Научная статья на тему 'Исследование адаптивной микропроцессорной токовой защиты линий 6-35 кВ'

Исследование адаптивной микропроцессорной токовой защиты линий 6-35 кВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
211
65
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОКОВАЯ ЗАЩИТА / ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ / МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ ЗАЩИТЫ / КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Романюк Ф. А., Тишечкин А. А., Ковалевский А. В.

Получены основные показатели технического совершенства адаптивной микропроцессорной токовой защиты линий 6-35 кВ. В результате вычислительного эксперимента были получены зависимости сигналов в различных цепях защиты при двух- и трехфазных коротких замыканиях в начале защищаемой линии, произведена оценка времени срабатывания всех ступеней и чувствительности защиты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INVESTIGATION OF ADAPTIVE MICRO-PROCESSOR CURRENT PROTECTION OF 6-35 KV

Main indices pertaining to technical updating of adaptive micro-processor current protection of 635 kV have been obtained. The calculative experiment has made it possible to determine signal dependences in various protection circuits with double-phase and triple-phase short circuits at the beginning of the protected line. Evaluation of time operation of all stages and protection sensitivity has been carried out.

Текст научной работы на тему «Исследование адаптивной микропроцессорной токовой защиты линий 6-35 кВ»

Э Н Е Р Г Е Т И К А

УДК 621.316.925

ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНОЙ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 6-35 кВ

Докт. техн. наук, проф. РОМАНЮК Ф. А., канд. техн. наук, доц. ТИШЕЧКИН А. А., инж. КОВАЛЕВСКИЙ А. В.

Белорусский национальный технический университет

В настоящее время вновь вводимые объекты энергосистемы Беларуси комплектуются современными микропроцессорными средствами защиты энергетического оборудования. Показатели технического совершенства современных микропроцессорных защит значительно выше микроэлектронных, а тем более -электромеханических. Так, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1-0,5 ВА, аппаратная погрешность - в пределах 2-5 %, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,96-0,97.

На рис. 1 приведена упрощенная структурная схема исследуемой адаптивной токовой микропроцессорной защиты линий 6-35 кВ от междуфазных коротких замыканий. Входные преобразователи токов ВПТ1, ВПТ2, ВПТ3, ВПТ4 преобразуют вторичные токи с выхода трансформаторов тока (ТТ) в пропорциональные напряжения и выполняют также функцию гальванического разделения

цепей контролируемых сигналов и устройства. Для построения ВПТ наиболее эффективно использование промежуточных трансформаторов тока с теми же техническими решениями, которые применяются в защитах на микроэлектронной элементной базе [1]. Целесообразность этого подтверждена длительным опытом эксплуатации таких устройств.

Далее сигналы подвергаются частотной фильтрации в аналоговых фильтрах нижних частот ФНЧ1, ФНЧ2, ФНЧ3, ФНЧ4, после чего подаются на вход аналогового мультиплексора (АМ). В настоящее время разработаны различные схемы активных частотных фильтров ФНЧ, из большого числа которых наиболее приемлемыми для использования в защитах являются активные частотные фильтры второго порядка, содержащие два ЯС-звена. Такой выбор обусловлен тем, что для обеспечения правильной работы защиты требуется, чтобы переходные процессы в фильтрах не вызывали заметных задержек в срабатывании, и тем, что в микро-

Рис. 1. Упрощенная структурная схема адаптивной токовой микропроцессорной защиты линий 6-35 кВ

от междуфазных коротких замыканий

процессорной защите значительная часть обработки сигнала осуществляется цифровой частью. Поэтому требования к аналоговым ФНЧ умеренные, что соответствует, в частности, относительно низкой добротности полюсов. Кроме того, исследования показывают, что в активных фильтрах второго порядка, содержащих два RC-звена, наиболее просто достигается приемлемый характер переходного процесса [2].

Все ВПТ, ФНЧ и АМ представляют собой аналоговую часть защиты.

В аналого-цифровом преобразователе (АЦП) осуществляется преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональное ему цифровое значение. Преобразования выполняются с заданной периодичностью. В последующем в микроконтроллерной системе (МКС) по этим выборкам из входных сигналов рассчитываются действующие значения контролируемых сигналов.

