Реализация алгоритма дистанционной защиты линии на языке программирования java Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

621.316.925.4

РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ НА ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ JAVA

Холодов Александр Сергеевич, ассистент, Зыкина Анастасия Николаевна, магистрант, Максимов Роман Сергеевич, магистрант; кафедра «Релейная Защита и Автоматизация Энергосистем», Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, РФ

В данной работе представлен алгоритм работы одной ступени дистанционной защиты линии, выполненной на микропроцессорной базе, с полигональной и круговой характеристиками на языке программирования Java. Анализ корректности работы рассматриваемой ступени дистанционной защиты линии с разными характеристиками срабатывания произведен при различных видах коротких замыканий. Для получения мгновенных значений токов и напряжений при коротких замыканиях была разработана модель защищаемой линии в программном комплексе PSCAD и сформирован COMTRADE-файл аварийного процесса. Для наглядного представления работы дистанционной защиты линии построены графики, отражающие условия срабатывания в зависимости от выбора характеристики срабатывания реле сопротивления. Ключевые слова: реле сопротивления; индуктивное сопротивление; активное сопротивление; параметр срабатывания; короткое замыкание; ортогональная составляющая; класс; метод; экземпляр.

IMPLEMENTATION OF THE LINE DISTANCE PROTECTION ALGORITHM IN THE JAVA PROGRAMMING LANGUAGE

Kholodov Alexander Sergeevich, assistant, Zykina Anastasia Nikolaevna, undergraduate, Maksimov Roman Sergeevich, undergraduate; Department «Relay protection and automation of power systems», National Research University Moscow Power Engineering Institute, Moscow, Russian Federation

This paper presents an algorithm for distance protection of lines with polygonal and circular characteristics in the Java programming language. The analysis of correct operation for the considered stage of distance protection of the line different types of relay characteristics is made at different types of short circuits. A model of the protected line was developed in PSCAD/EMTD to obtain instantaneous values of currents and voltages during short circuits and a COMTRADE file of the emergency process was formed. Graphs are constructed for a visual representation of the operation of the distance protection of the line. Also these graphs reflect the conditions of operation depending on the choice of the relay characteristics of the resistance relay.

Keywords: resistance relay; inductive resistance; active resistance; response parameter; short circuit; orthogonal component; class; method; instance.

Для цитирования: Холодв А.С., Зыкина А.Н., Максимов Р.С. Реализация алгоритма дистанционной защиты линии на языке программирования java // Наука без границ. 2019. № 11(39). С. 36-51.

Каждая из ступеней дистанционной защиты (ДЗ) содержит по три реле сопротивления (РС), включенные на разности фазных токов (1А- 1В, 1В- 1С, 1С- 1А) и соответствующие междуфазные напряжения (иАВ, иВС, иСА). Далее будет рассмотрена реализа-

ция первой ступени, поскольку выполнение последующих ступеней отличается лишь значениями параметров срабатывания, а логика построения характеристики остается аналогичной.

Расчет параметров срабатывания

Таблица 1

Исходные параметры линии

Параметр ином, кВ L, км Я1, Ом/км X Ом/км Я0, Ом/км X Ом/км

Значение 330 273 0,048 0,328 0,293 1,148

Для линии с параметрами, указанными в табл. 1, определены параметры срабатывания первой ступени ДЗ с полигональной характеристикой в соответствии с методикой [1]:

X< k • Ь • X = 0,85 • 273 • 0,328 = 76,11 Ом

I отс 1

Яг< k • Ь • Я = 0,85 • 273 • 0,048 = 11,14 Ом

I отс 1

Модуль и угол полного сопротивления линии:

Чувствительность по активному сопротивлению при междуфазных замыканиях через переходное сопротивление по активной оси обеспечивается выбором R :

Круговая характеристика РС определяется двумя параметрами:

7 < k • 7 = 0,85 • 90,5 = 76,92 Ом

I отс w 7 7 7

фмч = 82° - угол максимальной чувствительности, принимаемый равным углу полного сопротивления линии.

