РАЗРАБОТКА ФОРМЫ «ДОПУСТИМЫЙ ДИАПАЗОН ТОКОВ
I. ВВЕДЕНИЕ
В связи с ежегодно увеличивающейся загрузкой электроэнергетического оборудования особенно остро встает вопрос о контроле отстройки ступеней дистанцион- ной защиты (ДЗ) силового оборудования от нагрузочных режимов в режиме реального времени с целью исклю- чения ее ложного срабатывания [1]. Для этих целей было принято решение разработать форму «Допустимый диапа- зон токов и углов нагрузки АТ» программного комплекса
«СК-2007» для дистанционных защит автотрансформаторов.
В качестве исходных данных для разрабатываемого приложения используются телеизмерения, получаемые от интегрированной в программный комплекс «СК-2007»
системы сбора информации с первичного оборудования, передаваемой в Диспетчерский центр Филиала АО «СО ЕЭС»
Воронежское РДУ (далее Воронежское РДУ).
Реализация поставленной задачи осуществлялась поэтапно:
1. Проанализированы и смоделированы в програм- мном комплексе АРМ СРЗА имеющиеся в опера- ционной зоне Воронежского РДУ панели дистан- ционных защит автотрансформаторов.
2. Предложена методика, основанная на утвержден- ных распоряжением № 88р от 06.09.2017 «Методи- ческих указаниях по обеспечению отстройки дис- танционной защиты от нагрузочных режимов работы энергосистем» [2], позволяющая на основе исходный данных – телеизмерений с подстанций – делать вывод о величине коэффициента отстройки от текущей токовой нагрузки оборудования.
3. На основе разработанной методики создана форма
«Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ»
в программном комплексе «СК-2007».
II. АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЗ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
Для моделирования всех видов ДЗ используется программный комплекс АРМ СРЗА, в котором на основе базовых были созданы модели ступеней всех имеющихся дистанционных защит, уставки срабатывания которых
выбраны в соответствии с требованиями действующей нормативной документации ([1], [2], [3]). Программный комплекс АРМ СРЗА позволяет создавать модели характеристик дистанционных защит первичного оборудования с учетом особенностей, характерных для устройств того или иного производителя. Пример полученной модели характеристики ДЗ для панели ПЗ-5/2, установленной на АТ-1 ПС 220 кВ Южная, представлен на рис. 1, для микропроцессорного (МП) шкафа ШЭ2607 071, установленного на стороне 110 кВ АТ-2 ПС 220 кВ Латная – на рис. 2.
III. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОЭФФИЦИЕНТА ОТСТРОЙКИ
СТУПЕНЕЙ ДЗ АВТОТРАНСФТОМАТОРОВ ОТ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЖИМОВ
Значение вектора нагрузки в комплексной плоскости сопротивления программного комплекса АРМ СРЗА можно задать, зная комплексную величину тока, протекающего через элемент, и напряжение на соответст- вующих шинах, поэтому для оценки величины коэффи- циента отстройки ступеней ДЗ от нагрузки были произве- дены графические расчеты в АРМ СРЗА.
1. Графический расчет в АРМ СРЗА векторов нагрузки, от которых ДЗ отстроена с коэффи- циентами надежности 1,2 и возврата 1,1 для электромеханических панелей [2] (1,05 для МП шкафов) [2]. Таким образом, векторами нагрузки были обрисованы все модели дистанционных защит автотрансформаторов (включающие все имеющиеся ступени ДЗ) в диапазоне углов нагрузок от 0 до 180
и от 0 до –180 (значения пределов диапазонов по углу связаны с особенностью ввода данных в программный комплекс СК-2007). Значение минимального напряжения на шинах принимается равным 0,9Uном [3].
2. Графический расчет для панели ПЗ-5/2 АТ-1 ПС 220 кВ Южная представлен на рис. 3, для шкафа ШЭ2607 071 АТ-2 ПС 220 кВ Латная – на рис. 4.
Рис. 1 – Модель характеристики ступеней ДЗ электромеханической панели ПЗ-5, выполненная в программном комплексе АРМ СРЗА
Рис. 2 – Модель характеристики ступеней ДЗ МП Шкафа ШЭ 2607 071, выполненная в программном комплексе АРМ СРЗА
На основе полученных данных по отстройке от нагрузки ступеней ДЗ в АРМ СРЗА для каждой панели была заполнена форма в программе Microsoft Excel, в которой описан весь диапазон допустимых углов токов и углов нагрузки. Пример заполненной формы приведен на рис. 5.
