АНАЛИЗ ЗАМЕРОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ РЕЛЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАЩИТ ЛИНИЙ
18 сентября 2010В.П. Протопопов, А.В. Шмойлов
Томский политехнический университет
При коротких замыканиях (КЗ) на длинных линиях относительно удаленных концов, электрические сигналы оказываются малыми и соизмеримыми с помехами. Первое не позволяет произвести измерение вследствие недостаточной мощности сигнала для работы измерительного органа. Второе – отличить полезный сигнал, содержащий ожидаемую информацию, от помех. В связи с этим стоит задача повышения чувствительности измерительного органа к полезному сигналу и отстройки от помех. Простое решение этой задачи возможно только при исключении помех и усилении полезного сигнала. Однако полезные сигналы и помехи, содержащиеся в величинах, контролируемых средствами релей-
ной защиты и автоматики, далеко не всегда, различаются по признакам, доступных для электрического аппаратурного контроля. Поэтому обработка такой информации с целью выделения полезного сигнала становится невозможной. Алгоритмическая обработка этих сигналов в общем случае тоже ничего не дает. Однако в алгоритме контроля сопротивления локальной короткозамкнутой цепи, осуществляемой в дистанционной защите, возникает возможность достаточно полной или частичной отстройки от помех [1]. Действительно, алгоритм измерения сопротивления локального участка сети (защищаемой линии или оборудования), осуществляемой как отношение падения напряжения на участке от места установки защиты до места КЗ к току КЗ имеет результатом сопротивление этого участка, т.к. падение напряжения формируется как произведение тока на сопротивление, а сигналом, содержащим помехи, является ток, то в отношение напряжения к току, т.е. сопротивлении для описанного простого случая помехи практически исключены. В более сложных случаях при наличии подпитывающих ответвлений возможно влияние подпитывающих токов на полноту компенсации тока с помехами.
Для выяснения характера названного влияния ниже рассмотрены выражения первичного сопротивления Zзна входе измерительных органов разных каналов дистанционной защиты линии при измерении полного сопротивления короткозамкнутой цепи как отношение полного первичного остаточного напряжения Uост к первичному току с помехами Iп подведенным к входным выводам аппаратуры. Погрешности последней при этом не учитываются.
Для случаев КЗ в области действия первой ступени на участке линии без ответвлений и поперечных проводимостей (рис.1). На данном рисунке условно представлены три сети относительно защищаемой линии Л:
сеть1, моделирующая токи, подтекающие из внешней сети к узлу (подстанции), где установлена аппаратура дистанционной защиты и измеряется остаточное напряжение Uост ;
сеть2 аналогично сети1, моделирует токи, подтекающие из внешней сети, к противоположному концу защищаемой линии;
сеть1-2 которая моделирует параллельные и обходные связи, шунтирующие защищаемую линию. Выражение замеряемого со-
противления для этого случая предстает в виде:
Zз=Uост / Iп =Iп Z / Iп =Z,
причем Uост в данном случае формируется выражением Uост = IпZ, в котором Z – схемно-конструкторское значение сопротивления короткозамкнутой цепи.
Как видно из формулы, в оговоренных условиях измерительное реле сопротивления реагирует на схемно-конструкторское сопротивление Z, которое не зависит от значений электрических величин, определяемых условиями работы сети.
Для случаев КЗ в зоне второй ступени на участках защищаемой Л и предыдущей Л1 линий без ответвлений и учета поперечных проводимостей (рис.2).
На рис.2 также как на рис.1 показаны три сети: сеть1, сеть1-2, сеть2 выполняющие аналогичные функции. Выражение замеряемого сопротивления для второй ступени имеет вид:
Zз =Uост = IпZл +(Iп +Iпп )Zдл1 = Zл +Z1 +Iп Zдл1 IпIпIпп
,
где Iпп = I2п + Iпп1-2 - ток подпитки от сети2 и сети1-2,Zл и Zдл1 - схемно-
конструкторские сопротивления соответственно защищаемой линии Л и короткозамк-нутого участка предыдущей линии Л1.