По рассчитанным параметрам срабатывания построены полигональная (рис. 1) и круговая (рис. 2) характеристики ДЗ, где область, расположенная внутри характеристики, является областью срабатывания.

л

Рис. 1. Полигональная характеристика срабатывания 1 ступени ДЗ

Таблица 2

Парамет )ы характеристики 1 ступени ДЗ с полигональной характе жстикой

Уставка X, Ом Я, Ом Яд , Ом ООП" Ф: Ф2

Значение 76,11 11,25 38,46 115 15

Ро

Рис. 2. Круговая характеристика срабатывания 1 ступени ДЗ

Таблица 3

Параметры характеристики 1 ступени ДЗ с круговой характеристикой

Уставка 2р Ом Ф ' мч

Значение 76,82 82

Описание алгоритма ДЗ

Вычисление сопротивления осуществляется с использованием ортогональных составляющих:

=£ ь

ЙР =

*р =

=йр

^рх .! ^р у

^рх ' ^рх ^ру ' ^РУ

^рх ' ^рх ^ру ^РУ

^ру ' ^рх и рх ' ^РУ

^рх ' ^рх ^р V ^РУ

(1)

(2)

Условие срабатывания РС с многоугольной характеристикой - попадание внутрь многоугольника, то есть пространство, ограниченное прямыми линиями. Уравнение прямой линии записывается в координатах плоскости 2р:

Х„

^ пт ' ^р ^пт

(3)

Ь = Хп Хт (АЛ

""11Т71 г, тт V }

^пт Хп ^ш^п (5) В процессе работы реле рассчитываются Яр, Хр по формулам (1), (2) соответственно, затем Яр подставляется в выражение (3) и результат сравнивается с X. Если выполняется условие X > k • Я + Ь , точка 2р находится выше, а при противоположном знаке

^ р пт р пт7 —^ ^ г г

неравенства - ниже рассматриваемом границы многоугольника.

Попадание во внутрь полигональной характеристики (рис. 1) описывается четырьмя неравенствами:

Хр\[пТ] <кгЯр[пТ] + Ьп; Хр[пТ] > кпКр{пТ\ + Ь1Ъ: [пТ] > ЬаКр{пТ\ + Ьи;;

Хр[пТ] > кцЩпТ] + Ьи.

где к..,Ь.. (Ц = 1, 2, 3, 4) - коэффициенты, определяемые при подстановке координат соответствующих вершин многоугольника;

Т - интервал дискретизации.

Условие срабатывания РС с круговой характеристикой - попадание внутрь окружности. Поскольку характеристика срабатывания направленная, то окружность имеет смещение в первый квадрант. Уравнение окружности с центром в точке С (ЯоХ0) и радиусом 2Н2 (рис. 2) имеет вид:

ж-л „)2 + №-*„)2 = ф2,

где Я. и X - координаты точки, лежащей на окружности.

Для определения попадания замера внутрь окружности нужно сравнить расстояние от центра С окружности до расчетной точки Тр. Если это расстояние меньше радиуса окружности, то рассматриваемая точка попадает внутрь окружности, отсюда условие срабатывания РС с круговой характеристикой:

(я - ку + (х- х„у < ф2 (б),

где Я и X - координаты расчетной точки 2р.

Формирование ортогональных составляющих цифрового сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя осуществляется с помощью фильтра Фурье по выражениям [2]:

х(кХ1) - текущая выборка цифрового сигнала с выхода АЦП; Мд - шаг дискретизации; т - число выборок за период; ^ - частота сигнала, которую выделяет фильтр; кф - коэффициент Фурье для компенсации.

Реализация алгоритма ДЗ в Java

Для вычисления действующих значений был создан класс Furie.