Исходя из расчетных данных по отстройке ступеней дистанционных защит от нагрузочных режимов, структури- рованных и хранимых в соответствующих формах в Mic- rosoft Excel (аналогичных рис. 5), можно с уверенностью утверждать, что при нахождении вектора нагрузки в пределах соответствующих диапазонов дистанционная защита надежно отстроена от ложных срабатываний при текущем значении тока.
IV. МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СТУПЕНЕЙ ДИСТАНЦОННОЙ ЗАЩИТЫ
В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ СК-2007
Сформированные в ходе оценки коэффициента отст- ройки ступеней ДЗ таблицы для каждой из защит далее использовались для определения граничных значений вектора тока формы «Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ» в программном комплексе СК-2007. На рис. 6 приведен пример задания пределов тока нагрузочных режимов для ДЗ панели ПЗ-5/2 АТ-1 ПС 220 кВ Южная.
Для каждого из диапазонов токов при значении напря- жения больше 0,9Uном однозначно определены допусти- мые величины угла нагрузки, при котором ложная работа ДЗ исключена, так как граничные значения имеют коэф- фициент отстройки от нагрузки равный допустимому 1,3.
В представленном на рис. 7 пользовательском интер- фейсе при нахождении вектора нагрузки в границах допустимого диапазона и величине коэффициента отст- ройки более 1,35 ячейка с соответствующей ДЗ отобра- жаются зеленым цветом, что говорит о достаточном запасе коэффициента отстройки (все ячейки за исклю- чением АТ-1 200 МВа ПС 220 кВ Южная и АТ-2 200 МВА ПС 220 кВ Латная на рис. 7).
При достижении вектором нагрузки значения, при котором коэффициент отстройки находится в диапазоне от 1,35 до 1,3, ячейки с ДЗ отображаются оранжевым цветом для привлечения внимания диспетчера (ячейка АТ-1 200 МВА ПС 220 кВ Южная на рис. 7).
Рис. 3 – Графический расчет отстройки от векторов нагрузки ступеней ДЗ панели ПЗ-5/2
Рис. 4 – Графический расчет отстройки от векторов нагрузки ступеней ДЗ шкафа ШЭ 2607 071
Рис. 5 – Типовая форма отстройка от векторов нагрузки характеристики ДЗ автотрансформатора на примере
панели ПЗ-5/2 АТ-1 ПС 220 кВ Южная
Рис. 6 – Граничные условия формы «Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ» для дистанционной защиты панели
ПЗ-5/2 АТ-1 200 МВА ПС 220 кВ Южная
Рис. 7 – Пользовательском интерфейс формы «Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ»
При уменьшении коэффициента отстройки ДЗ до значе- ния, меньшего 1,3, ячейка с соответствующей дистанцион- ной защитой отображается красным цветом, что говорит о необходимости выполнения мероприятий по снижению
реактивной составляющей тока нагрузки или уменьшению модуля тока (на рис. 6 это ячейка ДЗ АТ-1 200 МВА ПС 220 кВ Южная).
V. РЕЗУЛЬТАТЫ
На базе разработанной методики отстройки ДЗ от нагру- зочных режимов создана форма «Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ» для программного комплекса СК-2007, позволяющая в режиме реального времени контролировать запас отстройки дистанционных защит автотрансформаторов от нагрузки, что особенно важно в максимально-допустимых и контролируемых аварийных режимов [1]. Приложение введено в эксплуатацию и используется диспетчерским персоналом Филиала АО «СО ЕЭС» Воронежское РДУ.
VI.ВЫВОДЫ
Реализованная в форме «Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ» программного комплекса СК-2007 методика отстройки дистанционной защиты автотранс- форматоров от нагрузочных режимов контролирует запас отстройки ступеней ДЗ от нагрузки в режиме реального времени с цветовым обозначением ячеек в соответствии с величиной коэффициента отстройки. Диспетчерский пер- сонал Филиала АО «СО ЕЭС» Воронежское РДУ в соот- ветствии с цветовым выделением ячеек с оборудованием в форме «Допустимый диапазон токов и углов нагрузки АТ»
имеет возможность оперативно осуществлять корректи- ровки режима работы энергосистемы для снижения вероят- ности ложной работы дистанционной защиты, что повы- шает общую надежность энергосистемы.
Список литературы
[1] СТО 59012820.27.010.001-2013. Правила определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях диспетчерского центра ОАО «СО ЕЭС»:
утв. приказом ОАО «СО ЕЭС» № 10. от 18.01.2013.
[2] Методические указания по обеспечению отстройки дистанционной защиты от нагрузочных режимов работы энергосистем: утв.
распоряжением № 88р от 06.09.2017.
[3] Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13 Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110–500 кВ. Расчеты. М.: Энергоатомиздат, 1985. С. 41–51.
© IX Международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодежи – 2018»