автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Дифференциальная защита линий электропередачи напряжением 110-220 кВ с повышенной устойчивостью функционирования в переходных режимах короткого замыкания

На правах рукописи

005«°1

Иванов Игорь Юрьевич

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 110-220 КВ С ПОВЫШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ КОРОТКОГО

ЗАМЫКАНИЯ

Специальность: 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 3 ДЕК 2012

Казань 2012

005057328

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» (КНИТУ-КАИ) на кафедре Электрооборудования.

Научные руководители:

Гарке Владимир Георгиевич, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ В ПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ», г. Казань

Ференец Андрей Валентинович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ», г. Казань

Научный консультант:

Дони Николай Анатольевич, кандидат технических наук, директор по науке-заведующий отделом перспективных разработок ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары

Официальные оппоненты:

Федотов Александр Иванович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет», г. Казань

Кузнецов Артём Викторович, кандидат технических наук, генеральный директор ООО «НПО «Энергия», г. Казань

Ведущая организация:

ООО «КЭР-Автоматика», г. Набережные Челны

Защита состоится 25 декабря 2012 г. в 13 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.079.06 при Казанском национальном исследовательском техническом университете им А.Н. Туполева - КАИ по адресу: г. Казань, ул. Толстого, 15 (учебный корпус № 3), ауд. 216.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КНИТУ-КАИ. Электронный вариант автореферата размещен на сайте Министерства образования и науки РФ (www.mon.gov.ru) и на сайте КНИТУ-КАИ (www.kai.ru).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью

учреждения) просим присылать по адресу: 420111, Республика Татарстан, г.

Казань, ул. К. Маркса, 10, КНИТУ-КАИ, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «РЗ» ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.079.06 __—

кандидат технических наук, доцент Л /— A.B. Бердников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Эффективная работа систем электроснабжения промышленных предприятий и электроэнергетических систем в определяющей мере связана с функционированием устройств релейной защиты и автоматики, предназначенными осуществлять быструю и селективную автоматическую ликвидацию повреждений в перечисленных системах.

Линии электропередачи (ЛЭП) напряжением 110-220 кВ являются одними из наиболее ответственных компонентов систем электроснабжения: они связывают внутреннюю часть системы электроснабжения с электроэнергетической системой. В то же время, ЛЭП являются самым уязвимым и наиболее часто повреждаемым элементом системы электроснабжения.

Для выявления и отключения повреждений в пределах всей защищаемой ЛЭП напряжением 110-220 кВ без выдержки времени применяют защиты с абсолютной селективностью. Главным свойством таких защит является их селективность, то есть способность выявлять повреждённую ЛЭП и отключать только её, не действуя при КЗ на смежных элементах системы электроснабжения. Значительный вклад в разработку алгоритмов функционирования и совершенствование защит ЛЭП с абсолютной селективностью внесли советские и российские ученые: Сапир Е.Д., Гельфанд Я.С., Левиуш А.И., Борисов Л.Ф., Дони H.A.

В настоящее время в качестве основной релейной защиты с абсолютной селективностью на ЛЭП напряжением 110-220 кВ находит применение дифференциальная защита линии (ДЗЛ) с цифровым каналом связи.

Одним из основных показателей технического совершенства устройств релейной защиты и, в частности, ДЗЛ, является устойчивость их функционирования, которая характеризует способность сохранять основные свойства защиты - селективность, чувствительность и быстродействие, при воздействии ряда факторов, приводящих к искажению входных сигналов. Для дифференциальных защит к такого рода факторам, например, относятся интенсивные электромагнитные переходные процессы, имеющие место при коротких замыканиях (КЗ). Известны работы отечественных ученых Афанасьева А.Ю., Вайнштейна P.A., Евдокунина Г.А., Засыпкина A.C., Левинштейна М.Л., Лосева С.Б., Любарского Д.Р., Лямеца Ю.Я., Подгорного Э.В., Федотова А.И., Чернина А.Б., Шнеерсона Э.М., Шуина В.А., посвященные исследованиям динамических режимов функционирования электротехнических систем в условиях электромагнитных переходных процессов.

Эффективное функционирование современных устройств ДЗЛ обеспечивается при выполнении определённых требований к некоторым свойствам защиты. При повреждениях на защищаемой линии (внутренних КЗ) ДЗЛ должна обладать свойствами быстродействия и чувствительности. При

повреждениях вне защищаемой линии (внешних КЗ) к ДЗЛ предъявляется требование селективности.

Сложность в обеспечении селективности ДЗЛ при внешних КЗ обусловлена насыщением электромагнитных трансформаторов тока (ТТ) в переходных режимах, что может привести к существенным искажениям входных токов ДЗЛ, и, как следствие, неселективной работе защиты. Обзор литературы показал, что селективность современных устройств ДЗЛ при внешних КЗ достигается путём уменьшения быстродействия и чувствительности защиты. Отсюда следует, что свойства современных устройств ДЗЛ (селективность, быстродействие, чувствительность) находятся в сложной зависимости друг от друга.

С учётом сказанного выше задача совершенствования алгоритмов ДЗЛ актуальна и связана прежде всего с обеспечением селективности защиты при внешних КЗ, сопровождающихся насыщением ТТ; повышением быстродействия и чувствительности защиты; исключением зависимости чувствительности и быстродействия ДЗЛ от уровня отстроенности при внешних КЗ. Проведённый анализ известных исполнений ДЗЛ привёл также к выводу о целесообразности изменения функциональной схемы ДЗЛ и совершенствования существующих алгоритмов работы основных логических узлов защиты.

Объект исследования - дифференциальные защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ.

Предмет исследования - устойчивость функционирования дифференциальных защит линий электропередачи напряжением 110-220 кВ.

Цель исследования - создание дифференциальной защиты линии с повышенной устойчивостью функционирования в переходных, режимах короткого замыкания для эффективной работы систем электроснабжения промышленных предприятий и электроэнергетических систем.

Задача исследования - разработка методик моделирования, функциональных схем, принципов построения и алгоритмов функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с повышенной устойчивостью функционирования в переходных режимах короткого замыкания.

Поставленная задача научного исследования решается в следующих направлениях:

1. Анализ состояния и определение перспективных направлений совершенствования дифференциальных защит линий электропередачи.

2. Синтез математических моделей базовых элементов системы электроснабжения для исследования влияния параметров первичной сети и параметров электромагнитных трансформаторов тока на устойчивость функционирования дифференциальной защиты линии в переходных режимах короткого замыкания.

3. Имитационное моделирование дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения.

4. Обоснование использования в функциональной схеме дифференциальной защиты линии дополнительных логических узлов, позволяющих определять зону повреждения с помощью вспомогательных признаков, свойственных различным режимам работы защищаемой линии.

5. Разработка принципов построения и алгоритмов функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии, использующей вспомогательные отличительные признаки внутреннего и внешнего коротких замыканий.

6. Имитационное моделирование дифференциальной защиты линии с контролем вспомогательных признаков внутреннего и внешнего коротких замыканий в переходных режимах.

Методы исследования. В диссертационной работе применены численные методы решения алгебраических и дифференциальных уравнений, метод сопряжения интервалов, метод наименьших квадратов, метод имитационного моделирования дифференциальной защиты.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается применением апробированных моделей линий электропередачи и электромагнитных трансформаторов тока, использованием общепринятых физических допущений в отношении моделирования электромагнитных переходных процессов в системах электроснабжения, использованием теоретических и экспериментальных данных других авторов и сопоставлением с ними полученных результатов.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе заключается в совершенствовании алгоритмов работы ДЗЛ и состоит в следующем:

1. Исследовано функционирование ДЗЛ при электромагнитных переходных процессах на ЛЭП напряжением 110-220 кВ, имеющих место при КЗ, показавшее необходимость разработки новых алгоритмов функционирования ДЗЛ, реализация которых возможна на базе микропроцессорной техники с использованием прогрессивных способов обработки информации.

2. Определены основные параметры, влияющие на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ: кратность первичного тока КЗ, угол возникновения КЗ, постоянная времени первичной сети и остаточная намагниченность электромагнитных ТТ.

3. Анализ сигналов ДЗЛ в переходных режимах КЗ показал, что существенное повышение устойчивости функционирования защиты может быть достигнуто при использовании вспомогательных отличительных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ в переходных режимах, в дополнение к традиционному принципу действия, основанному на вычислении дифференциального и тормозного токов.

4. Разработаны принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с контролем вспомогательных признаков внутреннего и внешнего коротких замыканий,

обеспечивающие повышение устойчивости функционирования защиты в переходных режимах КЗ.

Практическая ценность работы. Способы синтеза математических моделей элементов системы электроснабжения, методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения, а также теоретический подход к исследованию алгоритмов функционирования микропроцессорных устройств релейной защиты в условиях интенсивных переходных процессов, рекомендованы к использованию при расчёте, выборе параметров настройки вновь вводимых устройств релейной защиты энергообъектов, а также при проверке соответствия параметров настройки действующих устройств релейной защиты энергообъектов режимам работы системы электроснабжения.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены и используются в Филиале ОАО «СО ЕЭС» «Региональное диспетчерское управление энергосистемы республики Татарстан» при расчёте и выборе параметров настройки модернизируемых устройств дифференциальной защиты при новом строительстве и реконструкции объектов электроэнергетики, расположенных в энергосистеме республики Татарстан. Также результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедры Электрооборудования КНИТУ-КАИ им. А.Н.Туполева при выполнении курсовых и дипломных работ студентами и магистрантами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения.

