсаторов/реакторов.

23

Небаланс активной мощности, включая реакцию на внезапные набросы нагрузки и частотную разгрузку. Неадекватная координация нагрузки и генерации, включая недостаточность холодного резерва, проблемы с операциями по переключениям, перегрузками и координацией в диспетчерских центрах. Несоответствие контроля и управления, включая сложности со связью, с получением данных и выдачей управляющих сигналов системой SCADA, с компьютерной перегрузкой, с дисплейными ошибками, с системами моделирования и с определением статуса ЭЭС. Проблемы с системами защиты, включая взаимосвязанные схемы, синхронизацию и контроль синхронизации, состояние фазных углов и проблемы с другими типами защит. Истощение источников хранения энергии, включая низкое давление сжатого воздуха/газа и разряженные аккумуляторы. Несоответствие плана восстановления ЭЭС, включая недостатки запланированной процедуры, ее устаревание, ее отсутствие, неадекватное обучение, и недостаток стандартного словаря связи.

11

29

56

15

20

41

Как и в нормальном режиме, при восстановлении должны выполняться требования к защите по чувствительности, селективности, быстродействию и надежности [8]. С одной стороны, нельзя выполнить 100% защиту. Более того, уровень защиты среди других показателей определяется и ограничивается экономическими соображениями [9]. Глубокие погашения случаются довольно

* Называя защиту релейной, мы подразумеваем не только электромеханические реле, но также и полупроводниковые, цифровые и компьютерные системы защиты.

10

02 /Июнь 2014

НАУКА

Релейная защита

редко, что и урезает меры по противодействию им. Однако с ростом сложности ЭЭС вероятность таких событий возрастает. С другой – при восстановлении ЭЭС ее оборудование попадает в такие режимы, которые не предусмотрены областью ее рабочих процессов. Они могут характеризоваться как малыми ресурсами генерации с недостаточной реактивной мощностью, либо, напротив, большими ресурсами крупных электростанций при недостаточной нагрузке для работы в устойчивом режиме. Несмотря на редкость появления глубоких погашений, экономические последствия от них столь велики, что только надежда экономистов на «авось» является одной из причин недостаточного внимания к ним. Приведем для примера экономические последствия трех случаев из мировой практики [10]. Бразилия, 21.01.2002 г. 3,07 млн $ Россия, г. Москва, 1 млрд $ 25.05.2005 г. США и Канада, от 7 до 10 млрд $ 14.08.2003 г. В процессе восстановления важно поддерживать динамическую и статическую устойчивость режима, а также ограничивать броски переходного напряжения при коммутациях до допустимого уровня, чтобы не нанести урон электротехническому оборудованию системы. Однако следует также учитывать, что некоторые режимы при восстановлении могут создавать псевдоаварийный сценарий, что будет приводить к ложному срабатыванию РЗА и повторному переподключению восстанавливаемой ЭЭС, а иногда и к препятствию процесса восстановления. Возможны также режимы, при которых величина тока короткого замыкания (к.з.) недостаточна для обнаружения повреждения устройствами РЗА и длительное протекание тока к.з. может привести к дополнительным повреждениям оборудования. Таким образом, очень важно иметь ясное представление о поведении релейной защиты в процессе восстановления ЭЭС. В любом случае восстановление начинается с системы оперативного тока отдельных станций и подстанций с целью восстановить питание их основного обо-

рудования и устройств РЗА. К основному оборудованию ЭЭС относятся генераторы, трансформаторы и линии передачи. Рассмотрим особенности функционирования их защит в ходе восстановления ЭЭС: Линии электропередачи. Как выше отмечалось, реконфигурация ЭЭС при восстановлении может привести к снижению токов к.з., к существенному небалансу мощности и снижению напряжения. Подобные причины могут вызвать следующие последствия: • Недостаточность тока к.з. для срабатывания защиты и невозможность обнаружения повреждения линии.

• Ток удаленного к.з. на землю может приводить к неселективному срабатыванию и усложняет процесс восстановления.

• Восстановление неповрежденных линий сети может создавать проблемы из-за больших нагрузок. Это следует учесть в значениях уставок защит при восстановлении ЭЭС. Наиболее сложно при восстановлении поведение дистанционных защит. Во многих ложных срабатываниях при каскадных авариях такие защиты выполняли отключение линии из-за условий большой нагрузки и снижения напряжения, которые проявлялись как снижение импеданса в зоне III дистанционной защиты. Таким образом, защита отключает линию, полагая наличие нарушения, в то время как в действительности нет никакого аварийного состояния. С появлением цифрового оборудования на промышленность возложена задача по исследованию практических средств выполнения защитных функций другими способами [11]. Обычно они работают по сверхтокам с блокировкой от потери напряжения. Такой подход ограничивает их чувствительность при восстановлении ЭЭС. Следовательно, чувствительность ее датчиков в этих условиях требует тщательного рассмотрения. Важно, чтобы небаланс напряжений не заблокировал необходимое срабатывание защиты. При установке цифровых защит можно, в зависимости от схемы восстанавливаемой сети, использовать различные группы уставок для адаптации их работы. Реле сопротивления без блокировки от качаний могут ложно

научно‑практическое издание

отключить линию из-за переходных колебаний мощности при восстановлении. Важно также определить блокировки некоторых функций автоматики повторного включения в условиях предельных нагрузок, что будет гарантировать их отсутствие в случае к.з., не усложняя процесс восстановления. Трансформаторы. Включение трансформатора может также вызвать нежелательные действия защиты. В первую очередь это связано с броском тока намагничивания и появлением высших гармоник, что, в свою очередь, может вызывать резонансные явления и переходные броски напряжения. Кроме того, в этих режимах в силу ограничений, связанных с восстановлением ЭЭС сначала небольшими островами, присутствует возможность того, что токи к.з. при повреждениях окажутся меньше расчетных значений рабочего режима из-за высокого сопротивления источников. Еще один важный момент, связанный с действиями по восстановлению – выбор отпайки трансформатора с регулировкой под нагрузкой. Обычно ее позиция выявляется при моделировании режима восстановления. Но, например в [12], рекомендуется оставлять ее на позиции перед погашением, даже если условия сильно отличаются от условий рабочего режима. Учет таких ограничений обычно проводится моделированием перечисленных условий инструментальными средствами с выработкой рекомендаций по указанным событиям. Генераторы. В ходе восстановления ЭЭС после крупного нарушения поставка мощности критической нагрузке осуществляется генераторной установкой. Последняя должна надежно обеспечивать свою систему собственных нужд (СН) и потребителей, обеспечивающих операции пуска с нуля (аварийное освещение, системы пуска генераторных установок, не имеющих возможностей пуска с нуля, например, паровых турбогенераторов, и т.п.). К аварийным генерирующим установкам пуска с нуля обычно относят гидрогенераторы или дизель-генераторы, поскольку они намного более просты в пуске, чем паровые турбогенераторы. Хорошо себя показывают и генераторы газотурбинных установок (ГТУ) при достаточно быстром 11

НАУКА

Успенский Михаил Игоревич Дата рождения: 09.04.1943 г. В 1971 г. окончил электромеханический факультет Ленинградского политехнического института. В 1984 г. там же защитил кандидатскую диссертацию на тему «Защита генератора от внутренних коротких замыканий на базе микроЭВМ». В настоящее время – ведущий научный сотрудник ИСЭиЭПС КНЦ УрО РАН.