1 package dzj

2

3 public class Furie {

4

5 private float[] sin - new float[E0];

6 private float. [J cos i nei* float

7 private float[] buiY - new fiojt[S9]; private fl4wt[] buiX = new fltatf&l];

private float surnX - slJfnY = 0-

private float ortX - 6, itr»tV - 0;

11 private float tempVdlue = fl;

private float k =. (-float) (Math,sqrt(2)/SB);

13 private int number • e;

14

15" public Furie(int n) {

16 for(int 1=0; if*) {

17 &in(i] ^ {floatJ Math_sin(n »Rath. №1/60); cosli] ■ (float) Math.cos(n"nathi,PJ"i/e^)j

19 >

>

Рис. 3. Задание переменных и массивов класса Furie

sin, cos - массивы, содержащие значения соответствующих тригонометрических функций для 80 выборок за период, то есть для диапазона углов от 0° до 360° с шагом 4,5° при n = 2;

n - входная величина метода Furie, задающая частоту, на которую данный фильтр будет настроен.

22- public float getOrtX(float meanValue) {

23 tempValue * №eafiV3lue*cos[number];

24 ьитХ и ьиииХ * temptolue - bufX[number]; bиfX[number] = tempValue^

2b ortX = k * sumX;

return (float) ortX;

25 }

29

HQ- public float gst0rtV(float mearVaHie) { tempValue = riE-anValue* J irt [number] -

Yl SlimV = SumY «■ tempV^Xue ■ bufY{ rtuniber}j

k)ufY[rtumtier] = tempVdlufi;

3£ arty = fc * buittf;

number++; if{number==S&) number = 0;

36 ttmrn (float) art/;

37 }

Рис. 4. Создание метода getOrtX и getOrtY

Методы getOrtX и getOrtY предназначены для вычисления ортогональных составляющих мгновенных значений тока и напряжения. meanValue - текущее мгновенное значение сигнала; tempValue - текущее значение ортогональной составляющей сигнала; sumX, sumY - текущие значения амплитуды соответствующих ортогональных составляющих сигнала;

bufX, bufY - массивы, содержащие последние 80 выборок соответствующих ортогональных составляющих сигнала;

ortX, ortY - текущие значения соответствующих ортогональных составляющих сигнала c учетом коэффициента компенсации Фурье k; number - текущая выборка за период.

41- public float getRMiCflöat niedrtVilue) { 4Д f;s tÛr'lXfmednVij lue) ;

45 getflrtY(rriMinVaiue);

J6 return (float) Hath,á^(orü(*ortX4ortV4rtY>;

« >

Рис. 5. Создание метода getRms

Метод getRms предназначен для вычисления действующих значений токов и напряжений.

Для отображения срабатывания ДЗ создан класс Trip.

__ package di¿

I public flau Trip {

privat« bûùï*»n phaseA ■ -fais«;

4 privat* boolean = -fais*;

privat« boolean phaset - -fais«;

6

7- publie void £heckTrïf>(String Гите, boolean trip) 1 if{Viame.'e(Hjali("phaseA")) phaseA i trio;

9 if[iiiuie,íquah["plia5eB")) рЬднб ? trip;

10 if^flme.equals(',pïiaseCH)) phaseË = trip;

и )

12 >

Рис. 6. Создание класса Trip, его переменных логического типа

Срабатывание ДЗ реализуется путем изменения значения 3-х логических переменных в соответствии с названием (name) на новое значение (trip).

Для исследования алгоритма ДЗ при разных видах повреждений в программе PSCAD была смоделирована защищаемая линия, на которой были сделаны соответствующие короткие замыкания. Данные о мгновенных значениях токов и напряжений были записаны в файл формата comtrade, который представляется двумя файлами с одинаковыми именами, но разными расширениями - cfg и dat. Файл с расширением dat содержит выборки аналоговых сигналов, в данном случае фазных токов трансформатора тока линии и фазных напряжений шинного трансформатора напряжения. Файл с расширением cfg описывает настройки осциллографирования, а именно частоту, количество сигналов и их тип, масштабирующие коэффициенты. Загрузка данных из файла формата comtrade осуществляется в классе DataComtrade.