2. Результаты исследований влияния параметров первичной сети и параметров трансформаторов тока на устойчивость функционирования дифференциальной защиты линии в переходных режимах короткого замыкания.

3. Разработанные алгоритмы функционирования дополнительных логических узлов функциональной схемы дифференциальной защиты линии, позволяющие определять зону повреждения с помощью вспомогательных признаков, свойственных различным режимам работы защищаемой линии.

4. Усовершенствованная функциональная схема дифференциальной защиты линии с дополнительными логическими узлами, позволяющая повысить устойчивость функционирования защиты в переходных режимах короткого замыкания.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

XX конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем» (Москва, 2010 г.), Всероссийской молодёжной научно-технической конференции

«Электроэнергетика глазами молодёжи» в УрФУ (Екатеринбург, 2010 г,), V и VI открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы» (Казань, 2010, 2011 гг.), Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи» в СамГТУ (Самара, 2011 г.), VI ежегодной Международной научно-практической конференции «Повышение

эффективности энергетического оборудования - 2011» в ИГЭУ (Иваново, 2011 г.), VII молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» в КГЭУ (Казань, 2012 г.) и международной научно-практической конференции «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем России» (Чебоксары, 2012 г.), а также на научно-техническом совете в ООО НПП «ЭКРА» (Чебоксары, 2012 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 научные статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень рекомендуемых изданий ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Работа включает в себя 8 таблиц и 43 рисунка. Список литературы содержит 122 источника.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задача диссертации, определена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, дана информация о структуре и объеме диссертации.

В первой главе произведен анализ дифференциальных защит линий электропередачи напряжением 110-220 кВ, описаны достоинства и недостатки современных устройств ДЗЛ, рассмотрены тенденции в развитии дифференциальных защит.

Выполненный анализ недостатков ДЗЛ позволил выявить факторы, обуславливающие необходимость исследования и разработки новых алгоритмов функционирования ДЗЛ, реализация которых возможна на базе микропроцессорной техники. К таким факторам следует отнести искажение входных токов ДЗЛ, обусловленных насыщением электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах КЗ, а также заниженную чувствительность защиты при КЗ на защищаемой линии вследствие использования в алгоритме функционирования защиты повышенных коэффициентов торможения.

Одним из основных этапов разработки и исследования новых алгоритмов работы ДЗЛ является математическое моделирование электромагнитных переходных процессов при коротком замыкании.

Во второй главе выполнен анализ и структурный синтез математических моделей базовых элементов системы электроснабжения для исследования

влияния параметров первичной сети и параметров электромагнитных трансформаторов тока на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ. Показано, что для исследования динамических режимов функционирования быстродействующих релейных защит, к которым относится ДЗЛ, возможно применить метод имитационного моделирования.

Разработана методика проведения имитационного моделирования ДЗЛ при различных исходных параметрах системы электроснабжения.

В структурной схеме имитационной модели ДЗЛ (рис.1) с помощью блочного принципа реализованы блок моделирования КЗ, блоки моделирования входного сигнала стороны 1 и 2, блоки моделирования трансформатора тока стороны 1 и 2, блок моделирования ДЗЛ.

В блоке моделирования КЗ задаются основные параметры системы: активные и индуктивные сопротивления участка цепи КЗ, параметры токов нагрузки и КЗ, вид и длительность КЗ.

Рис. 1. Структурная схема имитационной модели ДЗЛ.

Возникновение в системе электроснабжения КЗ сопровождается появлением электромагнитного переходного процесса. Аналитическое выражение переходного тока КЗ в симметричной трёхфазной сети с сосредоточенными активными сопротивлениями и индуктивностями имеет вид:

¿■(О = /,•*„

8ІП((И/ + 8-<рк)~ біп(5 - (рк ) • е

,(1)

где 1\ - номинальный первичный ток ТТ, А; к,тх - кратность первичного тока КЗ; (5 - угол возникновения КЗ, град; <рк - угол сдвига тока относительно напряжения соответствующей фазы в цепи короткого замыкания, град;

7"і ---постоянная времени цепи КЗ; /наф - амплитуда предшествующего

Я • со

тока нагрузки, А; <р - угол сдвига тока относительно напряжения соответствующей фазы в нагрузочном режиме, град.

При имитации КЗ, с выхода блока моделирования входного сигнала 1 (2 ) на вход блока моделирования трансформатора тока 1 (2) подаётся сигнал пропорциональный току, вычисляемому по выражению (1).

При рассмотрении процессов в цепях защиты, питаемой от измерительных ТТ, последние представляются схемой замещения, представленной на рис. 2, с приведением величины первичного тока к виткам вторичной обмотки, где ¡' 1 - приведённый первичный ток, А; /2 — вторичный ток, А; /о - ток намагничивания, А; ¿о - индуктивность ветви намагничивания, Гн; Л2 - активное сопротивление нагрузки, Ом; ¿2 - индуктивность нагрузки, Гн.

Рис. 2. Схема замещения трансформатора тока.

Наиболее часто для подключения устройств релейной защиты используются трансформаторы тока с ферромагнитным сердечником без воздушных зазоров. Их математическая модель имеет вид: • /, - и-, • „ сШ _ . , <Л,

£ = /(//). (2)

II = -

с СІВ

и\ • 5--=

Л

1 Л " ■ "-1 Л '

где - число витков первичной и вторичной обмоток ТТ; / - средняя

длина линии магнитного поля в сердечнике, м; 5 - площадь поперечного сечения магнитопровода, м2; В - магнитная индукция в сердечнике, Тл; Н -напряжённость магнитного поля в сердечнике, А/м.

Неизвестной величиной является вторичный ток /2, производя преобразования, получим нелинейное дифференциальное уравнение, выраженное в форме Коши:

¿к л

w, ■ к».

с/В

ан

л

2

т с Г ,

ы; - Б--+ Ц ■ I

2 ан 2

(3)

Для построения кривой намагничивания В—_ЦН) используется модель Джилса-Атертона, согласно которой:

В = ц0-Н-( 1 + (4)

0 Н+А

где р0= 12,5610'7 (Гн/м) - магнитная постоянная; М5 - намагниченность насыщения, А/м; А - параметр формы безгистерсзисной кривой намагничивания, А/м.

Расчёт и выбор параметров модели магнитного сердечника по справочным данным производится в следующем порядке:

1. Производится выбор расчётных точек. Используя данные по безгистерсзисной кривой намагничивания, выбираются две точки, расположенные на начальном участке этой кривой, и по две-три точки на её колене и на участке насыщения.

2. Для всех выбранных точек производятся расчёты относительной магнитной проницаемости и функции намагниченности по следующим формулам:

Иг-1 Мо-Н

3. Составляется парный список значений Н\ и Е,.

4. С помощью метода наименьших квадратов производится аппроксимация зависимости /*"(//), заданной в виде парного списка значений Н, и /*]. Результатом аппроксимации является получение линейной функции вида

Р = а-Н + Ь ^ где а \\ Ъ - расчётные значения коэффициентов.

5.Находятся значения параметров М5 и А модели нелинейного сердечника:

М5=~; А = М5-Ъ. (6)

а

В общем случае напряжённость магнитного поля Н определяется значениями тока намагничивания /0, для расчёта которого представляется целесообразным производить численное интегрирование (2).

Если допустить, что индуктивность рассеивания вторичной обмотки ТТ равна нулю, то может быть получено расчётное выражение для тока намагничивания:

д1о=-->

Дг

где Ятт - активное сопротивление вторичной обмотки ТТ, Ом; Л,игр - активное сопротивление нагрузки, подключённой к вторичной обмотке ТТ, Ом; ¿„агр -индуктивность нагрузки, подключённой к вторичной обмотке ТТ, Гн; Т2 -постоянная времени вторичной цепи ТТ.

При заданных функциях и Д=ДЯ) решается дифференциальное

уравнение (3) методом Рунге-Кутга с автоматическим выбором шага А, позволяющим обеспечить заданную точность.

Значение вторичного тока в момент времени /=(,+) определяется по выражению (8):

'2.J+, = h.j + ■ (tf/ + 2 qí + 2 q{ +q{), (8)

где ql=f(tJ,ií,Y, qí=f{'j+ 4i = f('j

qÍ=f(tj+h,i2/+h-q¡).

Полученные мгновенные значения вторичных токов с обеих сторон ЛЭП являются входными сигналами для блока моделирования ДЗЛ.

Алгоритмы измерения современных микропроцессорных устройств релейной защиты базируются на использовании дискретного преобразования Фурье, согласно которому производится выделение функции в частотной области из функции, заданной во временной области, поэтому для определения интегральных параметров дифференциального и тормозного токов ДЗЛ используются выражения (9) и (10). В блоке моделирования ДЗЛ последовательно вычисляются:

- мгновенные значения дифференциального /диф(и) и тормозного /'торм(и) токов:

'Д11ф (") ='2 («) +'"(«), 'торм (п) = i'ii.")