Козлов Владимир Николаевич Дата рождения:15.08.1952 г. Окончил Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова в 1975 г., кафедра «Электрические аппараты». В 1985 г. защитил кандидатскую диссертацию в Ленинградском политехническом институте на тему «Комплексная защита судовых генераторов». Доцент каф. ТОЭ и РЗА Чувашского госуниверситета, главный конструктор ООО «НПП Бреслер».

12

02 /Июнь 2014

Релейная защита обеспечении их собственных нужд необходимой мощностью. В отличие от паровых турбогенераторов, ГТУ требуют менее 1% от собственной мощности на собственные нужды (СН) и небольшое время пуска и выхода на номинальную мощность (порядка 15-20 мин.). Таким образом, к генераторной установке предъявляются следующие требования [12]: • Установка должна поставлять мощность пуска критической нагрузки, связанной с пуском с нуля.

• Время пуска установки должно быть небольшим.

• Защита установки от аварийных режимов обеспечивается защитой от сверхтоков и перегрузки.

• Измерительное оборудование установки должно обеспечивать обнаружение повреждений.

• Управляющее оборудование генераторной установки должно обеспечивать регулирование скорости и управление напряжением.

• Желательно иметь установку, управляемую дистанционно со щита управления, но имеющую возможность управления с места ее расположения в случае отказа дистанционного управления.

• У установок старта с нуля должна быть возможность частой проверки ее работоспособности.

• Все выключатели, включенные до погашения, должны быть отключены.

• Необходимо обратить внимание на блокировки у выключателя синхронизации генераторной установки при ее включении на шины без напряжения, чтобы не было ложного отключения. Синхронизация системы. Важной составляющей процессов восстановления ЭЭС является синхронизация отдельных восстановленных островов системы между собой. Для этого выключатели связи между объединяемыми островами должны включаться по синхроноскопу и реле контроля синхронизации. Поскольку такие синхронизирующие колонки устанавливаются на электростанциях, но далеко не на всех подстанциях, то должна быть ясность с выключателями, включающими острова на синхронную работу. Однако следует учесть, что с такого места включения необходимо управлять возбуждением (уровнями напряжений) и числом оборотов (частотой) генераторных установок синхронизируемых островов. Обычно при удаленной синхронизации (на подстанции, а не на электростанции) эта задача решается на основе телеметрии. Должны быть загодя проведены исследования в системе для выработки рекомендаций диспетчерам относительно того, при каких углах фазы могут быть выполнены безопасные включения. Величина допустимой разности углов фазы для генератора и привода учитывает характеристики генератора, вала и привода, а также окружающую конфигурацию сети. Проблемой, тре-

бующей особого внимания, является наличие у промышленных потребителей своих небольших электростанций, часто не имеющих синхронизирующего оборудования. Их несинхронное включение может привести к новому погашению ЭЭС. Поэтому важно до подключения таких потребителей изолировать генератор предприятия при восстановлении системы. Заключение При исследовании и планировании процессов восстановления ЭЭС после крупной аварии необходимо учесть особенности работы системы релейной защиты в этих анормальных, с точки зрения ее функционирования, условиях, а именно: • более глубокие, чем в нормальных режимах, снижения напряжения и возможные перегрузки элементов ЭЭС; • более широкий диапазон отклонения частоты; • возможность появления высших гармоник, перенапряжений и резонансные явления вследствие коммутаций. Перечисленные режимы не охватывают весь спектр возможных анормальных явлений при восстановлении ЭЭС, которые могут приводить к неправильному функционированию защит и, в свою очередь, существенно затруднить действия по восстановлению системы. Следовательно, представление о потенциальных проблемах со стороны РЗА при восстановлении ЭЭС и подготовка плана по их преодолению – ключевой фактор гарантии по быстрой его реализации после погашения ЭЭС. Литература 1. Правила предотвращения и ликвидации нарушений нормального режима электрической части энергосистем. – СТО17330282.29.240.004-2008.

2. Успенский М.И., Смирнов С.О. Крупные аварии в ЭЭС: причины и меры противодействия им // Релейная защита и автоматизация. 2011, №01(02). – С. 32-34.

3. Fairley P. The Unruly Power Grid // IEEE Spectrum, August 2004. – P. 22-27.

4. Родюков Ф.Ф. Корректная математическая модель синхронной машины и математическая модель большой электроэнергетической системы. // Математика в ВУЗе, № 10. Интернет-журнал СПбГПУ. – www.spbstu.ru/public/ 5. Barkans J., Zalostiba D. Protection against blackouts and self-restoration of power systems / Riga, RTU Publishing House, 2009. – 142 p.

6. Adibi M.M. Power system restoration: methodologies & implementation strategies / Wiley-IEEE Press, 2000. – 690 p.

7. Adibi M.M., Fink L.H. Restoration after cascading failures // IEEE power & energy magazine, September/October, 2006. – P. 68-77.

8. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем / М.: Энергоатомиздат, 1984. – 520 с.

9. Horowitz S.N., Phadke A.G. Blackout and relaying considerations // IEEE power & energy magazine, September/October, 2006. – P. 60-67.

10. Eremia M., Shahidehpour M. Handbook of Electrical Power System Dynamics: Modeling, Stability, and Control / Wiley-IEEE Press, 2013. – 976 p.

11. Pourbeik P., Kundur P.S., Taylor C.W. The Anatomy of a Power Grid Blackout // IEEE power & energy magazine, September/ October, 2006. – P. 22-29.

12. Sidhu T.S., Tziouvaras D.A. at al. Protection issues during system restoration // IEEE Trans. on PD, v.20, no.1, 2005. – P. 47-56.

ПРАКТИКА

«Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике»

научно‑практическое издание

13

ПРАКТИКА

научно‑практическое издание

19

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

Наука УДК 621.316

Авторы: к.т.н. Козлов В.Н., к.т.н. Павлов А.О., к.т.н. Бычков Ю.В., ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

РАЗВИТИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ НА ЛИНИЯХ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ TRENDS OF MICROPROCESSOR-BASED RELAYS FOR FAULT LOCATION ON

Authors: Kozlov V.N., Pavlov A.O., Bychkov Y.V., «NPP Bresler», Cheboksary, Russia.

POWER TRANSMISSION LINES Аннотация: рассмотрены тенденции развития микропроцессорных средств определения мест повреждения (ОМП) на линиях электропередачи, подведен опыт эксплуатации, обозначен вектор развития подобных устройств, рассмотрена связь между совершенствованием аппаратных средств и теоретическими основами ОМП.

Ключевые слова: надежность электроснабжения, определение места повреждения, аппаратные и алгоритмические тенденции развития средств РЗА.

Abstract: the article presents trends of microprocessorbased relays for fault location on power transmission lines, sums up their operating experience, brings out their main line of development and shows the connection between hardware and theory of fault location.

Key words: power supply reliability, fault location, hardware and algorithmic trends of relay protection.