На входе в МКС сигналы проходят обработку цифровым фильтром (ЦФ), после чего поступают на вход максиселектора (MAX) и миниселектора (MIN). Сигналы с выхода MAX поступают на измерительные органы ИО1, ИО2, ИО3, в которых заданы уставки соответственно токовой отсечки (ТО), ТО с выдержкой времени (ТОВ), максимальной токовой защиты (МТЗ). При срабатывании любого из ИО происходит воздействие на исполнительный элемент (ИЭ)

Д1 1 max 1 min (1)

_ I

max

Оба сигнала с выхода MAX и MIN поступают на вход элемента AI, в котором по формуле (1) определяется текущее значение несим-метрии AI токов фаз, а затем в пороговом элементе (ПЭ) сравнивается с уставкой А1з. В нормальном режиме, при симметричной перегрузке, самозапуске электродвигательной нагрузки и также при трехфазных КЗ AI < А1з, сигнал на выходе порогового ПЭ отсутствует. ИО защиты работают с изначально заданными уставками.

При несимметричных междуфазных КЗ, к которым ступенчатые токовые защиты имеют пониженную чувствительность, AI > А1з, и на выходе ПЭ появляется сигнал, воздействующий

на блок задания уставок (БЗУ), который в свою очередь воздействует на ИО ступеней защиты таким образом, что значения уставок ступеней уменьшаются, за счет чего повышается чувствительность защиты [3].

На рис. 2 приведены зависимости вторичных токов ТТ \а, 4, гС и относительных значений их синусных и косинусных составляющих, выделенных на выходе цифрового фильтра (ЦФ), от времени при двухфазном коротком замыкании (КЗ) между фазами В и С в начале защищаемой линии.

a

б

в

Рис. 2. Зависимости от времени: а - вторичных токов; б - синусной составляющей; в - косинусной составляющей при двухфазном КЗ в начале защищаемой линии

В начале переходного процесса из-за насыщения ТТ происходят искажение формы токов поврежденных фаз и уменьшение их величин. На рис. 2а искажения выражены неявно, так как 4, ic отражены в виде токов, воспринимаемых защитой с учетом дискретности измерения мгновенных значений. По мере затухания переходного процесса погрешности ТТ уменьшаются, а токи поврежденных фаз возрастают. После аналоговой и цифровой фильтраций (на выходе цифрового фильтра) (рис. 2б, в) формы токов ibs, ics, ibc, icc приближаются к синусоидальным и увеличиваются медленнее, чем токи ib, ic, что обусловлено инерционностью ФОС. Это также является причиной непродолжительного существования токов ibs, ics, ibc, icc после отключения КЗ.

На рис. 3 показаны кривые изменения относительных действующих значений токов поврежденных фаз 1В и 1С, тока на выходе макси-селектора 1М, моменты срабатывания и возврата ТО, ТОВ, МТЗ в виде признаков SR1, SR2, SR3 соответственно. Каждая из ступеней проверялась независимо с выдержкой времени, равной нулю. Во время эксперимента с одной из них две другие были заблокированы. Отношение тока КЗ к току уставки для ТО, ТОВ и МТЗ соответственно составляли 4; 6 и 20, время срабатывания - соответственно 0,0353; 0,0287; 0,0265. Более высокое быстродействие третьей и второй ступеней по отношению к первой объясняется большими кратностями токов КЗ по отношению к уставкам.

На рис. 4, 5 приведены графики, аналогичные графикам на рис. 2, 3, для режима трехфазного КЗ в начале защищаемой линии.

В этом случае момент КЗ задан таким образом, что максимальная апериодическая составляющая наблюдается в токе ia. Под действием апериодических составляющих разной величины ТТ имеют различные погрешности.

По этой причине в начальной стадии переходного процесса относительные действующие значения токов поврежденных фаз 1А, 1В и 1С различны по величине, вследствие чего появляется ток I0. По мере затухания переходного процесса снижается погрешность ТТ и соответственно снижается значение I0. В момент лик-

видации КЗ из-за разновременности отключения токов повреждения в разных фазах наблюдается повторный всплеск 10. Следует отметить, что ток 10 не оказывает какого-либо влияния на поведение защиты. Время срабатывания ступеней защиты не изменилось по сравнению с двухфазным КЗ.