рлсклдо dz;

import jÄv^ifl.euf-ferrfReuder;

public dill Uatatûmtradi' {

privitK File cotitrifg;

9 Pi'ivíte File co^trBat;

10 pri\r*t« EuíícreiJRtjdtr br;

11 privití stfjne

12 UI*iV-ät* ítriflg[] lifltOttti

13 private double kia[) = n«< ¿ou&ie[ 12J;

14 рг-ivjt« int 1 * Ôj

1$

ie priujt» Dz Día;

.17 private Dz (.1 Ib;

18 privat* Dz PZc;

19

30- public vtiid ietîfOï Día, Ùi nib, Û? ûrt> {

21 lhïï.D2j - CÍÍ;

22 this.Díb = DZt>;

гз th»,DZï - CZt;

J-: 1

Рис. 7. Создание класса DataComtrade, его переменных и массивов, экземпляров других

классов

Ыа - массив масштабирующих коэффициентов из файла с расширением cfg; а - номер элемента массива Ыа.

Метод setT предназначен для обозначения того, что экземпляры DZa, DZb, DZc, используемые в классе DataComtrade являются теми же самыми, что и экземпляры DZa, DZb, DZc класса Dz.

23- public Oatat cuntrade(String path, String file) { 29 comtrCfg = new File(patti+file+".cfg");

comtrDat ■ new File(patti+f ile+'\dat");

И }

Рис. 8. Создание метода DataComtrade

Метод DataComtrade предназначен для создания экземпляров класса File, которые будут содержать данные, находящиеся по указанному пути, в соответствии с именем файла и его расширением.

Далее рассмотрен метод run, предназначенный для загрузки данных из файла формата comtrade.

33- public void

34

35 try { br = new fiufferedfteader{new FjJefteader(ciMtrCfg)}; J catch (FileNotFoundException t) { e.printStaeltTraee(); }

37 try {

.За int lineNumher - 3;

39 Hhlla((lin* =. br.rtadLireO) I- nullH forfirt i - 2; i<8; i++> (

41 if(lineNuniber==i}{

42 lineData ■ line, splits,");

43 kia[a] = Davble,parseDouble(lireData[ 51) ; ¿¡4 ku[j*l] = Double .iMrseO&uftiei lintDjtaf 6]);

45 a=a+2;

46 >

47 >

J3 lineHunber+*-

49 }

50 } eaten (IOExteption e) { e.f>ridtiticl(Tfjce(); )

Рис. 9. Считывание масштабирующих коэффициентов

Масштабирующие коэффициенты из файла с расширением сfg необходимы для нахождения корректного значения каждого фазного тока и напряжения линии.

50 try ( Ьг ж new Bu-ffcrrdRiiJif(new FiltRcadef-(comtrDit)); }

catch (FileHotFuundEiiceptipn e) { e.printStscfcTraceO; }

61 aeanvalueua ■ (float) (float ,p№-iffioi]i:<line<)ata[2])*kia[G]+kia[l]};

62 meaM/aluEUb = (float) (flcat.parseFloot(LineOata[3])"kia[2j+kia[3]>;

6J aeaflVabeSJc - (float) (Fboet.pfl«ifi«rt(liiMOrti[4])"kii[4]+kiitS]>;

Ь4 meafiValuElfl = (float) (f loat .parseFLoot{ LineOata[5] )-kia[6]4.kia[ 7));

H«rV*lu*Ib - (float) (flo#t,jwriefioiit(lineOitjE&])*liiiE9]+i<ie[9]);

meanValuele = (float) (float .parseFLoot(, lineOata[7] )'Ida [10]-ffcU [ 11 j

if(DZaL=null) DZa .еа!с(теап\/а1иеиа, meanValueUh, fleanValuela, meanValuelt); if (DZbf=.null) DZb.cflIi(mejnVaLijeLib, mearVslueUc, «einVdluelb, mednViluelt); if(DZc[=null) Die .calc(me43nValueUi:, meantfalueUa, jieanValuelc, mejnV-iluelj);

Рис. 10. Считывание мгновенных значений фазных токов и напряжений

Текущие мгновенные значения фазных токов и напряжений линии из файла с расширением dat записываются в соответствующие переменные meanValue, затем для каждого экземпляра класса Dz вызывается метод calc.

Создание экземпляров классов, представленных выше, запуск методов, построение графиков для наглядного представления работы ДЗ при разных повреждениях осуществляется в классе Main.