- основная гармоническая составляющая дифференциального тока •/диф("):

i д1.ф re (") = z 'диф (п-к)- sin(~~t7~),

" <=0 "

^д1№.1м(") = — - *) • cos(—г1—) >

{

^диф (") ~ ll®.re + ^д1!ф.[м ■ (9)

- основная гармоническая составляющая тормозного тока /юрм(п): Г , , > 2, ... ,2л-к

topm.re (и) = — 2. 'торм (" - ''" sln(—,

<

2 :V~' 2л- • к

а орм1м (") = т7 z 'горм (п-к)- cos(——) ,

" 4=0 'V

АхЭРМ (") ~ \ ЛоРМ1М • (10)

При этом условие срабатывания ДЗЛ задаётся следующими соотношениями:

^дпф ^д.уст > (11)

-с

•^д.усг — + ^торм ' л'орм >

где /д уст - уставка срабатывания ДЗЛ, А; /д.0 - начальный порог срабатывания ДЗЛ, А; Аторм - коэффициент торможения.

Таким образом, получив в качестве выходных сигналов имитационной модели значения дифференциального и тормозного токов, можно исследовать

влияние параметров первичной сети и параметров ТТ на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ.

В третьей главе проведён анализ работы ДЗЛ в переходных режимах КЗ при различных исходных параметрах системы электроснабжения.

Для устойчивого функционирования ДЗЛ при внешних КЗ необходимо, чтобы дифференциальный ток не превышал уставки срабатывания на протяжении времени, необходимого для отключения внешнего КЗ, то есть чтобы выполнялось условие (12):

/Д1.Ф(')</дуст. (12)

/кз < / < /кз + Д/,

где ?кз - время, соответствующее моменту возникновения внешнего КЗ; Д/ -интервал времени, необходимый для отключения внешнего КЗ смежной релейной защитой, мс.

Для удобства введём обозначение коэффициента селективности, который определяется по выражению (13):

, _ /ДЦф(-0

М' (13)

' ДУПЛ15/

где 5 - момент выборки, при котором дифференциальный ток принимает максимальное значение при внешнем КЗ.

На время возникновения внешнего КЗ значение данного коэффициента должно быть меньше единицы.

Табл. 1. Параметры системы, используемые при моделировании.

Система . Параметры

№ 1 Х/И =10; £,„.„= 10

№2 Х/К =10; А-,„„-30

№3 Х/Я =20; Л™«=10

№4 Х/К =20; ¿та5=30

Рассматривается вариант, когда с одной стороны ЛЭП используется идеальный ТТ, а с другой стороны ЛЭП реальный ТТ типа ТВ-110-1Х-3. При моделировании используются 4 варианта системы с различными значениями Ш и &тах (табл. 1), и вычисляется значение коэффициента селективности при значениях угла возникновения повреждения 0, 45, 90°, при отсутствии и при наличии остаточной намагниченности ТТ. В качестве исходных были приняты следующие параметры системы электроснабжения: /нагр=0,5 7|=500 А; <р=45°; Рк=85°. Коэффициент торможения ДЗЛ принят равным 0,5, выдержка времени ДЗЛ принята равной нулю.

Из представленных на рис. 3 гистограмм следует, что на устойчивость функционирования ДЗЛ значительное влияние оказывает значение угла возникновения КЗ. Так, при 5=90° коэффициент селективности принимает значения меньшие единицы, тем самым обеспечивается селективность защиты.

В то же время при ¿=45° и, особенно, при ¿=0°, ДЗЛ не обладает достаточной устойчивостью функционирования, что приводит к неселективной работе защиты при внешнем КЗ (при к1:>\).

О ч 45 Ю Л 0 о _ »5 » А °

а) • б)

Рис. 3. Значения коэффициента селективности ДЗЛ при различных значениях угла возникновения КЗ: а без учёта остаточной намагниченности ТТ б с учётом

остаточной намагниченности ТТ (Лгц=0,8).

Обеспечить селективность ДЗЛ при данных значениях угла 3 можно, изменив коэффициент торможения /с,орм ДЗЛ в сторону увеличения или введя выдержку времени (выд. на срабатывание защиты. На рис. 4 представлены значения АгТОрм и ?выд., необходимые для устойчивого функционирования защиты при внешних КЗ.

М1 »2 /из м< *ч »г Снопам

а) б)

Рис. 4. Значения параметров ДЗЛ, необходимые для устойчивого функционирования защиты при внешних КЗ: а коэффициента торможения; б - выдержки времени.

При внутренних КЗ устойчивость функционирования ДЗЛ характеризуется чувствительностью к повреждению и быстротой срабатывания. Согласно ПУЭ, необходимо обеспечить коэффициент чувствительности ДЗЛ не менее 2.

В табл. 2 представлены результаты тестирования работы ДЗЛ на чувствительность при внутренних КЗ. При тестировании использовалась уставка Агторм, обеспечивающая селективность защиты при внешних КЗ, и вычислялся коэффициент чувствительности защиты кц по выражению (14):

£ _ ^ДИФ __^Д1М>_

^Д.УСТ ^Д.О + ^ТОРМ ' Лт>РМ

Табл. 2. Результаты тестирования ДЗЛ на чувствительность при внутренних КЗ.

Параметры системы ^торм Ач Чувств ител ьность (А'ч>2)

№ 1 0,8 1,56 нет

№2 0,95 1,07 нет

№3 0,9 1,29 нет

№4 0,95 1,04 нет

Из табл. 2 следует, что ДЗЛ с данной уставкой Луорм не обладает достаточной чувствительностью при внутренних КЗ, так как кч<2.

Согласно стандарту ОАО «ФСК ЕЭС», время срабатывания ДЗЛ при повреждении на линии должно быть не более 50 мс.

В табл. 3 представлены результаты тестирования работы ДЗЛ на быстродействие при внутренних КЗ. При тестировании использовалась уставка /Выд, обеспечивающая селективность защиты при внешних КЗ, и вычислялось общее время срабатывания ДЗЛ по формуле (15):

'сраб='выд+Д'<50 (мс), (15)

где Дг — интервал времени с момента возникновения КЗ до момента превышения дифференциального тока /диф уставки срабатывания /д.уст, мс.

Табл. 3. Результаты тестирования ДЗЛ на быстродействие при внутренних КЗ.

Параметры системы 'выл, мс 'сраб, МС Быстродействие Сср«б<50 мс)

№ 1 24 28 да

№2 32 36 да

№3 47 51 нет

№4 61 65 нет

Из табл. 3 следует, что ДЗЛ с данной уставкой /выл, не всегда обладает достаточным быстродействием при внутренних КЗ.

Таким образом, выбор уставок традиционной ДЗЛ является компромиссным решением между требованием обеспечения селективности при внешних КЗ и требованием обеспечения чувствительности и быстродействия защиты при внутренних повреждениях. Причиной этому служит несовершенство алгоритмов, реализуемых в данной защите для выявления зоны повреждения.

В четвёртой главе доказана необходимость использования в функциональной схеме ДЗЛ дополнительных логических узлов, позволяющих определять зону повреждения с помощью отличных от традиционных принципов.

Анализ сигналов ДЗЛ в переходных режимах КЗ показал, что существенное повышение устойчивости функционирования защиты может быть достигнуто при использовании вспомогательных отличительных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ в переходных режимах, в дополнение к традиционному принципу действия, основанному на вычислении дифференциального и тормозного токов. К наиболее информативным отличительным признакам следует отнести следующие:

1) превышение времени совпадения полуволн одинаковой полярности токов плеч ДЗЛ ?совп над временем блокировки /блок при внутренних КЗ;

2) отставание фронта волны дифференциального тока от фронта волны тормозного тока при внешних КЗ;

3) превышение длительности интервала времени от максимума дифференциального тока до минимума Д/2 над длительностью интервала времени от момента появления дифференциального тока до его максимума Дл при внешних КЗ.

На основе данных вспомогательных признаков, в работе реализованы принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов защиты.

Алгоритм определения внутреннего КЗ с помощью первого вспомогательного признака поясняется упрощённой функциональной схемой, представленной на рис. 5.

Рис. 5. Функциональная схема алгоритма определения внутреннего короткого замыкания с помощью первого вспомогательного признака.

При возникновении КЗ:

- срабатывает пусковой орган защиты;

- выделяются положительные и отрицательные полуволны токов плеч

ДЗЛ;

- в зависимости от начальной полярности токов измеряется время совпадения положительных (/совп+) или время совпадения отрицательных (/СОвп-) полуволн токов плеч ДЗЛ.

Условие для формирования разрешающего сигнала с помощью первого вспомогательного признака:

'совп > 'блок > (16)

где (совп - время совпадения полуволн одинаковой полярности токов плеч, мс; 'блок - время блокирования действия защиты на отключение (время блокировки), мс.

Время блокирования /блок задаётся в зависимости от принятого угла блокирования действия защиты на отключение /?:

10 (мс)-р(град) 'ы>ш ~ 180{град)

Физической причиной преимущества первого вспомогательного признака в переходном режиме КЗ (в отношении динамических характеристик защиты) является стабильность его проявления даже при сильном амплитудном искажении формы тока.

Алгоритм определения внешнего КЗ с помощью второго вспомогательного признака поясняется упрощённой функциональной схемой, представленной на рис. 6.

Пусковой г

Рис. 6. Функциональная схема алгоритма определения внешнего короткого замыкания с помощью второго вспомогательного признака.

При возникновении КЗ:

- срабатывает пусковой орган защиты;

- вычисляется приращение тормозного тока Д/горм в момент выборки и:

А/Т0РМ (и) = /ТОРМ (и) - /торм (« ~ 0;

- вычисляется приращение дифференциального тока А/диф в момент выборки и:

д^диф (") = 7диф (") - 7диф (я -1);

- вычисляется отношение Delta приращения дифференциального тока к приращению тормозного тока в момент выборки п:

Delta(n) =

Д/дНф(") л/то!>м(")'

Условия для формирования блокирующего сигнала с помощью второго вспомогательного признака:

Г Д/Т0РМ (и) > С, (17)

| Ое1/а(п) < 0,5 ^

где С = 0,1 • /1ЮИ - уставка срабатывания по приращению тормозного тока, А; /„ом - номинальный вторичный ток ТТ, А.