Задача определения места повреждения на линиях электропередачи (ЛЭП) всегда была и остаётся актуальной, поскольку её решение направлено на повышение надёжности энергоснабжения. Выход из работы линии сопровождается недоотпуском электроэнергии, снижением надёжности, себестоимости и качества электроснабжения [1]. В соответствии с общими закономерностями развития микропроцессорных средств управления электроэнергетическими системами совершенствуются аппаратные и программные средства определения места повреждения на ЛЭП. При этом открываются широкие возможности повышения точности ОМП за счет использования более полных и точных моделей поврежденной линии, а также за счет реализации более совершенных методов измерений и алгоритмов ОМП. В первой половине двадцатого века, до появления в энергосистемах специальных приборов, предназначенных для определения места повреждения, поиск повреждений выполнялся по визуальным признакам. Для этого персоналом энергосистем совершались осмотры ЛЭП, осуществляемые путем систематических обходов трасс линий, иногда с применением транспортных средств. На это тратились значительные материальные ресурсы и время, особенно для поиска повреждений на ЛЭП большой протяжённости (до нескольких сотен километров) в труднопроходимой местности. К тому же место повреждения во многих случаях плохо различимо визуально даже с близкого расстояния, т.к. на гирлянде научно‑практическое издание

изоляторов после ее пробоя не всегда остаются заметные следы повреждения. Ещё сложнее обстоит дело с поиском места самоустраняющегося повреждения, когда после автоматического повторного включения линия вводится в работу. Развитие и усложнение электрических сетей, рост числа потребителей, не допускающих длительного отключения, приводят к повышению спроса на средства ОМП. Вместе с этим становятся более жесткими требования к свойствам ОМП в части точности и оперативности получения результата. В середине прошлого века вместе с появлением первых фиксирующих приборов начали развиваться дистанционные методы ОМП, основанные на анализе параметров аварийного режима [2, 3]. Подобные методы можно определить как «формульные» или «явные», так как в их основу закладывалась формула, которая устанавливала жесткую однозначную связь между зафиксированными параметрами аварии и координатой места повреждения. Недостатком подобных методов является то, что в них для расчета расстояния используются формулы, справедливые лишь для определенного набора конфигураций ЛЭП с некоторыми усредненными параметрами, что, соответственно, влияло на точность ОМП. На этом этапе развития ОМП для расчетов было достаточно возможностей обычного калькулятора. Новый этап развития дистанционных способов ОМП связан с переходом устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) на микропроцессорную базу. Это позволило автоматизировать процесс расчетов.

45

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

Наука

Козлов Владимир Николаевич Дата рождения:15.08.1952 г. Окончил Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова в 1975 г.,

Рис. 1. Индикатор

Фото 1. Д.т.н., профессор

Рис. 2. Первый микропроцессорный РАС

кафедра «Электрические

микропроцессорный фиксирующий

кафедры «ТОЭ и РЗА» ЧГУ,

«Бреслер-0101»

аппараты». В 1985 г. защитил

для определения расстояния до

заслуженный изобретатель РФ

кандидатскую диссертацию

места КЗ на ВЛ 110, 220 ИМФ-3Р

Лямец Ю.Я.

в Ленинградском политехническом институте на тему «Комплексная защита судовых генераторов». Доцент каф. «ТОЭ и РЗА» Чувашского госуниверситета, главный конструктор ООО «НПП Бреслер».

46

02 /Июнь 2014

Наиболее известным представителем данного класса приборов ОМП стало устройство ИМФ-3Р (рис. 1). Основное принципиально важное преимущество микропроцессорных устройств РЗА заключается в существенном расширении доступной для использования им информационной базы и, что также важно, в возможности многократно использовать эту базу. Микропроцессорные устройства способны не просто обрабатывать текущую информацию, но и фиксировать ее в памяти, выполняя последующую обработку с ретроспективой накопленных данных. Возможность одновременного использования информации, зафиксированной в предаварийном, аварийном и послеаварийном режимах, привело к появлению новых понятий и терминов, используемых при описании современных методов выявления повреждений: аварийные составляющие, виртуальные реле, критерий повреждения, алгоритмическая модель и др. Появился новый инструментарий, сыгравший огромную роль в становлении современных МП ОМП. Вот некоторые его элементы: 1. Чисто аварийные составляющие переходного процесса – как разница между аварийным и предаварийным процессами. Они позволили перенести источник в место повреждения, тем самым исключив из схемы замещения сети все остальные источники и резко упростив расчеты.

2. Виртуальные (расчетные) реле – устанавливаемые в любом (желаемом) месте сети. Входные данные для этих реле пересчитываются по модели сети из данных, фиксируемых реальными МП-устройствами, установленными в других точках сети.

3. Выбор удачного критерия повреждения резко упрощает идентификацию и локацию повреждения. Так, использование для ОМП признака равенства нулю реактивной мощности в месте повреждения позволило исключить переходное сопротивление (в том числе и дугу) из анализа ситуации.

4. Алгоритмическое моделирование – позволяет «перенести» сигналы, реально наблюдаемые в любой точке сети, в любую другую ее точку. Огромная заслуга в появлении и развитии всего вышеописанного инструментария принадлежит Юрию Яковлевичу Лямецу (фото 1), под руководством которого на кафедре теоретических основ электротехники (ТОЭ) Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова (ЧГУ) более 20 лет развивается теория и практика МП РЗА. Во многом развитие этих работ именно на кафедре «ТОЭ» (ныне кафедра «ТОЭ и РЗА») способствовало появлению в ее составе в 1992 году научно-производственного предприятия «НПП Бреслер» и выпуску им первого в России серийного микропроцессорного регистратора аварийных событий (РАС) «Бреслер-0101» (рис. 2). Записанные этим РАС осциллограммы использовались для дальнейшего расчета на микро-ЭВМ, что явилось прообразом современных программных комплексов ОМП. В недрах «НПП Бреслер» было создано, ставшее в 2005 году самостоятельным, еще одно предприятие – «Исследовательский центр «Бреслер» («ИЦ «Бреслер»). В области максимального использования доступной информации, зафиксированной как в пред­ аварийном, так и в аварийном режимах, особое место занимает инструментарий алгоритмических моделей [4-6].

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

Наука

Рис. 4. Микропроцессорные терминалы ОМП

Рис. 3. Алгоритмическая модель линии электропередачи

Наиболее точным определением алгоритмической модели (АМО) является слово «наблюдатель». Имея математическую модель объекта и вектор наблюдения (токи и напряжения предаварийного и аварийного режимов в месте установки регистрирующего прибора), АМО оценивает электрические величины и в месте предполагаемого повреждения f, как показано на рис. 3. Алгоритмическая модель, таким образом, представляет собой некое виртуальное устройство, фиксирующее токи и напряжения в точке, на самом деле не доступной для наблюдения. То, что на вход АМО одновременно подаются и напряжения, и токи, может показаться ошибкой, ведь в действительности токи есть результат воздействия на объект источников ЭДС. Однако алгоритмическая модель является системой обработки информации, от которой требуется по фиксируемым в определённой точке схемы электрическим величинам определить скрытые от неё данные, в нашем случае – место повреждения. Использование АМО позволило выйти на следующий этап развития методов ОМП, которые можно назвать «неявными», т.к. они используют для расчета модель конкретной ЛЭП, а сам расчет выполняется итераци-

онными методами, а не по предварительно выведенной формуле. Принципы АМО заложены в выпускаемом «НПП Бреслер» программном комплексе WinBres-3, имеющем функцию ОМП. Комплекс эксплуатируется более чем на 2500 ЛЭП России. На данном принципе базируются алгоритмы и МП-устройств ОМП – «Бреслер-0107.ОМП» и «ТОР-Локатор» (рис. 4) производства «НПП Бреслер» и «ИЦ «Бреслер».