а

t, с

б

t, с

в

t, с

Рис. 3. Изменение относительных действующих значений токов поврежденных фаз и тока на выходе максиселекто-ра, моменты срабатывания и возврата ступеней защиты при двухфазном КЗ в начале защищаемой линии

а

б

в

Рис. 4. Зависимости от времени: а - вторичных токов; б -синусной составляющей; в - косинусной составляющей при трехфазном КЗ в начале защищаемой линии

В Ы В О Д

Проводилась проверка защиты в различных режимах коротких замыканий и разных точках защищаемой сети с учетом времени срабатывания ТОВ и МТЗ. Во всех режимах защита вела себя корректно, селективно отключая короткие замыкания с заданным временем срабатывания. Благодаря использованию принципа адаптивности чувствительность защиты увеличилась в

а

t, с

б

t, с

в

^ с

Рис. 5. Изменение относительных действующих значений токов поврежденных фаз и тока на выходе максиселекто-ра, моменты срабатывания и возврата ступеней защиты при трехфазном КЗ в начале защищаемой линии

1,15-1,2 раза, что позволяет в некоторых случаях снять ограничения по применению данного вида защиты. Из этого можно сделать вывод о том, что выбранный алгоритм работы удовлетворяет требованиям, предъявляемым к релейной защите, и может быть использован на практике в современных микропроцессорных терминалах в качестве токовой защиты от междуфазных коротких замыканий линий 6-10 кВ.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Гельфанд, Я. С. Релейная защита распределительных сетей / Я. С. Гельфанд. - 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.

2. Линт, Г. Э. Серийные реле защиты, выполненные на интегральных микросхемах / Г. Э. Линт. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 112 с.

3. Романюк, Ф. А. Принципы выполнения адаптивной микропроцессорной токовой защиты от междуфазных коротких замыканий / Ф. А. Романюк, А. А. Тишечкин, А. В. Ковалевский // Энергетика... (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). - 2005. - № 2. -С. 11-14.

Поступила 5.05.2007

УДК 629.114.2

ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРСПЕКТИВНЫХ УБОРОЧНЫХ МАШИН ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА

Инж. БАСАЛАЙГ. А.

Белорусский национальный технический университет

Ежегодные объемы добычи фрезерного торфа для брикетирования в Республике Беларусь составляют свыше 2,4 млн т. На всех предприятиях концерна «Белтопгаз» эта программа реализуется однотипным технологическим комплексом машин, выполняющих поверхностно-послойное фрезерование залежи, ворошение сушимой в естественных условиях сфрезерованной крошки, валкование и уборку торфа в полевые складочные единицы - штабели.

Принципиальные конструктивные схемы основных машин фрезерного способа добычи торфа отработаны в середине прошлого столетия и проектировались прицепными к гусеничным тракторам класса тяги 3. В дальнейшем они претерпели ряд модернизаций с целью увеличения ширины захвата или емкости бункера и с более высокими эксплуатационными показателями рабочих органов.

Уборочные прицепные машины фрезерного торфа типа УМПФ конструктивно включают гусеничный движитель, раму с прицепным устройством, скрепер, ковшовый элеватор и бункер с подвижным дном, а также механический привод рабочих органов от заднего вала отбора мощности тягача и гидросистему управления. Наиболее распространенными в настоящее время являются машины МТФ-43А, созданные для агрегатирования с гусеничными тракторами ДТ-75Б.

Планируемая сезонная программа на один уборочный МТА по нормативам концерна

«Белтопгаз» - 20 тыс. т, при этом пробег агрегата - до 8 тыс. км.

Производственные испытания на предприятиях «Зеленоборское» и «Усяж» показали, что крюковое усилие на передвижение порожней машины МТФ-43А составляет около 7 кН, а с полным бункером - 12-16 кН. Сегодня это позволяет эффективно эксплуатировать данные машины на ряде предприятий концерна «Бел-топгаз» в агрегате с отечественными колесными тракторами классов тяги 1,4 и 2, оборудованными специальными движителями.

Рабочий цикл машинно-тракторного агрегата включает проход по технологической карте с уборкой торфа из валка на длине до 350 м и движение вдоль штабеля в режиме равномерной выгрузки его из бункера в навалы. Работая по кольцевой схеме, МТА в одном цикле совершает четыре поворота на 90° радиусом 7-10 м.

Аналитически основные режимы уборки и выгрузки выражаются из уравнения

Ыд = N + N2 + N3 + N4 + N5, (1)

где Ыд - эксплуатационная мощность двигателя трактора; N и Ы2 - мощности на передвижение трактора и уборочной машины; Ы3 - мощность на преодоление сопротивления скрепера; Ы4 и Ы5 - затраты мощности на работу ковшового элеватора и конвейера подвижного дна соответственно.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.