Второй вспомогательный признак позволяет быстро определить факт внешнего КЗ на интервале идеальной трансформации ТТ (до насыщения) и тем самым, предотвратить неселективную работу защиты.

Алгоритм определения внешнего КЗ с помощью третьего вспомогательного признака поясняется упрощённой функциональной схемой, представленной на рис. 7.

Рис. 7. Функциональная схема алгоритма определения внешнего короткого замыкания с помощью третьего вспомогательного признака.

При возникновении КЗ:

- срабатывает пусковой орган защиты;

- определяются моменты наступления экстремумов дифференциального

тока;

- измеряются и запоминаются интервалы времени от момента появления дифференциального тока до его максимума Д/] и от максимума дифференциального тока до его минимума ЛЬ-

Условие для формирования блокирующего сигнала с помощью третьего вспомогательного признака:

Д<2>ДГ, (18)

Третий вспомогательный признак основан на различии свойств насыщенного и ненасыщенного ТТ и поэтому проявляется тем интенсивнее, чем больше изменяется магнитное состояние сердечника насыщенного ТТ за период.

На основании проведённых исследований алгоритмов работы новых логических узлов защиты, была разработана функциональная схема ДЗЛ, представленная на рис. 8.

Из сравниваемых токов по концам линии /', /" формируются в каждой

фазе:

дифференциальный сигнал /диф в блоке формирования дифференциального сигнала;

- тормозной сигнал /торм в блоке формирования тормозного сигнала. В реагирующем органе (РО) производится сравнение величины дифференциального сигнала /диф с уставкой срабатывания /дуст согласно традиционному алгоритму действия ДЗЛ.

На основе вспомогательных признаков, в функциональной схеме усовершенствованной ДЗЛ реализованы разрешающий блок (РБ) и запрещающий блок (ЗБ), пуск которых происходит при помощи быстродействующего пускового органа (БПО), на вход которого подаются токи всех фаз. БПО реагирует на появление симметричных составляющих тока КЗ, а также на приращение токов симметричных составляющих.

Рис. 8. Функциональная схема усовершенствованной ДЗЛ.

Для повышения эффективности функционирования ДЗЛ, в функциональной схеме используются компараторы тормозного тока, позволяющие реализовать наиболее совершенный подход обработки сигналов, учитывающий особенности работы ТТ и защищаемой линии. Исходя из этого, принята характеристика срабатывания защиты, вид которой показан на рис. 9. При этом выделяются следующие режимы работы ДЗЛ: 1) при малых сквозных токах (/торм< /скво; устройство работает как традиционная дифференциальная защита без торможения (Аторм = 0).

Условие срабатывания защиты (появление отключающего сигнала на выходе РО) при малых сквозных токах определяется условием (19):

^диф > Ато■ (19)

В этом случае обеспечивается максимальная чувствительность защиты при внутренних коротких замыканиях.

2) при нормальных сквозных токах (/скв| < /торм < /скв2); устройство работает как традиционная дифференциальная защита с торможением (&торм > 0).

Условие срабатывания защиты (появление отключающего сигнала на выходе РО) при нормальных сквозных токах определяется условием (20):

-^диф > -Гц.о + ^торм ' Аорм • (20)

В этом случае обеспечивается достаточная чувствительность (кч>2) при внутренних КЗ, при этом происходит отстройка от тока небаланса при внешних повреждениях, сопровождающихся небольшим насыщением ТТ.

3) при больших сквозных токах (/торм-* ¡сквг)'- в этом случае традиционная ДЗЛ не может обеспечить селективность при внешних КЗ без уменьшения чувствительности и быстродействия при внутренних, поэтому действие устройства определяется работой РБ и ЗБ, устойчивость функционирования которых при переходном процессе КЗ значительно выше, чем устойчивость функционирования реагирующего органа.

Условие срабатывания защиты (появление разрешающего сигнала на выходе РБ) при больших сквозных токах определяется выражением (16).

Рис. 9. Характеристика срабатывания предлагаемой ДЗЛ.

Для оценки эффективности предложенных алгоритмов, сравним основные технические показатели (устойчивость функционирования, чувствительность, быстродействие) усовершенствованной и традиционной ДЗЛ.

Для оценки повышения устойчивости функционирования при внешних КЗ используется отношение коэффициента селективности усовершенствованной ДЗЛ Агс.усов к предельному значению коэффициента

селективности &с.1рад.пред. ТраДИЦИОННОЙ ЗЭЩИТЫ (&с.трад.пред.= 1)- ПОСКОЛЬКУ

селективность усовершенствованной ДЗЛ при внешнем КЗ обеспечивается за счёт блокирующих сигналов, коэффициент кс для данной защиты может

принимать значения большие единицы. Соответственно для усовершенствованной ДЗЛ может быть выбрано меньшее значение уставки &ТОрм, поэтому задаётся уставка кторм, исходя из условия обеспечения чувствительности защиты при внутренних КЗ (кч>2).

На рис. 10 представлены результаты повышения устойчивости функционирования ДЗЛ при внешних КЗ для различных значений ХШ и Аггаах.

10 20 30 ХШ

Рис.10. Результаты повышения устойчивости функционирования ДЗЛ при внешних КЗ.

Для оценки повышения чувствительности используется отношение между коэффициентом чувствительности усовершенствованной ДЗЛ А:ч.уСов. и коэффициентом чувствительности традиционной защиты £ч град.. При этом для традиционной ДЗЛ используется уставка кт0обеспечивающая селективность защиты при внешних КЗ при самых неблагоприятных условиях (<5=0°, А-я=0,8), а для усовершенствованной ДЗЛ используется уставка кторм, обеспечивающая устойчивость функционирования защиты при внутренних повреждениях (кч>2).

На рис. 11 представлены результаты повышения чувствительности ДЗЛ при внутренних КЗ для различных значений Х/Я и Агтах-

10 20 30 Х/К

Рис. 11. Результаты повышения чувствительности ДЗЛ при внутренних КЗ.

18

Для оценки повышения быстродействия используется разница Л?Сраб. между временем срабатывания традиционной ДЗЛ и временем срабатывания усовершенствованной защиты. При этом для традиционной ДЗЛ используется уставка /выл, обеспечивающая селективность защиты при внешних КЗ при самых неблагоприятных условиях (¡5=0°, ^=0,8), равная 20 мс и более, а для усовершенствованной ДЗЛ используется уставка /„ыД = 20 мс.

На рис. 12 представлены результаты повышения быстродействия ДЗЛ при внутренних КЗ для различных значений Х/К и к,тх.

10 20 30 Х/К

Рис. 12. Результаты повышения быстродействия ДЗЛ при внугренних КЗ.

В заключении диссертации представлены итоговые результаты.

В работе изложено научно обоснованное решение важной научно-технической задачи — разработаны методика моделирования, функциональные схемы, принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с повышенной устойчивостью функционирования в переходных режимах короткого замыкания. Полученные результаты диссертационной работы, обеспечивающие повышение селективности, быстродействия и чувствительности дифференциальных защит ЛЭП напряжением 110-220 кВ, позволят снизить глубину и длительность провалов напряжения в питающей сети и имеют существенное значение для эффективной работы промышленных предприятий с непрерывным технологическим циклом, нарушение электроснабжения которых даже на несколько миллисекунд приводит к значительному экономическому ущербу.

Основные выводы:

1. Анализ достоинств и недостатков современных устройств ДЗЛ позволил выявить факторы, обуславливающие необходимость исследования и разработки новых алгоритмов функционирования ДЗЛ, реализация которых возможна на базе микропроцессорной техники с использованием прогрессивных способов обработки информации. К таким факторам следует отнести искажение входных токов ДЗЛ, обусловленных насыщением

электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах КЗ, а также заниженную чувствительность защиты при КЗ на защищаемой линии вследствие использования в алгоритме функционирования защиты тормозного сигнала с повышенными коэффициентами торможения.

2. Анализ различных методов моделирования динамических режимов функционирования устройств релейной защиты в условиях электромагнитных переходных процессов позволил обосновать перспективность использования метода имитационного моделирования, обладающего рядом важных достоинств: высокой наглядностью математической модели; динамическим отражением состояний моделируемой системы; возможностью осуществлять анализ и математическое моделирование отдельных элементов системы электроснабжения.

3. Разработана методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения. Научной основой методики имитационного моделирования служит структурный синтез математических моделей базовых элементов системы электроснабжения для исследования влияния параметров первичной сети и параметров электромагнитных трансформаторов тока на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ.

4. В результате проведенных исследований определены основные параметры, влияющие на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ: кратность первичного тока КЗ, угол возникновения КЗ, постоянная времени первичной сети и остаточная намагниченность электромагнитных ТТ. Показано, что традиционная ДЗЛ не обладает достаточной устойчивостью функционирования в переходных режимах КЗ при неблагоприятном значении угла возникновения КЗ и при наличии остаточной намагниченности электромагнитных трансформаторов тока в момент возникновения повреждения. Доказана необходимость использования в функциональной схеме дифференциальной защиты линии дополнительных логических узлов, позволяющих определять зону повреждения с помощью отличных от традиционных принципов.