2 package di;

import dz.Chart 6 public class Hair {

7« public static void ing[) argi) {

String path = "С:\\и5ег5\\точкн K3\\";

9 String file = "KZ1";

10 DatsComtrade data = new Dataiomtradeipath, file);

11

12 Dz DZa = Dz("phaseA");

IB Dz DZb = new Dzi"phJSi:e~>;

14 Dz DZc » Dz("phaseC*);

15

deta.setTCfila, DZb, DZc);

17

13 Trip trip = new Trip();

19 DZa.setTrip(trip);

19 DZb.setTrip(trip);

л DZc.setTrip(trip);

22

21 ■dj tj, run();

2Л >

25 }

Рис. 11. Создание экземпляров классов и вызов метода run для экземпляра data

Для реализации алгоритма ДЗ создан класс Dz.

_ package dz;

2* import <iz , С har ts ; j

5 public гlass Dz {

private float Jlx = 7 private float LJJx ■ В private float Jly = 0; 9 private float U?y ■ 10 private float lis = 1L private float 13« = 0;

12 private float Ily =

13 private float I2y =■= 0; Id private float R = 0; 15 private float X = Й;

private float Z = 0;

17 private float R_Ict = [float} 11-14;

IB private float Rjhi - (float) ЗВ.Л6;

15 private float X_Ict = {float} 76.11;

23 private float Z_Ier = (float) 76,52;

31 private float Rih = 0;

private float Xo - 0;

33 private ±nt argl = 32;

2Л private lnt jrg2 ± 15;

35 private ±nt srg3 = 11S;

26 private float K[] * new float[SJ;

37 private float t>(] =. new float[5];

2В private float tist[] = naw float

39 private float[j X_ust = new float[S];

30 private float[j R_uit - new float[S];

31 private float time_ust = 10;

32 private float time - 0;

Рис. 12. Задание переменных класса Dz

U1x, Uly, U2x, U2y - ортогональные составляющие фазных напряжений, на которое включено РС;

Ilx, Ily, I2x, I2y - ортогональные составляющие фазных токов, на разность которых включено РС;

R - текущее значение активного сопротивления; X - текущее значение реактивного сопротивления;

K, b - массивы, содержащие коэффициенты, определяемые при подстановке координат особых точек полигональной характеристики;

R_ust - массив, содержащий координаты особых точек по оси активного сопротивления;

X_ust - массив, содержащий координаты особых точек по оси реактивного сопротивления;

ust - массив, содержащий расчетные значения уставки по реактивному сопротивлению;

R _1ст, R _доп, X _1ст, arg2, arg3 - уставки из табл. 2;

Z - текущее расстояние от расчетной точки до центра окружности;

Ro, Xo - координаты центра окружности;

Z _1ст, argl - уставки из табл. 3;

time - набор выдержки времени при срабатывании;

time_ust - время срабатывания.

private Furie fl = new Furie(2);

34 private Fgrie f2 - new Furie(2);

35 private Furie f3 = new Furie(2}j private Furie fà - new Furie(2)j private Trip trip;

3S private String name -

Рис. 13. Создание экземпляров других классов

f1-f4 - экземпляры класса Furie; trip - экземпляр класса Trip; name - экземпляр класса String.

public Dz{String name) { this.name - name;

>

public void setTrip(Trip trip){ this.trip = trip;

}

Рис. 14. Создание методов Dz и setTrip

Метод Dz присваивает имя экземпляру класса Dz. Метод setTrip предназначен для обозначения того, что экземпляр trip, используемый в классе Dz является тем же самым, что и экземпляр trip класса Trip.

Далее рассмотрен метод cak, который реализует логику работы РС с полигональной и круговой характеристиками.