научно‑практическое издание

Достигнутая точность односторонних методов ОМП характеризуется погрешностью не более 2% от длины ЛЭП и определяется не только точностью моделирования, но и сложностью учета сопротивления земли. Следующим этапом развития можно считать ОМП с двухсторонним замером. Оно стало возможным при появлении доступных каналов связи для сбора информации с двух концов ЛЭП для программных ОМП или обмена данными между терминалами ОМП, установленными по концам ЛЭП (рис. 4). Получение информации об аварии с противоположной стороны ЛЭП расширило информационную базу АМО и позволило существенно улучшить точность ОМП. При двухстороннем определении места повреждения используется замер с противоположной стороны ЛЭП . Оба вектора по отдельности преобразуются в оценки напряжений Uf s и Uf r в точке f ЛЭП с помощью АМО (рис. 5).

Рис. 5. Принцип работы двухстороннего ОМП

47

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

Наука

Рис. 6 . Распространение электромагнитных волн к концам ЛЭП

Использование двухстороннего ОМП позволило существенно повысить точность ОМП (погрешности в диапазоне от 0,3% до 1% от длины линии) и упростить построение модели ЛЭП. Это нашло отражение в стандарте организации ОАО «ФСК ЕЭС» «Типовая инструкция по организации работ для определения мест повреждений (ОМП) воздушных линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше», утвержденном в 2013 году, где основным методом ОМП является двухсторонний расчет места повреждения. Развитие аппаратной базы и появление доступа к системам точного времени (GPS/ГЛОНАСС) открыли новые возможности для развития волновых методов ОМП. Подобные методы были известны, но не было возможности их практической реализации. По принципу реализации их можно разделить на два класса: активные и пассивные. Методы первого класса предполагают зондирование линии сигналами определенной формы и частоты [7] с фиксацией реакции на них. Методы второго класса предполагают использование естественной волны, возникающей в месте замыкания на линии. Для реализации пассивного волнового принципа ОМП необходимо следующее: возможность высокочастотной регистрации аварийного переходного процесса, возникающего при аварии на ЛЭП; точная синхронизация; нестандартный математический аппарат фильтрации цифровых сигналов. Возможности современной аппаратной базы, доступ к спутниковой системе точного времени и развитие аппарата вейвлет-анализа позволяют решить все эти задачи. Волновой метод ОМП основан на измерении интервалов времени ∆t между моментами, в которые электромагнитные волны, 48

02 /Июнь 2014

Рис. 7. Токи однофазного замыкания по концам линии

Рис. 8. Универсальный современный комплекс ОМП

возникающие в месте повреждения и движущиеся к концам ЛЭП со скоростью v (рис. 6), достигают концов линии электропередачи. Волны достигают шин подстанции слева и справа, соответственно, в моменты времени t1 и t2, моменты времени синхронизируются приемниками ГЛОНАСС или GPS. По известной скорости распространения электромагнитной волны, длине линии L и измеренной величине ∆t=t1–t2 определяется рассто-

яние до места повреждения. Электромагнитную волну можно выделить как в сигнале напряжения, так и в сигнале тока. На рисунке 7 представлены осциллограммы токов, зафиксированные полукомплектами, где указана величина ∆t. Привлекательность волнового принципа ОМП заключается в том, что для него достаточно знать только длину линии. В то же время реализация волнового ОМП требует максималь-

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

Бычков Юрий Владимирович Дата рождения: 28.12.1983 г. Окончил Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова в 2007 г., кафедра «ТОЭ и РЗА». В 2012 г. в Чувашском государственном университете защитил кандидатскую диссертацию «Развитие и приложения дистанцион­ного метода определения места повреждения линий электропередачи». Заведующий сектором ОМП ООО «НПП Бреслер».

Павлов Александр Олегович Дата рождения: 14.11.1975 г. Окончил Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова в 1998 г., кафедра «ТОЭ и РЗА». В 2002 г. в Чувашском госуниверситете защитил кандидатскую диссертацию «Информационные аспекты распознавания коротких замыканий в линиях электропередачи в приложении к защите дальнего резервирования». Начальник отдела РЗА ООО «НПП Бреслер».

Наука

ного технического оснащения: специальные GPS- или ГЛОНАСС-приёмники, обязательно наличие каналов связи между терминалами, установленными по концам ЛЭП, высокочастотная регистрация аварии. Имеется существенная проблема и с распознаваемостью замыканий. В реальных условиях погрешности волнового ОМП не превышают длину 1-3 пролетов ЛЭП. На российском рынке подобные комплексы представлены как зарубежными фирмами (QUALITROL и др.), так и отечественными («НПП Бреслер»). Основное достоинство нашего комплекса (рис. 8) в том, что он является универсальным и имеет существенно более высокую надежность ОМП, поскольку в нем реализованы все варианты ОМП: одностороннее, двухстороннее и волновое. Данный комплекс содержит два терминала, канал обмена данными между терминалами и канал синхронизации с системой точного времени, опционально, вывод результатов расчетов ОМП на верхний уровень. В нормальных условиях работы комплекс ОМП при возникновении аварии использует волновой принцип. При отсутствии достаточных данных для его реализации, например в случае потери связи со спутником, т.е. потере синхронизации между терминалами, но при наличии канала обмена данными, реализуется параметрический двухсторонний принцип ОМП. Таким образом, реализуется алгоритм «элегантной деградации», т.е. если высокоточный алгоритм волнового ОМП не смог сработать по техническим причинам, то используется двухсторонний алгоритм ОМП. Второй этап возможной «элегантной деградации» – потеря связи между терминалами. При этом запускается алгоритм одностороннего расчета, и каждый из терминалов выполняет ОМП автономно. Если сохраняется связь с верхним уровнем системы ОМП, то точность одностороннего ОМП может быть повышена за счет усреднения результатов оператором. Одностороннее ОМП выполняется и при выходе или выводе из работы одного из терминалов. Результаты ОМП всегда выдаются на дисплеи терминалов. Вышеописанный принцип организации комплекса ОМП реализован в устройствах ОМП «Бреслер-0107.ОМП.В». В настоящее время эти комплексы являются унинаучно‑практическое издание

кальными. Они находятся в эксплуатации на нескольких десятках ЛЭП в России. Выводы 1. Микропроцессорная элементная база открывает хорошие возможности для реализации все более совершенных методов ОМП. В свою очередь, совершенствование аппаратной части ОМП создает функциональную основу для развития теории ОМП.

2. Можно выделить основные классы микропроцессорных средств ОМП, сформировавшиеся в настоящее время: - устройства ОМП одностороннего замера по «явным» алгоритмам; - устройства ОМП одностороннего замера с привлечением АМО (модельные); - устройства ОМП двухстороннего замера с привлечением АМО (модельные); - устройства ОМП, работающие по волново­ му принципу.

3. Наиболее надежными и совершенными представляются комплексы ОМП, использующие все вышеперечисленные принципы ОМП в одном устройстве. Литература 1. Брауде Л.И., Шалыт Г.М., Григоряш В.И. Экономическая эффективность внедрения средств определения мест повреждений линий электропередачи // Электрические станции. – 1978. – № 3. – С. 46-48.

2. Аржанников Е.А., Чухин А.М. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи. – М.: НТФ «Энергопрогресс», 1998.

3. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи. – М.: Энергоатомиздат, 2003.

4. Лямец Ю.Я., Ильин В.А. Наблюдение поврежденной многопроводной системы // Изв. вузов. Электромеханика. – 1997. – № 12. – С. 71.