5. Анализ сигналов ДЗЛ в переходных режимах КЗ показал, что существенное повышение устойчивости функционирования защиты может быть достигнуто при использовании вспомогательных отличительных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ в переходных режимах, в дополнение к традиционному принципу действия, основанному на вычислении дифференциального и тормозного токов. К наиболее информативным отличительным признакам следует отнести следующие:

- превышение времени совпадения полуволн одинаковой полярности токов плеч ДЗЛ над временем блокировки при внутренних КЗ;

- отставание фронта волны дифференциального тока от фронта волны тормозного тока при внешних КЗ;

- превышение длительности интервала времени от максимума дифференциального тока до минимума над длительностью интервала времени

от момента появления дифференциального тока до его максимума при внешних КЗ.

6. Разработаны принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с контролем вспомогательных признаков внутреннего и внешнего коротких замыканий. Разработанные алгоритмы позволяют определять зону повреждения до срабатывания реагирующих органов ДЗЛ и формировать в функциональной схеме защиты разрешающие и запрещающие сигналы, благодаря которым обеспечивается селективность ДЗЛ в переходных режимах КЗ без уменьшения быстродействия и чувствительности защиты.

7. Для оценки эффективности предложенных алгоритмов произведено имитационное моделирование ДЗЛ, использующей в функциональной схеме защиты логические узлы с контролем вспомогательных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ. Показано, что разработанные алгоритмы функционирования ДЗЛ позволяют повысить устойчивость функционирования защиты в переходных режимах внешних КЗ, а также повысить чувствительность и быстродействие защиты при внутренних повреждениях.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Иванов И.Ю. Уменьшение влияния погрешностей электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах на работу дифференциальной защиты энергообъектов // Энергетика Татарстана. 2011. № 3, С. 67-70.

2. Иванов И.Ю. Совершенствование дифференциальной защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ // Проблемы Энергетики, 2012. № 12. С. 152-160.

3. Иванов И.Ю. Модернизация дифференциально-фазной защиты линий электропередачи на микропроцессорной элементной базе // Электрические станции. 2012. № 7, С. 51-55.

4. Иванов И.Ю. Исследование работы дифференциальной защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ с помощью моделирования в среде Matlab // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия Технические науки. 2012. № 3, С. 186-192.

Публикации в других научных изданиях

5. Иванов И.Ю. Развитие микропроцессорных устройств релейной защиты, автоматики и управления электрических систем / Гарке В.Г., Жегалов А.А., Иванов И.Ю., Исаков Р.Г., Конова Е.А., Куракин C.B., Петрухин С.Б., Хазбулатов 3.3. // Материалы докладов XX конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем». Москва: «Научно-инженерное информационное агентство», 2010. С. 203-209.

6. Иванов И.Ю. Расширение возможностей применения микропроцессорных шкафов РЗА для решения нестандартных задач // Материалы докладов Всероссийской молодёжной научно-технической

конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи». Екатеринбург: УрФУ,

2010. С. 94-97.

7. Иванов И.Ю. Практические вопросы применения микропроцессорных защит для решения задач повышения устойчивости энергосистем и надёжности электроснабжения крупных промышленных потребителей // Материалы докладов V открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы». Казань: КГЭУ,

2011.С. 25-28.

8. Иванов И.Ю. Инновационное решение по расширению возможностей применения дифференциально-фазной защиты линий электропередачи // Материалы докладов Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи». Том 2. Самара: СамГТУ, 2011. С. 38-

9. Иванов И.Ю. Обзор основных защит линий электропередачи напряжением 110-220 кВ // Материалы докладов VI открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы». Казань: КГЭУ, 2011. С. 170-175.

10. Иванов И.Ю. Устранение недостатков дифференциально-фазных защит линий электропередачи // Материалы докладов VI открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы». Казань: КГЭУ, 2011. С. 132-137.

11. Иванов И.Ю. Моделирование работы дифференциальной защиты линии в системе МаМаЬ // Материалы докладов VI ежегодной Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности энергетического оборудования - 2011». Иваново: ИГЭУ, 2011. С. 427-431.

12. Иванов И.Ю. Повышение чувствительности, селективности и быстродействия дифференциальной защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ // Материалы докладов VII молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2012. С. 3-4.

13. Иванов И.Ю. Усовершенствованный алгоритм функционирования дифференциальной защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ // Материалы докладов международной научно-практической конференции и выставки «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем России». Чебоксары, 2012. С. 8-9.

14. Иванов И.Ю. Повышение технического совершенства дифференциальной защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ / Дони Н.А., Гарке В.Г., Иванов И.Ю. // Релейная защита и автоматизация. 2012. № 4, С. 30-35.

41.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,5. Усл.печ.л. 1,4. Уч.-изд.л. 1,2.

_Тираж 100. Заказ А176_

Типография КНИТУ-КАИ. 420111 Казань, К. Маркса, 10

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 110-220 КВ

1.1. Применение дифференциального принципа для защиты линий электропередачи

1.2. Особенности современных устройств дифференциальной защиты линий

1.3. Преимущества и недостатки современных устройств дифференциальной защиты линий

1.4. Тенденции развития дифференциальных защит

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ

2.1. Синтез математических моделей базовых элементов системы электроснабжения

2.1.1. Математическое моделирование переходного процесса короткого замыкания в симметричной трёхфазной цепи

2.1.2. Математическое моделирование переходного процесса короткого замыкания во вторичных цепях защиты

2.1.3. Анализ различных методов моделирования динамических режимов функционирования устройств релейной защиты в условиях электромагнитных переходных процессов

2.2. Методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии напряжением 110-220 кВ

2.2.1. Блок моделирования входного сигнала

2.2.2. Блок моделирования трансформатора тока

2.2.3. Блок моделирования дифференциальной защиты линии

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ И ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА НА УСТОЙЧИВОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

3.1. Условия, необходимые для правильной работы электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах короткого замыкания

3.2. Исследование влияния насыщения электромагнитных трансформаторов тока на алгоритмы измерения микропроцессорных устройств релейной защиты

3.3. Условия, характеризующие устойчивость функционирования дифференциальной защиты линии

3.4. Исследование устойчивости функционирования дифференциальной защиты линии в переходных режимах внешнего короткого замыкания

3.5. Исследование устойчивости функционирования дифференциальной защиты линии в переходных режимах внутреннего короткого замыкания

4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НОВЫХ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ

4.1. Обоснование использования в функциональной схеме дифференциальной защиты линии дополнительных логических узлов

4.2. Новые алгоритмы работы дифференциальной защиты линии, работающей на базе мгновенных значений токов 83 4.2.1. Алгоритм определения внутреннего короткого замыкания с помощью первого вспомогательного признака

4.2.2. Алгоритм определения внешнего короткого замыкания с помощью второго вспомогательного признака

4.2.3. Алгоритм определения внешнего короткого замыкания с помощью третьего вспомогательного признака

4.2.4. Функциональная схема дифференциальной защиты линии, работающей на базе мгновенных значений токов

4.3. Новые алгоритмы работы дифференциальной защиты линии, работающей на базе векторных значений токов

4.3.1. Алгоритм действия детектора повреждений для дифференциальной защиты линии, работающей на базе векторных значений токов

4.3.2. Функциональная схема дифференциальной защиты линии, работающей на базе векторных значений токов

4.4. Оценка эффективности предложенных алгоритмов функционирования дифференциальной защиты линии

4.4.1. Оценка устойчивости функционирования усовершенствованной дифференциальной защиты линии при внешних коротких замыканиях

4.4.2. Оценка чувствительности усовершенствованной дифференциальной защиты линии при внутренних коротких замыканиях

4.4.3. Оценка быстродействия усовершенствованной дифференциальной защиты линии при внутренних коротких замыканиях 117 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы. Эффективная работа систем электроснабжения промышленных предприятий и электроэнергетических систем в определяющей мере связана с функционированием устройств релейной защиты и автоматики, предназначенными осуществлять быструю и селективную автоматическую ликвидацию повреждений в перечисленных системах [1,2].

Линии электропередачи (ЛЭП) напряжением 110-220 кВ являются одними из наиболее ответственных компонентов систем электроснабжения: они связывают внутреннюю часть системы электроснабжения с электроэнергетической системой. В то же время, ЛЭП являются самым уязвимым и наиболее часто повреждаемым элементом системы электроснабжения.

Для выявления и отключения повреждений в пределах всей защищаемой ЛЭП напряжением 110-220 кВ без выдержки времени применяют защиты с абсолютной селективностью. Главным свойством таких защит является их селективность, то есть способность выявлять повреждённую ЛЭП и отключать только её, не действуя при коротких замыканиях на смежных элементах системы электроснабжения. Значительный вклад в разработку алгоритмов функционирования и совершенствование защит ЛЭП с абсолютной селективностью внесли советские и российские ученые: Сапир Е.Д., Гельфанд Я.С., Левиуш А.И., Борисов Л.Ф., Дони H.A.

В настоящее время в качестве основной релейной защиты с абсолютной селективностью на ЛЭП напряжением 110-220 кВ находит применение дифференциальная защита линии (ДЗЛ) с цифровым каналом связи.