40 4Л 4243 44

public, void cale(-float meanValueUl, float meanValueUi, float ^eanV-aluell, float гмалУа1ие12) { Ulx=f1.getOrtл<meanValи eUl);

47 Uly»fl.e»tOrtY(peiBValueUl);

48 U2*=f2.grt0rt*Ci»artValueU2>j

49 Ujy=f2.getOrtV(meanVa1u eU2); T1 - g*10rtt(meanVi 1 u e ШJ

Я Iiyf3.frti)H;Y(iieartVebeIlJ;

53 I2x=f4.get0rt;i(meanValueI2}; l2if=f4.gBt0rtY(meanValuEl2>;

54

R = (Cyix-^J'illK-IJjfJKOly-UZyrillji-ISy^/arix-Iixt'ills-IixJ+tlly-IiyJMly-IJy)); J! • -C((Uly-U2y)"(Ilx-I2>:)-iUb-iJix)i(Ily-I2y))/((Ilx-I2)i)*(Ilj<-r2)<)+CIly-I2y}ii(riy-Iiy)));

Рис. 15. Вычисление текущих значений активного и реактивного сопротивлений

Входными данными метода са1с являются два фазных тока и два фазных напряжения линии, поскольку каждое РС включено на соответствующий контур фаза-фаза, а именно на междуфазное напряжение и разность токов соответствующих фаз. Такое включение РС обеспечивает независимость замера сопротивления от вида междуфазного короткого замыкания (КЗ), то есть на зажимах РС сопротивление будет одинаково пропорционально сопротивлению линии до места междуфазного КЗ.

58 X_«t[6] . >г_1(т;

5? RjJitfe) = lt_ICT+(l _дол;

6в

K_U 5-t [ 1| = Х_1ст;

61 R_N&t[lJ = -itijonj

61

и Xju*t(a) = fl;

6* R urt[2] ■

M

6Г fioit R(№ ■ (-flo»t) (2*Hj«rtlitt.i«(iftl"rntt.W/l»));

flo*t гргщл г (fifiit) «(ftт+fljuw ■ Rpron)*Heth. i in(tr£i*fHtJh. Н/li») )/Hith, fin((lie- *г(1-*г(3)*(Ы)ц. Н/1Й)

M X_uit[J) ^ (flrtt) (-Zp™:Mjth,s™<erg24ljth,PI/lBe));

70 R_uit[3) ^ (float! (Zprw'Hsth.fosiariJ'Math.PiyiSe));

71

72 X_ust[4] ^ X_Ict;

71 R_u&t[JJ = RJcT+Rjofi;

Рис. 16. Вычисление координат особых точек

Для сравнения рассчитанного значения сопротивления с заданной областью срабатывания сформированы координаты особых точек полигональной характеристики, обозначенные на рис. 1.

for(int 1=0; i<4; i-l+1) \

КС 1] = <Х ust[i]OC ust[i+l])/(R ust[i]-R ust[i+l]);

77 X_irst[ij- (fi_ust[i]*K[i])i

78 ust[i]— R*K[i]+b[i]j }

Рис. 17. Вычисление вспомогательных коэффициентов и уставки по реактивному сопротивлению

Формирование вспомогательных коэффициентов осуществлялось в соответствии с выражениями (4) и (5).

Ro = (float)

Хо = (-float) (?_IcT/2*Hath.sin(argl*rSath.яг/130>); Z = (flnat) Math.stirrtiMjth.iJOLvtCft-RoJ^J^th.iKjwC^-Ko),^)^); Рис. 18. Вычисление расстояния от расчетной точки замера сопротивления до центра

окружности

Расчет расстояния от расчетной точки замера сопротивления до центра окружности производился в соответствии с уравнением (6).

i-fitrip! =iioll> {

£f(CXJ>4iit[6] TO-ustill && a* M (Zf=Z„I<T

Ш time = (-Flo.it) [time

87 if (ti»c>tiipc_ubt) f

ЗЫ ti(Be=ti(»t_Liit;

Si trip. chctkTripi njw, tru-»} ;

90 }

91 i

91 (In (

t ime-=&;

ti-iprChtekTripinime, i

95 }

96 >

Рис. 19. Условия срабатывания ДЗ

В зависимости от выбранной характеристики РС условия срабатывания ДЗ изменяются. В соответствии с полигональной характеристикой ДЗ, представленной на рис. 1, РС должно срабатывать при попадании замера сопротивления внутрь многоугольника, то есть пространство, ограниченное в данном случае четырьмя прямыми линиями. Невыполнение хотя бы одного неравенства означает отсутствие условий срабатывания. При использовании круговой характеристики РС должно срабатывать при попадании замера сопротивления внутрь окружности, то есть необходимо выполнение только одного неравенства.