5. Лямец Ю.Я., Ильин В.А., Подшивалин Н.В. Программный комплекс анализа аварийных процессов и определения места повреждения линии электропередачи // Электричество. – 1996. – № 12. – С. 2-7.

6. Лямец Ю.Я., Нудельман Г.С., Павлов А.О. Алгоритмические модели электрических систем // Труды академии электротехнических наук Чувашской Республики. – 1999. – № 12. – С. 10-21.

7. Мисриханов М.Ш., Куликов А.Л., Петрухин А.А., Кудрявцев Д.М. Новые алгоритмы определения мест повреждений ЛЭП 6-35 кВ с применением сложных зондирующих сигналов // Релейная защита и автоматика энергосистем. Сб. докладов XX конф. – М. – 2010. – С. 90-98.

8. Микропроцессорное устройство определения места повреждения «Бреслер 0107.090». Руководство по эксплуатации. Техническое описание. – Чебоксары, ООО «НПП Бреслер», 2010 г.

49

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП Автор: к.т.н. Ефремов В.А., ООО «ИЦ «Бреслер», г. Чебоксары, Россия.

Наука

ВИДЫ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОМП И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ТОЧНОСТЬ ЗАМЕРА

УДК 621.315.1

KINDS OF ERRORS IN LINE FAULT LOCATION AND THEIR INFLUENCE TO Efremov V.A. LLC «Research Center «Bresler», Cheboksary, Russia.

MEASUREMENT ACCURACY Аннотация: рассмотрены причины погрешностей в расчете ОМП и пути их уменьшения в конечном результате.

Ключевые слова: определение места повреждения, алгоритмы ОМП, погрешности ОМП, эквивалентирование для целей ОМП.

Annotation: in this article the reasons of errors in calculation of line fault location and also the ways of error reduction are shown.

Keywords: line fault location, algorithms of line fault location, errors of line fault location, scheme equivalenting for line fault location purposes.

В настоящее время известны различные способы и алгоритмы определения места повреждения (ОМП) для воздушных линий электропередачи. Наиболее эффективными из них являются методы, основанные на параметрах аварийного режима, т.е. используют ту же информационную базу, что и микропроцессорные (МП) защиты и регистраторы аварийных событий (РАС). Для решения проблемы ОМП могут быть использованы и другие способы, среди которых наиболее привлекательны волновые методы, однако они требуют специальной аппаратуры, применение которой в микропроцессорных защитах и РАС может быть затруднительно, и сегодня таких реализаций на рынке не наблюдается. Для минимизации погрешности ОМП необходим комплексный подход. Все многообразие факторов, влияющих на погрешность оценки расстояния до места повреждения на основе параметров аварийного режима, можно подразделить на следующие: • п огрешности измерительных цепей (измерительных трансформаторов, промежуточных преобразователей и т.п.); • методическая погрешность самого алгоритма ОМП; • погрешности моделирования, обусловленные: -н еточным заданием априорной информации о структуре и параметрах контролируемых линий и систем; - режимами работы; - различием удельной проводимости земли вдоль трассы ЛЭП; - погрешностями от несимметричного расположения проводов на опорах; - неточным моделированием параметров нулевой последовательности линий и т.п. [1].

1

54

02 /Июнь 2014

Проанализируем различные факторы, влияющие на погрешность расчета. Измерительные погрешности обусловлены погрешностями измерительных трансформаторов и входных цепей защит и РАС и проявляются в искажении измеряемого сигнала по амплитуде и фазе. Амплитудные погрешности измеряются и учитываются в расчетах достаточно просто. Фазовые же искажения оказывают более значительное влияние на точность расчетов и менее доступны для измерения и компенсации вследствие нелинейности фазовой характеристики используемых трансформаторов. В табл. 11 показана относительная приведенная погрешность ОМП при наличии фазовых искажений (в эл. град.) в канале тока при прямой передаче мощности для транзитной ЛЭП–110 длиной 100 км. Исследования производились при повреждениях в начале, середине и конце линии, соответственно в 5%, 50% и 95% от длины линии с переходным сопротивлением Rf = 10 Ом. При равных условиях, но обратной передаче мощности погрешности, указанные в табл. 1, возрастают более чем в два раза. Для устранения погрешностей входных цепей устройства ОМП проводится измерение реакции на тестовые эталонные сигналы и вводится необходимая коррекция комплексного коэффициента, обычно по току Iал = k · Iвх = k· ejα · Iвх , где Iал – информационный ток алгоритма ОМП; Iвх – входной ток устройства; k и α соответственно – модуль и аргумент коррекционного коэффициента; рекомендуется k изменять в пределах k=0.98÷1.02, а α = ±(2÷5)o. Применение большего диапазона не может быть рекомендовано изза возникающих дополнительных погрешностей вследствие изменения переходного сопротивления в месте повреждения. Сам по себе способ

Расчеты проведены на программном комплексе ОМП DISAN/LOCATOR

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

Наука

Табл. 1 ∆φ

-10 о

-5о

-1о

0о

1о

5о

10 о

Хf = 5%

2.47

1.24

0.25

0.0

-0.25

-1.26

-2.53

Хf = 50%

3.5

1.9

0.40

0.03

-1.4

-2.1

-4.4

Хf = 95%

9.0

4.9

0.90

0.27

-1.0

-5.3

-11.1

Рис. 1. Токи и напряжения линии для ОМП

коррекции коэффициента передачи k универсален и может быть использован для устранения других погрешностей, в т.ч. и погрешностей моделирования. После устранения погрешностей во входных цепях устройства необходимо выполнить компенсацию погрешностей в измерительных трансформаторах тока и напряжения подстанции. Для этих целей обычно используют результаты расчета ОМП с известными местами междуфазного повреждения на линии, например, путем минимизации рассмотренной погрешности на основе проведения ряда опытных КЗ. Выбранный вид междуфазного повреждения в качестве информационного параметра позволяет применить величины обратной последовательности, для которых, в отличие от величин нулевой последовательности, стабильны параметры модели линии (схемы замещения) и исключена нагрузочная составляющая тока прямой последовательности. В процессе эксплуатации по мере накопления информационной базы о контролируемой линии корректирующие коэффициенты уточняются для повышения точностных характеристик измерительных каналов устройства ОМП при повреждениях вдоль всей линии электропередачи. Появляющаяся дополнительная погрешность

измерительных цепей в случаях нелинейного или нестабильного переходного сопротивления, наличия апериодической составляющей, при быстрых (45 мс и менее) отключениях повреждения элегазовыми выключателями и т.п. в известных программных продуктах для ОМП устраняется применением специального инструмента по поиску наиболее стабильного участка на аварийной записи режима КЗ. Методическая погрешность алгоритма ОМП. Рассмотрим алгоритмы на основе параметров аварийного режима. Известно, что повреждение на линии носит резистивный характер. На основе данного утверждения возможно построение различных способов ОМП [2]. Поиск места повреждения производится по целевой функции в виде реактивной мощности повреждения, в общем случае

Основным критерием качества алгоритмов ОМП является точность расчета расстояния до места короткого замыкания на линии электропередачи. С этой точки зрения все известные на сегодня алгоритмы и реализованные на их основе программы ОМП классифицируются в две группы [3]:

научно‑практическое издание

• алгоритмы и программы, работающие без методической погрешности; • алгоритмы и программы, изначально содержащие в себе методическую погрешность. В общем случае различия в алгоритмах можно проиллюстрировать на рис. 1, где показаны токи и напряжения на линии. Алгоритмы, работающие без методической погрешности, предполагают расчет тока I(x) в поперечной ветви повреждения, где x – текущая координата на линии 0 ≤ x ≤ l. Расчет такого тока I(x) возможен при учете величин предаварийного режима. В отсутствие информации о предаварийном режиме приходится использовать алгоритмы, в которых место замыкания оценивается с некоторой погрешностью. Методическая погрешность алгоритма тем меньше, чем меньше разность фазных токов I(0) и I(xf), где xf – место повреждения. Более высокую точность определения места замыкания имеют программы, производящие пересчет измеренного тока I(0) в точку предполагаемого повреждения I(x–), что теоретически можно объяснить тем, что . Чем больше угол линии отличается от 90 о

(линии без потерь), тем большей будет методическая погрешность алгоритма ОМП, что подтверждается и практикой: ОМП на ЛЭП-500 дает меньшую относительную погрешность, чем на линиях 110 кВ. Расчет тока I(x) = I(x–) – I(x+) в поперечной ветви повреждения в алгоритмах без методической погрешности предполагает расчет схемы в части ненаблюдаемого конца линии. Ток ненаблюдаемого конца определяется как где суммарное сопротивление на участках линии от х до l; Z r – эквивалентное сопротивление ненаблюдаемого конца линии. Учет в алгоритмах ОМП предшествующего режима позволяет определять эквивалентные сопротивления прямой (обратной), нулевой последовательности и эквивалентное E Э 55

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП ЭДС «за спиной» устройства (рис. 2). Установка устройств ОМП по концам линии позволяет определять параметры ненаблюдаемого конца линии, тем самым выполнить двустороннее ОМП без методической погрешности. Эффективность одновременной обработки осциллограмм с двух сторон особенно проявляется в параметрах прямой последовательности, наиболее зависимых от текущего режима. Программный комплекс ОМП должен включать в себя множество алгоритмов, работающих либо только с текущей информацией, либо использующих еще и токи и напряжения предшествующего режима. Критерием выбора нужного алгоритма является наличие информации о предшествующем режиме и выявленный вид повреждения [3]. В нагрузочном режиме должны функционировать алгоритмы без методической погрешности, и результат ОМП будет тем точнее, чем больше имеется априорной информации об объекте и результатов его моделирования. Отсутствие информации о предаварийном режиме, например, при опробовании линии напряжением или ТАПВ, всегда приводит к выбору алгоритмов, имеющих методическую погрешность. Погрешности моделирования определяются неадекватностью математической модели реальному объекту, заключающейся в нарушении структуры и неточном задании системных параметров. Структурные ошибки проявляются в неправильном учете заземлений трансформаторов ответвительных подстанций и являются следствием недостатка информации об объекте. Некорректности в параметрах модели обусловлены неточностями предварительного (имитационного) моделирования и связаны большей частью с ошибками в учете тросов и параллельных линий, недостоверными сведениями о системах и нагрузках [4]. Из всего многообразия решаемых задач моделирования для алгоритмов без методической погрешности рассмотрим две наиболее актуальные задачи, влияние которых на точности замера оказывается наиболее значимым: расчет параметров эквивалентных систем и погонных 56

02 /Июнь 2014

Наука

Рис. 2. Модели для определения эквивалентных сопротивлений и ЭДС а) исходная; б) для аварийных величин Табл. 2 (Z – Z эт)

-200%

-100%

0%

100%

200%

Хf =5%

-0.5

-0.35

0.02

0.51

0.71

Хf =50%

-2.65

-1.81

0.03

1.91

2.75

Хf =95%

2.41

1.54

0.14

0.59

0.85

Z эт * 100%

Табл. 3 Хf , %

, Ом/км

2

5

25

50

75

90

95

0.439+

0.440+

0.445+

0.450+

0.470+

0.475+

0.463+

+j1.316

+j1.315

+j1.298

+j1.263

+j1.171

+j1.0286

+j0.922

параметров нулевой последовательности самой линии. Следует заметить, что погрешности, вызванные неверным учетом параметров эквивалентных систем и погонных параметров самой линии, принципиально отличаются друг от друга и не могут быть скомпенсированы общим параметром. Зависимость погрешности ОМП от неточности задания сопротивлений эквивалентных систем (табл. 2) оказалась не столь значительной, как от фазовых искажений (табл. 1) или от погрешностей в удельных параметрах (табл. 3). При трехкратном изменении сопротивлений эквивалентных систем одновременно по прямой и нулевой последовательности при Rf = 30 Ом погрешность не превысила ±3%. Информации аварийного процесса достаточно для определения сопротивления прямой и обратной последовательностей, а также эквивалентной ЭДС «за спиной» (см. рис. 2). При наличии двухстороннего осциллографирования эти данные могут быть использованы для расче-

тов с противоположного конца линии, тем самым понижается степень неопределенности знаний о текущем режиме и повышается точность моделирования. Одной из самых сложных задач моделирования для целей ОМП является корректное определение удельных параметров нулевой последовательности линии. Влияние места КЗ на величины нулевой последовательности при наличии параллельных связей не позволяет получить однозначного решения задачи. В табл. 3 приведены результаты расчета удельных сопротивлений нулевой последовательности в зависимости от точки повреждения при металлическом КЗ для двухцепной межсистемной ЛЭП длиной 100 км. Сопротивления эквивалентных систем приняты равными , . Собственное сопротивление нулевой последовательности одной цепи линии составляет Изменения сопротивления нулевой последовательности вдоль линии

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП составляют 34%. Если выбрать удельные параметры по среднему значению то приведенная погрешность ОМП при неадекватности только по реактивной составляющей при металлическом КЗ достигает 10% и более от длины линии (табл. 4). Из-за влияния места КЗ на величины нулевой последовательности модель приобретает неоднородность. Построение имитационных моделей нулевой последовательности с учетом параллельных линий и/или проводящих сталеалюминевых тросов или их эквивалентирование для целей ОМП предполагают измерение или расчет тока нулевой последовательности параллельной линии (троса). В общем случае этот ток состоит из двух составляющих: наведенного тока от основной линии и тока, обусловленного наличием гальванической связи между двумя линиями. Причем эти составляющие могут быть синфазными, что усиливает влияние параллельной линии на основную ЛЭП, или находиться в противофазе, ослабляя это влияние. Однако применение второй гальванической составляющей тока в алгоритмах имитационных моделей ОМП учитывается редко. Рассмотрим влияние магнитной и гальванической (электрической) связей на расчет погонных параметров нулевой последовательности на примере двухцепной линии Чувашэнерго «Катраси – ТЭЦ-2», «Катраси – ТЭЦ-3» (рис. 3). Известны подходы [5] к построению моделей, учитывающих влияние магнитной связи на величины сопротивлений нулевой последовательности (рис. 4). Их достоинством является возможность учета всех параллельных линий, идущих в одном коридоре без замера токов в этих линиях. В этом случае расчет удельных сопротивлений для k-го участка в предположении повреждения в точке осуществляется итерационным методом по формуле:

Наука

Табл. 4

-20%

-10%

0%

10%

20%

Хf =5%

0.8

0.4

0.0

-0.3

-0.6

Хf =50%

8.1

3.8

0.01

-3.3

-6.1

Хf =95%

12.2

5.1

0.03

-5.8

-11.4

Рис. 3. Фрагмент схемы сети Чувашэнерго

Рис. 4. Модель сети с учетом магнитной связи

a

Z2 I2

Zs2

Z12 Z1

, где

Zs1

.