Одним из основных показателей технического совершенства устройств релейной защиты и, в частности, ДЗЛ, является устойчивость их функционирования, которая характеризует способность сохранять основные свойства защиты - селективность, чувствительность и быстродействие, при воздействии ряда факторов, приводящих к искажению входных сигналов. Для дифференциальных защит к такого рода факторам, например, относятся интенсивные электромагнитные переходные процессы, имеющие место при коротких замыканиях (КЗ). Известны работы отечественных ученых Афанасьева А.Ю., Вайнштейна Р.А, Евдокунина Г.А., Засыпкина A.C., Левинштейна M.JL, Лосева С.Б., Любарского Д.Р., Лямеца Ю.Я., Подгорного Э.В., Федотова А.И., Чернина А.Б., Шнеерсона Э.М., Шуина В.А., посвященные исследованиям динамических режимов функционирования электротехнических систем в условиях электромагнитных переходных процессов.

Эффективное функционирование современных устройств ДЗЛ обеспечивается при выполнении определённых требований к некоторым свойствам защиты. При повреждениях на защищаемой линии (внутренних КЗ) ДЗЛ должна обладать свойствами быстродействия и чувствительности. При повреждениях вне защищаемой линии (внешних КЗ) к ДЗЛ предъявляется требование селективности.

Сложность в обеспечении селективности ДЗЛ при внешних КЗ обусловлена насыщением электромагнитных трансформаторов тока (TT) в переходных режимах, что может привести к существенным искажениям входных токов ДЗЛ, и, как следствие, неселективной работе защиты. Обзор литературы показал, что селективность современных устройств ДЗЛ при внешних КЗ достигается путём уменьшения быстродействия и чувствительности защиты. Отсюда следует, что свойства современных устройств ДЗЛ (селективность, быстродействие, чувствительность) находятся в сложной зависимости друг от друга.

С учётом сказанного выше задача совершенствования алгоритмов ДЗЛ актуальна и связана прежде всего с обеспечением селективности защиты при внешних КЗ, сопровождающихся насыщением TT; повышением быстродействия и чувствительности защиты; исключением зависимости чувствительности и быстродействия ДЗЛ от уровня отстроенности при внешних КЗ. Проведённый анализ известных исполнений ДЗЛ привёл также к выводу о целесообразности изменения функциональной схемы ДЗЛ и совершенствования существующих алгоритмов работы основных логических узлов защиты.

Объект исследования - дифференциальные защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ.

Предмет исследования - устойчивость функционирования дифференциальных защит линий электропередачи напряжением 110-220 кВ.

Цель исследования — создание дифференциальной защиты линии с повышенной устойчивостью функционирования в переходных режимах короткого замыкания для эффективной работы систем электроснабжения промышленных предприятий и электроэнергетических систем.

Задача исследования - разработка методик моделирования, функциональных схем, принципов построения и алгоритмов функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с повышенной устойчивостью функционирования в переходных режимах короткого замыкания.

Поставленная задача научного исследования решается в следующих направлениях:

1. Анализ состояния и определение перспективных направлений совершенствования дифференциальных защит линий электропередачи.

2. Синтез математических моделей базовых элементов системы электроснабжения для исследования влияния параметров первичной сети и параметров электромагнитных трансформаторов тока на устойчивость функционирования дифференциальной защиты линии в переходных режимах короткого замыкания.

3. Имитационное моделирование дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения.

4. Обоснование использования в функциональной схеме дифференциальной защиты линии дополнительных логических узлов, позволяющих определять зону повреждения с помощью вспомогательных признаков, свойственных различным режимам работы защищаемой линии.

5. Разработка принципов построения и алгоритмов функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии, использующей вспомогательные отличительные признаки внутреннего и внешнего коротких замыканий.

6. Имитационное моделирование дифференциальной защиты линии с контролем вспомогательных признаков внутреннего и внешнего коротких замыканий в переходных режимах.

Методы исследования. В диссертационной работе применены численные методы решения алгебраических и дифференциальных уравнений, метод сопряжения интервалов, метод наименьших квадратов, метод имитационного моделирования дифференциальной защиты.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, подтверждается применением апробированных моделей линий электропередачи и электромагнитных трансформаторов тока, использованием общепринятых физических допущений в отношении моделирования электромагнитных переходных процессов в системах электроснабжения, использованием теоретических и экспериментальных данных других авторов и сопоставлением с ними полученных результатов.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе заключается в совершенствовании алгоритмов работы ДЗЛ и состоит в следующем:

1. Исследовано функционирование ДЗЛ при электромагнитных переходных процессах на ЛЭП напряжением 110-220 кВ, имеющих место при КЗ, показавшее необходимость разработки новых алгоритмов функционирования ДЗЛ, реализация которых возможна на базе микропроцессорной техники с использованием прогрессивных способов обработки информации.

2. Определены основные параметры, влияющие на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ: кратность первичного тока КЗ, угол возникновения КЗ, постоянная времени первичной сети и остаточная намагниченность электромагнитных ТТ.

3. Анализ сигналов ДЗЛ в переходных режимах КЗ показал, что существенное повышение устойчивости функционирования защиты может быть достигнуто при использовании вспомогательных отличительных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ в переходных режимах, в дополнение к традиционному принципу действия, основанному на вычислении дифференциального и тормозного токов.

4. Разработаны принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с контролем вспомогательных признаков внутреннего и внешнего коротких замыканий, обеспечивающие повышение устойчивости функционирования защиты в переходных режимах КЗ.

Практическая ценность работы. Способы синтеза математических моделей элементов системы электроснабжения, методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения, а также теоретический подход к исследованию алгоритмов функционирования микропроцессорных устройств релейной защиты в условиях интенсивных переходных процессов, рекомендованы к использованию при расчёте, выборе параметров настройки вновь вводимых устройств релейной защиты энергообъектов, а также при проверке соответствия параметров настройки действующих устройств релейной защиты энергообъектов режимам работы системы электроснабжения.

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований внедрены и используются в Филиале ОАО «СО ЕЭС» «Региональное диспетчерское управление энергосистемы республики Татарстан» при расчёте и выборе параметров настройки модернизируемых устройств дифференциальной защиты при новом строительстве и реконструкции объектов электроэнергетики, расположенных в энергосистеме республики Татарстан. Также результаты диссертационной работы внедрены и используются в учебном процессе кафедры Электрооборудования КНИТУ-КАИ им. А.Н.Туполева при выполнении курсовых и дипломных работ студентами и магистрантами.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения.

2. Результаты исследований влияния параметров первичной сети и параметров трансформаторов тока на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ.

3. Разработанные алгоритмы функционирования дополнительных логических узлов функциональной схемы ДЗЛ, позволяющие определять зону повреждения с помощью вспомогательных признаков, свойственных различным режимам работы защищаемой линии.

4. Усовершенствованная функциональная схема ДЗЛ с дополнительными логическим узлами, позволяющая повысить устойчивость функционирования защиты в переходных режимах КЗ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных и научно-технических конференциях:

XX конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем» (Москва, 2010 г.), Всероссийской молодёжной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи» в УрФУ (Екатеринбург, 2010 г,), V и VI открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы» (Казань, 2010, 2011 гг.), Международной научно-технической конференции «Электроэнергетика глазами молодёжи» в СамГТУ (Самара, 2011 г.), VI ежегодной Международной научно-практической конференции «Повышение эффективности энергетического оборудования - 2011» в ИГЭУ (Иваново, 2011 г.), VII молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» в КГЭУ (Казань, 2012 г.) и международной научно-практической конференции «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем России» (Чебоксары, 2012 г.), а также на научно-техническом совете в ООО НПП «ЭКРА» (Чебоксары, 2012 г.).

Публикации.

По результатам исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 4 научных статьи в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень рекомендуемых изданий ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Работа включает в себя 8 таблиц и 43 рисунка. Список литературы содержит 122 источника.

Основные выводы:

1. Анализ достоинств и недостатков современных устройств ДЗЛ позволил выявить факторы, обуславливающие необходимость исследования и разработки новых алгоритмов функционирования ДЗЛ, реализация которых возможна на базе микропроцессорной техники с использованием прогрессивных способов обработки информации. К таким факторам следует отнести искажение входных токов ДЗЛ, обусловленных насыщением электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах КЗ, а также заниженная чувствительность защиты при КЗ на защищаемой линии вследствие использования в алгоритме функционирования защиты тормозного сигнала с повышенными коэффициентами торможения.

2. Анализ различных методов моделирования динамических режимов функционирования устройств релейной защиты в условиях электромагнитных переходных процессов позволил обосновать перспективность использования метода имитационного моделирования, обладающего рядом важных достоинств: высокой наглядностью математической модели; динамическим отражением состояний моделируемой системы; возможностью осуществлять анализ и математическое моделирование отдельных элементов системы электроснабжения.

3. Разработана методика проведения имитационного моделирования дифференциальной защиты линии при различных исходных параметрах системы электроснабжения. Научной основой методики имитационного моделирования служит структурный синтез математических моделей базовых элементов системы электроснабжения для исследования влияния параметров первичной сети и параметров электромагнитных трансформаторов тока на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ.

4. В результате проведенных исследований определены основные параметры, влияющие на устойчивость функционирования ДЗЛ в переходных режимах КЗ: кратность первичного тока КЗ, угол возникновения КЗ, постоянная времени первичной сети и остаточная намагниченность электромагнитных ТТ. Показано, что традиционная ДЗЛ не обладает достаточной устойчивостью функционирования в переходных режимах КЗ при неблагоприятном значении угла возникновения КЗ и при наличии остаточной намагниченности электромагнитных трансформаторов тока в момент возникновения повреждения. Доказана необходимость использования в функциональной схеме дифференциальной защиты линии дополнительных логических узлов, позволяющих определять зону повреждения с помощью отличных от традиционных принципов.