Работа алгоритма ДЗ при разных повреждениях

Для наглядности вектора замеров сопротивлений при различных КЗ для трех РС изображены на рис. 20.

1. КБС(2) на расстоянии 150 км от места установки ДЗ (Хab=38,84 Ом, Rab=83,12 Ом, ХЬс=49,21 Ом, Rbс= 7,25 Ом, Хca=96,7 Ом, Rсa=-95,65 Ом)

Поскольку междуфазное КЗ произошло между фазами В и С, то корректный замер сопротивления будет у РС, включенного на контур ВС, у двух других РС сопротивление на зажимах не будет пропорционально сопротивлению линии до места междуфазного КЗ. Ступень ДЗ считается сработавшей, если хотя бы одно из РС рассматриваемой ступени сработало.

На рис. 21 представлены четыре условия попадания замера РС фазы Б в зону срабатывания полигональной характеристики и одно условие попадания замера РС фазы Б в зону срабатывания круговой характеристики. В момент времени, равный 0,5 с, происходит КЗ и реактивное сопротивление на зажимах РС резко уменьшается с 171,1 Ом до 49,21 Ом. Из графиков видно, что замер РС фазы Б находится ниже прямой 1-2 (1 условие), выше прямой 2-3 (2 условие), выше прямой 3-4 (3 условие) и выше прямой 4-1 (4 условие), что соответствует попаданию внутрь полигональной характеристики, а также расстояние от центра окружности до точки замера РС меньше радиуса окружности, что соответствует попаданию внутрь круговой характеристики. Поэтому запускается выдержка времени и через 0,01 с срабатывает РС фазы Б. По истечении 0,5 с повреждение ликвидируется, что сопровождается возрастанием сопротивления, и РС возвращается в несработанное состояние.

Рис. 21. Фаза В при Квс(2)

Для РС фазы А с полигональной характеристикой не выполняется 4 условие, условие срабатывания РС с круговой характеристикой также отсутствует, поэтому ни одно из них не пускается (рис. 22).

Сн|РШ1Ы ]1|Ш"Ы

=г

I

(, т -

1

с

1

а

}»

+# 1« 1М 1«) 14 11 +■+ #£* +Н 'М Ш гЧ 1Н 'Л \И >:4 >4 ¡.4 и

п! "У "II "ИО "II "11 ¿ГиС -I 1И1 ■ С|

Рис. 22. Фаза А при КВс(2)

Для РС фазы С с полигональной характеристикой не выполняется 1 и 2 условия, условие срабатывания РС с круговой характеристикой также отсутствует, поэтому ни одно из них не пускается (рис. 22).

№-Ц

г:

1

'-[-1

1

Г , I

1

ч

I

*

1

I»

|Ь К 1Л I* 1Л «1 «# I? Ф* » 4Н ФЧ «# I* Фи «■* 'И 'й к* 1.4 1* >1) ч

»и чг> 'т М»||'|ид

Рис. 23. Фаза С при КВс(2)

1. К1(3) на расстоянии 200 км от места установки ДЗ через переходное сопротивление в месте КЗ R=8 Ом

(ХаЬ=ХЬс=Хса=65,66 Ом, Rab=Rbс=Rсa=17,51 Ом)

При симметричном КЗ все РС имеют одинаковый замер сопротивления. К1(3) входит в зону срабатывания рассматриваемых РС, поэтому происходит срабатывание всех РС.

Снгнйпы ищи Iы

и

" т-

I:

■

" +Н + .4 *М> ++ *■# ¥# I

| гщ 'ПН .^н у.О -ч« -ми "н асе»: -.' у.' .