Zk

Zp

I S =I1

Рис. 5. Модель сети с учетом магнитной и электрической связей

научно‑практическое издание

Zp+1

Zm

b Zr

Ir

.

57

Ro, Xo

Ом/км

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: ОМП

1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4

Xo Ro

0,2 0

Lf, км 0

Ефремов Валерий Александрович

Наука

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

Рис. 6. Зависимости удельных сопротивлений нулевой последовательности от места повреждения на ВЛ-500 кВ

Кандидат технических наук, директор Центра применения продукции ООО «ИЦ «Бреслер». Доцент кафедры ТОЭ и РЗА Чувашского госуниверситета. Защитил в 1993 г. кандидатскую диссертацию на тему «Адаптивный дистанционный принцип и средства его реализации» в Санкт-Петербургском техническом университете.

Более точная модель требует учета и электрической связи (рис. 5). В этой схеме ненаблюдаемый ток равен I2 = I2э + I2м, где I2м – составляющая от магнитной связи; I2э – составляющая от электрической связи. Путем очевидных преобразований схемы на рис. 4 можно получить: , где

,

– эквива-

лентные сопротивления, тогда расчетные выражения для удельных сопротивлений нулевой последовательности для таких схем примут вид:

Для рассматриваемой ЛЭП усредненные расчетные величины нулевой последовательности будут равны: принимает значения от до в зависимости от места повреждения; Рассмотренные методы снижения погрешностей ОМП позволяют для линий 110-220 кВ свести эти величины до значений 0.2÷1.0% от длины ЛЭП. Иная ситуация с длинными линиями межсистемных электрических сетей класса 500-750 кВ, оборудованными проводящими тросами, которые создают сильную зависимость эквивалентных первичных сопротивлений от места предполагаемого повреждения . Функции носят сложный характер по причине заземления проводящих тросов в определенных точках трассы линии. Характерным примером описанных ЛЭП является воздушная линия 500 кВ МЭС Востока «Амурская-Хабаровская» длиной 589,4 км с двумя проводящими тросами, заземленными в 6 местах, которая в настоящее время разрезана подстанцией Бурейской ГЭС. Удельная проводимость земли вдоль трассы этой ЛЭП изменяется примерно в два раза. На рис. 6 приведены зависимости удельных параметров нулевой последовательности от длины линии с учетом наличия проводящих тросов на ней и проводимости земли.

58

02 /Июнь 2014

Выводы 1. Точность расчета места повреждения зависит от ряда факторов, которые должны быть учтены в программных комплексах ОМП.

2. Погрешности измерительных цепей подстанции и каналов устройства ОМП должны быть минимизированы корректирующими передаточными коэффициентами.

3. В программных комплексах ОМП предпочтение должно быть отдано алгоритмам без методической погрешности.

4. Сложные зависимости погонных параметров нулевой последовательности линии электропередачи наиболее эффективно могут быть учтены в итерационных алгоритмах ОМП. Литература 1. Ефремов В.А., Лямец Ю.Я., Подшивалин Н.В. Анализ погрешностей алгоритмов определения места повреждения по одно- и двухстороннему наблюдению линий электропередачи в программном комплексе DISAN/LOCATOR// Электротехника и энергетика Поволжья на рубеже тысячелетий/ Сб. тезисов НПК. Чебоксары: Изд-во чуваш. ун-та, 2001. С. 21-24.

2. Лямец Ю.Я., Антонов В.И., Ефремов В.А., Нудельман Г.С., Подшивалин Н.В. Диагностика линии электропередачи. В кн. Электротехнические микропроцессорные устройства и системы. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1992. С. 9-33.

3. Ефремов В.А. Адаптивный дистанционный принцип и средства его реализации. Автореферат диссертации. Чебоксары, 1993 г. 24 с.

4. Ефремов В.А., Лямец Ю.Я., Подшивалин Н.В. Модели линий электропередачи и точность определения места повреждения. В кн.: Актуальные проблемы релейной защиты, противоаварийной автоматики, устойчивости и моделирования энергосистем. М.: Издательство НЦ «ЭНАС», 2001. С. 224-225.

5. Ефремов В.А., Подшивалин Н.В. Цифровая модель линий электропередачи по нулевой последовательности. В кн. Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике. Чебоксары. 1996. С. 85-86.

Б ИЗДАНИИ РУССКОЯЗЫЧНОГО ВАРИАНТА КНИГИ О Е. БАРКАНСА И Д. ЖАЛОСТИБЫ «ЗАЩИТА ОТ РАЗВАЛОВ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ» В «Рекламно-издательском центре «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике» (РИЦ «СРЗАУ») вышла из печати на русском языке уникальная книга известного ученого и практика в области противоаварийного управления в энергосистемах Екабса Барканса и молодого ученого из Рижского Технического университета Дианы Жалостибы «Защита от развалов и восстановление энергосистем». Англоязычный вариант этой книги был издан в Риге в рамках «Мирового энергетического совета» – Barkans J., Zelastiba D. Protection against blackouts and self restoration of power systems // RTU Publishing House, Riga, 2009, 141 pp. Это одна из редких книг, посвященных теме обеспечения надежности и живучести энергосистем и энергетических объединений. Одной из основных составляющих системы обеспечения надежности является тщательный анализ причин возникновения и развития аварий, имевших место в энергосистемах. Авторы, проанализировав развалы энергосистем в различных странах мира, пришли к выводу, что, несмотря на огромное разнообразие первоначальных причин развалов, их развитие сводится всего лишь к нескольким процессам, которые могут быть поставлены под контроль средствами автоматики и предотвращены доступными средствами системами защиты. Книга состоит из 9 глав и приложения. Особую ценность этой книге придает Приложение с описаниями развалов энергосистем (системных аварий), случившихся в Северной и Южной Америке, Канаде и Европе начиная с середины XX века. Книга будет интересна широкому кругу специалистов в энергосистемах, преподавателям, аспирантам и студентам высших учебных заведений, слушателям курсов повышения квалификации и дополнительного образования в области электроэнергетики. За дополнительной информацией обращайтесь по телефонам (8352) 226-394, 226-395 или по e-mail: ina@srzau-ric.ru

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ Проводится в рамках Российского Международного Энергетического Форума на XXI выставке «Энергетика и Электротехника» (17-20 июня 2014 г.)

18 июня 2014 года, г. Санкт Петербург, Большой проспект, 103, ВК «Ленэкспо», павильон 7, зал 7-3.

Цель Конференции: Обмен мнениями по формированию основных направлений дальнейшего развития систем РЗА, ПА и автоматизации электрических сетей на основе опыта внедрения микропроцессорных устройств РЗА и систем управления в электрических сетях. Основная тематика Конференции: Основные результаты внедрения микропроцессорных устройств РЗА и систем управления в электрических сетях. Итоги, проблемы, задачи и перспективы. Справки по телефонам:

Заявки на участие в конференциях принимаются:

РИЦ «СРЗАУ»: 8 (8352) 226-394(5) Иванова Наталия Анатольевна НП «СРЗАУ»: 8 (963) 787-96-05 Белотелов Алексей Константинович 8 (903) 104-49-14 Нечаева Анна Алексеевна

ina@srzau-ric.ru; belotelov@srzau-np.ru; nechaeva@srzau-np.ru

ИСТОРИЯ ТЕМА НОМЕРА: РАС Автор: Траулько В.Е., ЗАО «НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ», г. Санкт-Петербург, Россия.