5. Анализ сигналов ДЗЛ в переходных режимах КЗ показал, что существенное повышение устойчивости функционирования защиты может быть достигнуто при использовании вспомогательных отличительных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ в переходных режимах, в дополнение к традиционному принципу действия, основанному на вычислении дифференциального и тормозного токов. К наиболее информативным отличительным признакам следует отнести следующие:

- превышение времени совпадения полуволн одинаковой полярности токов плеч ДЗЛ над временем блокировки при внутренних КЗ;

- отставание фронта волны дифференциального тока от фронта волны тормозного тока при внешних КЗ;

- превышение длительности интервала времени от максимума дифференциального тока до минимума над длительностью интервала времени от момента появления дифференциального тока до его максимума при внешних КЗ.

6. Разработаны принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с контролем вспомогательных признаков внутреннего и внешнего коротких замыканий. Разработанные алгоритмы позволяют определять зону повреждения до срабатывания реагирующих органов ДЗЛ и формировать в функциональной схеме защиты разрешающие и запрещающие сигналы, благодаря которым обеспечивается селективность ДЗЛ в переходных режимах КЗ без уменьшения быстродействия и чувствительности защиты.

7. Для оценки эффективности предложенных алгоритмов произведено имитационное моделирование ДЗЛ, использующей в функциональной схеме защиты логические узлы с контролем вспомогательных признаков, свойственных режимам внутреннего и внешнего КЗ. Показано, что разработанные алгоритмы функционирования ДЗЛ позволяют повысить устойчивость функционирования защиты в переходных режимах внешних КЗ, а также повысить чувствительность и быстродействие защиты при внутренних повреждениях [122].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе изложено научно обоснованное решение важной научно-технической задачи — разработаны методика моделирования, функциональные схемы, принципы построения и алгоритмы функционирования основных логических узлов дифференциальной защиты линии с повышенной устойчивостью функционирования в переходных режимах короткого замыкания. Полученные результаты диссертационной работы, обеспечивающие повышение селективности, быстродействия и чувствительности дифференциальных защит ЛЭП напряжением 110-220 кВ, позволят снизить глубину и длительность провалов напряжения в питающей сети и имеют существенное значение для эффективной работы промышленных предприятий с непрерывным технологическим циклом, нарушение электроснабжения которых даже на несколько миллисекунд приводит к значительному экономическому ущербу.

1. Соскин Э.А. Автоматизация управления промышленным электроснабжением / Соскин Э.А., Киреева Э.А. М.: Энергоатомиздат, 1990. -384 с.

2. Кривенков В.В. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / Кривенков В.В., Новелла В.Н. М.: Энергоиздат, 1981. - 328 с.

3. The "Merz-Price" system of automatic protection for high-tension circuits // Electrical Review. 1908.

4. Ferschl L. Der Vergleichsschutz in Hochspannungsnetzen undanlagen // Elektrotechnik und Maschinenbau (EuM). 1964. - S. 557-564.

5. Панели защиты типов ЭПЗ-163 8-73 и ЭПЗ-1639-73. Техническое описание и руководство по эксплуатации. М. - 18 с.

6. Комплекты продольной дифференциальной защиты линий электропередачи типов ДЗЛ-2 УХЛ-4 и ДЗЛ-2 04. Техническое описание и руководство по эксплуатации. М. - 19 с.

7. Матвеев И.В. История релейной защиты и автоматики в отечественной науке Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rza.org.ua/article/a-11 -1 .html - Загл. с экрана.

8. Будаев М.И. Высокочастотные защиты линий 110-220 kB. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 112 с.

9. Циглер Г. Цифровая дифференциальная защита. Принципы и область применения. М.: Знак, 2008. - 273 с.

10. Line Current Differential Relays Operating over SDH/SONET Networks / Beaumont P. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.pacw.org/fileadmin/doc/SummerIssue08/toshibagpssummer08.pdf Загл. с экрана.

11. Ward S. Current Differential Line Protection Setting Considerations / Ward S., Erwin Т. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rflelect.com/pdffiles/Current%20Differential%20Line%20Protection%2 0Setting%20Consideration.pdf - Загл. с экрана.

12. Meinhardt P. Improved Possibilities for Testing of Line Differential Protection Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.omicron.at/fileadmin/userupload/files/pdf/en/06-P12-Meinhardt-LineDifferentialProtection-Lr.pdf - Загл. с экрана.

13. New Line Current Differential Relay using GPS Synchronization / Hall I. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.labplan.ufsc.br/congressos/Powertech/papers/125.pdf - Загл. с экрана.

14. О предельных длинах BJI, защищаемых дифференциально-фазными защитами без устройств компенсации ёмкостных токов / Дони Н.А., Левиуш А.И. и др. // Электрические станции. 2003. - № 2. - С. 34-36.

15. Technical reference manual, Line differential and distance protection Terminal REL 561. ABB Document 1MRK 506 081-UEN. 2001.

16. Pilot Protection Communication Channel Requirements / Ward S. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.rflelect.com/pdffiles/Pilot%20Protection%20Communication%20Chann el%20Requirements.pdf - Загл. с экрана.

17. Ward S. Communication Channel Requirements for Pilot Protection Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.pacw.org/fileadmin/doc/ProtectionSONET.pdf Загл. с экрана.

18. Kasztenny В. Application of Modern Relays to Dual-Breaker Line Terminals / Kasztenny В., Voloh I. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.gedigitalenergy.com/smartgrid/Dec07/4-modernrelays.pdf - Загл. с экрана.

19. Lobos Т. Digital Line Differential Protection Using Symmetrical Components Электронный ресурс. Режим доступа: http://zetl0.ipee.pwr.wroc.pl/record/66/files/I0791P443.pdf - Загл. с экрана.

20. A New Approach to Current Differential Protection for Transmission Lines / Adamiak M.G. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.geindustrial.com/pm/tours/urtour/pdf/190rlsnt.pdf - Загл. с экрана.

21. Line Differential Protection Scheme Modelling for Underground 420 kV Cable Systems / Sztykiel M. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://mepslO.pwr.wroc.pl/submission/data/papers/P45.pdf - Загл. с экрана.

22. Mir M. A new microcomputer-based approach for pilot differential protection of transmission lines / Mir M., McCleer P.J. Электронный ресурс. -Режим доступа: http://deepblue.lib.umich.edU/bitstream/2027.42/26891/l/0000457.pdf Загл. с экрана.

23. Modern Line Current Differential Protection Solutions / Miller H. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.selinc.com/WorkArea/DownloadAsset.aspx?id=6390 - Загл. с экрана.

24. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 9. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий 110-330 кВ. М.: Энергия, 1972.- 114 с.

25. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 10. Высокочастотная блокировка дистанционной и токовой направленной нулевой последовательности защит линий 110-220 кВ. М.: Энергия, 1975. - 76 с.

26. Законьшек Я.В. И всё-таки цифровая.Часть 1. Новые возможности и характеристики / Законьшек Я.В., Нудельман Г.С. // Релейщик. 2009. - № 3. -С. 36-40.

27. Шкарин Ю.П. Высокочастотные тракты каналов связи по линиям электропередачи. М.: Энергопрогресс, 2001. - 72 с.

28. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007. - 549 с.

29. Багинский JI.B. Переходные процессы в однофазной дифференциальной группе трансформаторов тока при глубоких насыщениях // Электричество. 1984.-№ 12.-С. 11-16.

30. Иванов И.Ю. Обзор основных защит линий электропередачи напряжением 110-220 кВ // Материалы докладов VI открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы». Казань: КГЭУ, 2011. С. 170-175.

31. Пуляев В.И. Использование дифференциально-фазных защит в сетях различных классов напряжения / Пуляев В.И., Усачев Ю.В., Левиуш А.И. // Новое в российской электроэнергетике. 2002. - № 11. - С. 34-38.

32. Иванов И.Ю. Особенности выполнения современных микропроцессорных дифференциально-фазных защит электролиний //А

33. Материалы докладов V молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2010. С. 53-54.

34. Методические указания по наладке и эксплуатации дифференциально-фазных защит ДФЗ-504 и ДФЗ-201. М.: Союзтехэнерго, 1982. - 93 с.

35. Шкаф дифференциально-фазной защиты линии типа ШЭ2607 081. Руководство по эксплуатации. НПП «ЭКРА», 2008. - 84 с.

36. Овчаренко Н. И. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий электропередачи напряжением 110-220 кВ ДФЗ-201. М.: Энергопрогресс, 2002. - 72 с.

37. Концепция построения дифференциально-фазной защиты ЛЭП / Григорьев О. Н., Ефремов В. А., Козлов В. Н. и др. // Материалы докладов XIV конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем». — М.: ЦДУ ЕЭС России, 2002.-С. 91-93.

38. Возможности выполнения защит линий с абсолютной селективностью с использованием МП терминалов типов 7SA522, REL 521, REL 511/ Арст А.Г. Петров С.Я. // Релейщик. 2009. - № 2. - С. 52-55.

39. Гельфанд Я. С. Панель высокочастотной направленной защиты ПДЭ 2802 / Гельфанд Я. С., Дони Н. А., Левиуш А. И. М.: Энергоатомиздат, 1992. -128 с.