Рис. 24. Фазы А, В, С при К1(3)

2. К2(3) на расстоянии 273 км от места установки ДЗ (ХаЬ =ХЬс=Хса=94,1 Ом, Rab=Rbс=Rсa=13,2 Ом)

Поскольку расстояние от места установки ДЗ до точки К2(3) превышает 85% линии, ни одно РС не реагирует на данное КЗ.

€иГ(ида илщкгы

!

м 1=

I"

1=

< — . .---■-■-Ч

1=1 I_[

■к!» »'н «и цг] -рн -лн "н дст? ЬП

Рис. 25. Фазы А,В,С при К2(3)

3. КАВ(1,1) на расстоянии 100 км от места установки ДЗ через переходное сопротивление в месте КЗ Я=15 Ом (ХаЬ=33 Ом, ЯаЬ=19,3 Ом, ХЬс=80,26 Ом, ЯЬс=-15,75 Ом, Хса=26,19 Ом, Яса=70,44 Ом)

4.

" * а

I:

п

ш

¡1 но

Сигналы 1ЛП1ИГЫ

1Я чт Ф.4 #.4 ■ я <л ■ л* 1Л «4 ш «и Ш >л ■ #1

?и *■» I» «и к« 1.4 1Л 1 л >л 1 л >.4 1.4 ч

№к >.!■:■ »и №1] »ч« "ч лй-л к! члйм-■«.■■«[

Рис. 26. Фаза А при КАВ(11)

I

в

Г

г

Сигналы ишоты

3 ,

I* «4 44 1Л »4 14 1А |Н |Ч 14 и 1Л ш рч 11 <Н 14 '4 -А 'Я 47 '4 <<

' Ч1-1 "н у.'-, т, .Д.; .д-1 п.ч ;дп; ; ъ, 1^114111;]

Рис. 27. Фаза В при КАВ(11)

Г-

ч *>

1:

н ■ ] ,

■ ■

1

Л

I

А

I

it

Счгналы нишы

J

IN IH +Jt U IN lh 14 14 HH Id M 1П 14

if n " м in ** вит-i tr

Рис. 28. Фаза С при КАВ(11)

При КАВ(1,1) для РС фазы B с полигональной характеристикой не выполняется 1 условие, а для РС фазы C - 4 условие, также отсутствует условие срабатывания РС фазы В и С с круговой характеристикой, поэтому ни одно из них не пускается (рис. 27 и 28).

Таким образом, в ходе работы был представлен алгоритм дистанционной защиты с полигональной и круговой характеристиками, который корректно работает при разных видах междуфазных коротких замыканий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рекомендации по выбору уставок функций устройства REL 670 ver.1.2 для организации дистанционной защиты линий напряжением 110 кВ и выше. Методическое пособие АБСТ.650031.005, февраль, 2015г.

2. Воскобойников Ю.Е., Гочаков А.В., Колкер А.Б. Фильтрации сигналов и изображений: фурье и вейвлет алгоритмы (с примерами в Mathcad) : монография // Новосиб. гос. архитек-тур.-строит. ун-т (Сибстрин). - Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2010. - 188 с.

REFERENCES

1. Rekomendacii po vyboru ustavok funkcij ustrojstva REL 670 ver.1.2 dlya organizacii distancionnoj zashchity linij napryazheniem 110 kV i vyshe [Recommendations for selecting the function setpoints of the REB 670 ver.1.2 for the organization of remote protection of lines with voltage of 110 kV and above]. Metodicheskoe posobie ABST.650031.005, fevral', 2015.

2. Voskobojnikov Yu.E., Gochakov A.V., Kolker A.B. Fil'tracii signalov i izobrazhenij: fur'e i vejvlet algoritmy (s primerami v Mathcad) : monografiya [Signal and image filtering: fourier and wavelet algorithms (with examples in Mathcad): monograph]. Novosib. gos. arhitektur.-stroit. un-t (Sibstrin). Novosibirsk, NGASU (Sibstrin), 2010, 188 p.

Материал поступил в редакцию 21.11.2019 © Холодов А.С., Зыкина А.Н., Максимов Р.С., 2019