Траулько Виталий Евгеньевич Дата рождения: 14.07.1975 г. В 1998 году окончил СанктПетербургский государственный технологический институт (технический университет), кафедра «САПР и У» по специальности инженер-системотехник. Менеджер по маркетингу и рекламе ЗАО «НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ».

НОВЫЙ КОНСТРУКТИВ РЕГИСТРАТОРОВ АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ «НЕВА-РАС» Особенностью регистратора аварийных событий «НЕВА-РАС» является наличие выносных устройств (измерительных преобразователей – ИП) для сопряжения с вторичными цепями измерительных трансформаторов тока и напряжения. Размещение преобразователей вблизи источников сигналов тока и напряжения в панелях и шкафах РЗА позволяет сокращать длину кабелей и снижать сопротивление нагрузки на измерительные ТТ и ТН. Такое решение оказалось особенно удобным при модернизации старых систем РАС, а также при добавлении регистраторов к существующим системам РЗА. В последнее время в связи с внедрением микропроцессорной аппаратуры РЗА шкафов РЗА становится меньше, расположение шкафов в помещениях становится более компактным, и актуальность вынесения измерительных преобразователей за пределы шкафов РАС снижается. Это подтверждается большим количеством заказов шкафов, где требуется установить ИП внутри шкафа. В связи с этим в НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ» разработана новая конструкция устройств РАС, в которой модули сопряжения находятся в одном корпусе с устройством РАС и обеспечивают «прямой ввод» токов и напряжений. Набор модулей сопряжения произвольный, так же как в варианте с внешними измерительными преобразователями. Сохранена возможность применения существующих выносных преобразователей с установкой их в панелях РЗА и другом электротехническом оборудовании. Новая конструкция позволяет устанавливать устройства в шкафы шириной 600 мм (стандарт 19”), обеспечивая при этом удобство монтажа кабелей и доступа для ремонта отдельных узлов РАС без демонтажа и отключения входных цепей.

научно‑практическое издание

Электропитание нового устройства осуществляется напряжением 24 В постоянного тока, получаемого от отдельного источника гарантированного питания, имеющего два входа напряжения 220 В постоянного или переменного тока. Источник имеет встроенную сигнализацию наличия питания и неисправности и может быть установлен в шкаф исполнения 19”. НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ» предлагает новый конструктив и модуль электропитания производителям систем РЗА и АСУ для самостоятельной установки в их собственные шкафы. Цена «НЕВА-РАС» в таком случае минимальна.

ЗАО «Научно-производственная фирма «ЭНЕРГОСОЮЗ» 194354, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Есенина, д. 5 «Б» Тел./факс: (812) 320-00-99, 591-62-45 E-mail: mail@energosoyuz.spb.ru www.energosoyuz.spb.ru

73

ПРАКТИКА

научно‑практическое издание

77

ВНИМАНИЕ

Требования к оформлению статей

УДК

Рубрика журнала: НАЗВАНИЕ СТАТЬИ (стиль ЗАГОЛОВОК 1, на рус. и англ. языках)

Аннотация статьи (на рус. и англ. языках) Ключевые слова (на рус. и англ. языках)

Фамилия И. О. (на рус. и англ. языках) Организация, город, страна ( на рус. и англ. языках)

Текст статьи Редактор: Microsoft Word (с расширением .doc) Переносы слов: без переноса. Расположение страниц: книжное.

Гарнитура шрифта: Times New Roman, Arial Размер шрифта: 11 пт. Формат бумаги: А4.

Список литературы: • не более 15 литературных источников, содержащих материал, использованный автором при написании статьи. Ссылки в тексте даются в квадратных скобках, н-р [1]. Ссылки на неопубликованные работы не допускаются.

• оформление согласно ГОСТ 7.1-2003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила оформления».

• сокращения отдельных слов и словосочетаний приводятся в соответствии с ГОСТ 7-12-93 «Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила». Сведения об авторе (с фотографией): Фамилия, Имя, Отчество; ученая степень; почетные звания; должность и место работы; дата рождения; год окончания вуза с указанием названий вуза и кафедры; год и место защиты и тема диссертации; контактный тел. и e-mail. К направляемым в редакцию статьям прилагаются: • з аявление от автора на имя главного редактора; • д ве внешние рецензии;

• а кт экспертизы; • ходатайство научного руководителя.

Требования к элементам текстового материала Требования к таблицам (обязательны ссылки в тексте):

Требования к формулам:

• редактор: MS Word. • шрифт: 9 пт, заголовок – полужирным.

• редактор: MS Equation 3.0 (Вставка - Объект - Создание - MS Equation 3.0).

Таблицы могут быть с заголовками и без.

• размеры элементов формул: основной размер – 11 пт, крупный символ – 14 пт,

Требования к иллюстрациям и рисункам (обязательны ссылки в тексте):

мелкий символ – 11 пт, крупный индекс – 7 пт, мелкий индекс – 5 пт.

• чертежи: в строгом соответствии с ЕСКД.

• гарнитура греческих букв: Symbol. Для остальных букв: Times New Roman.

• режим «Вставка в текст статьи»: Вставка - Объект - Рисунок редактора

• шрифты: латинские буквы набираются курсивом; обозначения матриц, век-

Microsoft Word.

торов, операторов – прямым полужирным шрифтом; буквы греческого ал-

• шрифт подрисуночных подписей: 9 пт.

фавита и кириллицы, математические обозначения типа sh, sin, Im, Re, ind,

• иллюстрации присылать отдельными файлами в форматах:

ker, dim, lim, inf, log, max, ехр, const, а также критерии подобия, обозначе-

• ч ертежи – .pdf, .ai, .eps; • фото – .tiff, .jpg (300dpi); • P rint Screen – .bmp, .jpg (с max качеством).

ние химических элементов (например, 1оg1 = 0; Ре; Bio) – прямым шрифтом.

• формулы располагать по центру страницы. Нумерованные формулы размещать в красной строке, номер формулы ставится у правого края. Нумеруются лишь те формулы, на которые имеются ссылки. В математических и химических формулах и символах следует избегать громоздких обозначений.

• единицы физических величин: по международной системе единиц СИ.

Возвращение рукописи автору на доработку не означает, что статья принята к печати. После получения исправленного автором текста рукопись вновь рассматривается редколлегией. Исправленный текст автор должен вернуть вместе с первоначальным экземпляром статьи, а также ответами на все замечания. Датой поступления статьи в журнал считается день получения редакцией окончательного варианта статьи. Записи, помеченные ОРАНЖЕВЫМ цветом, относятся только к оформлению статей в рубрику «Наука», ЧЕРНЫМ цветом в рубрики «Наука» и «Практика».

СПИСОК РЕКЛАМОДАТЕЛЕЙ НОМЕРА: 1. OMICRON electronics GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 35 2. Аналитик-ТС, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 53 3. БЕНДЕР РУССЛАНД, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 5 4. Бреслер, ИЦ, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 63 5. Бреслер, НПП, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 2

80

02 /Июнь 2014

6. Д инамика, НПП, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-я стр. обложки 7. КомплектЭнерго, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 19 8. УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС, ООО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-я стр. обложки 9. Электрические сети, ЗАО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 77 10. ЭКРА, ООО, НПП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-я стр. обложки 11. Энергосервис, ИЦ, ЗАО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . стр. 62