40. Нудельман Г. С. Системные решения ООО «АББ Автоматизация» в области РЗА высокого напряжения / Нудельман Г. С., Прозаков С. Н., Петров С. Я. // Материалы докладов XIV конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем». М.: ЦДУ ЕЭС России, 2002.

41. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. M.-JL: Госэнергоиздат, 1957. — 344 с.

42. Беркович М. А. Основы техники релейной защиты / Беркович М. А., Молчанов В. В., Семёнов В. А. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 376 с.

43. Кутявин И.Д. Быстронасыщающиеся трансформаторы тока для увеличения чувствительности дифференциальных защит // Электрические станции. 1946. - № 8. - С. 35-37.

44. Царев Н.И. Применение реле с БНТ в дифференциальных защитах // Электрические станции. 1948. - № 8. - С. 41-45.

45. Фабрикант B.JI. Определение параметров БНТ для релейной защиты / Фабрикант B.JL, Грек Г.Т. // Электричество. 1951. - № 8. - С. 30-36.

46. Федосеев A.M. Релейная защита электрических систем. М.: Энергия, 1976.-560 с.

47. Чернобровое Н. В. Релейная защита энергетических систем / Чернобровов Н. В., Семёнов В. А. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 800 с.

48. Дроздов А.Д. Реле дифференциальных защит элементов энергосистем / Дроздов А.Д., Платонов В.В. М.: Энергия, 1968. - 112 с.

49. Дроздов А.Д. Электрические цепи с ферромагнитными сердечниками в релейной защите. M.-JL: Энергия, 1965. - 240 с.

50. К вопросу выполнения торможения дифференциальных реле / Ульяницкий Е.М. и др. // Изв. вузов. Электромеханика. - 1974. - №. - С. 204210.

51. Багинский JI.B. К выбору принципа работы быстродействующей защиты основных элементов электрических станций и подстанций // Электрические станции. — 1978. № 5. — С. 41-45.

52. Рекомендации по выбору уставок продольной дифференциальной защиты линии электропередачи типа ШЭ2607 091- 93. НПП «ЭКРА», 2008. -16 с.в

53. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. M.: ДМК Пресс, 2008. - 288 с.

54. Дьяконов В.П. MATLAB и SIMULINK для радиоинженеров. М.: ДМК Пресс, 2011.-976 с.

55. Дьяконов В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель. М.: ДМК Пресс, 2008. -784 с.

56. Поршнев C.B. MATLAB 7: основы работы и программирования. М.: Бином, 2006. - 320 с.

57. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB. СПб.: Питер, 2000. - 432 с.

58. Мэтьюз Д.Г. Численные методы. Использование MATLAB: пер. с англ. / Мэтьюз Д.Г., Финк К.Д. М.: Вильяме, 2001. - 720 с.

59. Чен К. MATLAB в математических исследованиях: пер. с англ. / Чен К., Джиблин П., Ирвинг А. М. : Мир, 2001. - 346 с.

60. Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB. СПб.: Питер, 2005.-512 с.

61. Хант Б.Р. MATLAB R2007 с нуля. М.: Лучшие книги, 2008. - 352 с.

62. Слепокуров Ю.С. MATLAB. Анализ технических систем. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2001.-167 с.

63. Овчаренко Н. И. Аппаратные и программные элементы автоматических устройств энергосистем. М.: НЦ ЭНАС, 2004. — 507 с.

64. Овчаренко Н. И. Микропроцессорная релейная защита и автоматика линий электропередачи ВН и СВН. Часть 1. М.: Энергопрогресс, 2007. - 52 с.

65. Kumar A. 20 Years of Digital Protection / Kumar A., Mainka M., Ziegler G. // Siemens EV-Report. 1994. -№ 4. - P. 10-13.

66. Дьяков А.Ф. Микропроцессорная автоматика и релейная защита электроэнергетических систем / Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. — М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 336 с.

67. Исмагилов Ф.Р. Микропроцессорные устройства релейной защиты энергосистем / Исмагилов Ф.Р., Ахматнабиев Ф.С. Уфа: УГАТУ, 2009. - 171 с.

68. Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты / Михайлов В.В., Кириевский Е.В., Ульяницкий Е.М. и др. М.: Энергоатомиздат, 1988. -240 с.

69. Никитин А.А. Микропроцессорные реле. Чебоксары: Учебный центр «Лидер», 2003. - 155 с.

70. Шалин А.И. Об эффективности новых устройств РЗА // Энергетика и промышленность России. 2006. -№ 1.-С. 18-19.

71. Differential Relay With Adaptation During Saturation Period Of Current Transformers / Rebizant W. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.geindustrial.com/pm/pr/ieeetdl.pdf- Загл. с экрана.

72. Digital Low-Impedance Bus Differential Protection with Reduced Requirements for CTs / Kasztenny B. et al. Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.erlphase.com/downloads/papers/CIGRENOV2123CTSaturationD etection.pdf Загл. с экрана.

73. An Efficient Compensation Algorithm for Current Transformer Saturation Effects / Pan J. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.cigre.nl/media/40368/compensationalgorithmforctsaturation.pdf Загл. с экрана.

74. A Novel СТ Saturation Detection Algorithm For Bus Differential Protection / Zhang Z. et al. Электронный ресурс. Режим доступа:http://www.erlphasexom/downloads/papers/CIGRENOV2123CTSaturationD etection.pdf Загл. с экрана.

75. Current Transformer Saturation Detection By Wavelet Transform and Compensation By Newton's Forward Interpolation / Das S. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ee.iitb.ac.in/~npsc2008/NPSCCD/Data/Oral/CIC2/p99.pdf - Загл. с экрана.

76. Prediction of CT Saturation Period for Differential Relay Adaptation Purposes / Rebizant W. et al. Электронный ресурс. Режим доступа: http://zas.ie.pwr.wroc.pl/wrapap04.pdf - Загл. с экрана.

77. Багинский JI.B. Быстродействующая защита мощных трансформаторов (автотрансформаторов) // Электричество. — 1989. № 4. - С. 14-22.

78. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы. М.: Энергия, 1970.-520 с.

79. Афанасьев В.В. Трансформаторы тока. JL: Энергоатомиздат, 1989. -416 с.

80. A current transformer model based on the Jiles-Atherton theory of ferromagnetic hysteresis / Annakkage U. D., McLaren P. G. et al. IEEE Transactions on Power Delivery. - 2000.

81. Королёв Е.П. Расчёты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты / Королёв Е.П., Либерзон Э.М. М.: Энергия, 1980. - 208 с.

82. Подгорный Э. В. Моделирование и расчеты переходных режимов в цепях релейной защиты / Подгорный Э. В., Хлебников С. Д. М.: Энергия. 1974.-208 с.

83. Трансформаторы тока. Общие технические условия. ГОСТ 7746-2001. -Введ. 2003-01-01.-М.: Госстандарт России.-2001.

84. Атабеков Г.И. Релейная защита высоковольтных сетей. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949. - 425 с.

85. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978.-420 с.

86. Принципы информационного совершенства релейной защиты / Лямец Ю. Я., Ефимов Е. Б., Нудельман Г. С., Законьшек Я. // Электротехника. — 2001. -№2.-С. 30-34.

87. Коротков Б.А. Алгоритмы имитационного моделирования переходных процессов в электрических системах / Коротков Б.А., Попков E.H. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1987.-280 с.

88. Гинзбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. М.: Высшая школа, 1967. — 387 с.

89. Гусак A.A. Справочник во высшей математике / Гусак A.A., Гусак Г.М., Е.А. Бричикова. Мн.: ТетраСистемс, 2005. - 640 с.

90. IEC60044-6( 1992-03). Instrument transformers Part 6: Requirements for protective current transformers for transient performance.

91. S. E. Zocholl. Analyzing and Applying Current Transformers. Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. - 2004. ISBN: 09725026-2-9.

92. S.E. Zocholl. Current transformer concepts / S.E. Zocholl, D.W. Smaha // 19th Annual Western Protective Relay Conference. Spokane, Washington. - 1992.

93. IEEE Guide for the Application of Current Transformers Used for Protective Relaying Purposes. IEEE Std C37.110-2007.

94. Овчаренко H. И. Цифровые аппаратные и программные элементы микропроцессорной релейной защиты и автоматики энергосистем. М.: Энергопрогресс, 2006. - 120 с.

95. IEEE Tutorial Course: Computer Relaying; IEEE Course Text 79 EH0148-7-PWR. 1979.

96. IEEE Tutorial Course: Advancements in Microprocessor based Protection and Communication; IEEE Course Text 79TP120-0. 1997.

97. Правила устройств электроустановок. M.: ВНИИЭ, 2003. - 359 с.

98. Типовые технические решения по релейной защите и автоматике линий 10-750 кВ. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС», 2010.-198 с.

99. Иванов И.ГО. Уменьшение влияния погрешностей электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах на работу дифференциальной защиты энергообъектов // Энергетика Татарстана. 2011. № 3, С. 67-70.

100. Электротехнический справочник: в 3 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 712 с.

101. Иванов И.Ю. Устранение недостатков дифференциально-фазных защит линий электропередачи // Материалы докладов VI открытой молодёжной научно-практической конференции «Диспетчеризация в энергетике: проблемы и перспективы». Казань: КГЭУ, 2011. С. 132-137.

102. Иванов И.Ю. Совершенствование дифференциальной защиты линий электропередачи напряжением 110-220 кВ // Проблемы Энергетики, 2012. № 12. С. 152-160.