Мухлынин Н.Д., Ерохин П.М., Паздерин А.В. Направления совершенствования функций релейной защиты за счет использования технологий синхронизированных векторных измерений

скачать PDF

Аннотация

Синхронизированные векторные измерения стоит рассматривать как набор технологий современных «цифровых» электрических сетей, уже сегодня обеспечивающих измерительной информацией системы управления электрическими режимами на качественно новом уровне. От доступности данных технологий зависит количество измерительных устройств в энергосистеме, а также перечень решаемых с их использованием задач. Одной из перспективных областей внедрения синхронизированных векторных измерений является релейная защита, в которой открываются новые возможности по совершенствованию ее функций и пересмотру существующих принципов выявления и локализации повреждений. Обзор включает рассмотрение основных направлений, связанных в первую очередь с обеспечением новыми, дополнительными свойствами существующих алгоритмов защиты элементов энергосистем, с расширением области применения защит с дифференциальным принципом работы для охвата распределенных присоединений, в том числе и разветвлённых участков электрических сетей, с созданием новых пусковых органов, реагирующих на изменение формы одного или нескольких режимных параметров одновременно. Ключевые преимущества связаны с приобретением свойств адаптивности, быстродействием, повышением чувствительности, возможностью создания абсолютно селективных защит без каналов связи. Вместе с обзором направлений в статье приводится их классификация по использованию в составе существующих алгоритмов защит и в составе алгоритмов, основанных на новых принципах детекции повреждений. Уровень программно-аппаратного развития современных интеллектуальных электронных устройств обеспечивает интеграцию векторных измерений с существующими способами получения измерений и сигналов, в частности с алгоритмами их обработки. Несмотря на очевидные преимущества, особенности реализации концепции технологии синхронизированных векторных измерений, основанной на распределенных датчиках и цифровых каналах связи, существенно сужают область использования векторных измерений в релейной защите и других системах управления режимами электроэнергетических систем.

Ключевые слова

синхронизированные векторные измерения, концентратор синхронизированных векторных измерений, релейная защита, короткое замыкание, цифровая подстанция, интеллектуальное электронное устройство, цифровые каналы связи, высокодискретные измерения, адаптивная защита, Wide Area Protection System, Continuous Point-On-Wave

Мухлынин Никита Дмитриевич – канд. техн. наук, доцент, кафедра автоматизированных электрических систем, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0002-2065-3231

Ерохин Петр Михайлович – д-р техн. наук, профессор, профессор исследователь, кафедра автоматизированных электрических систем, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Паздерин Андрей Владимирович – д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, кафедра автоматизированных электрических систем, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., https://orcid.org/0000-0003-4826-2387

  1. Analysis of IEEE C37.118 and IEC 61850-90-5 synchrophasor communication frameworks / R. Khan, K. McLaughlin, D. Laverty, S. Sezer // IEEE Power and Energy Society General Meeting (PESGM). 2016. Pp. 1-5. doi: 10.1109/PESGM.2016.7741343
  2. СТО 56947007-29.120.70.241-2017. Технические требования к микропроцессорным устройствам РЗА. Стандарт ПАО «ФСК ЕЭС». Дата введения изменений 11.12.2019. 357 с.
  3. Ramesh L., Chowdhury S.P., Chowdhury S. Wide area monitoring protection and control - A comprehensive application review // 10th International Conference on Developments in Power System Protection (DPSP). IET, 2010. Pp. 1-4. doi: 10.1049/cp.2010.0325
  4. Khederzadeh M. Widearea protection in smart grids // 11th IET International Conference on Developments in Power Systems Protection (DPSP). IET, 2012. Pp. 1-4. doi: 10.1049/cp.2012.0078.
  5. Leibovich P., Issouribehere F., Barbero J. Design and Implementation of a low-cost PMU: validation by tests and performance during 2019 Argentinean blackout // IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM). IEEE, 2021. Pp. 1-5. doi: 10.1109/PESGM46819.2021.9638242
  6. PMU-voltage drop based fault locator for transmission back-up protection / J.J. Chavez, N.V. Kumar, S. Azizi, J.L. Guardado, J. Rueda, P. Palensky, V. Terzija, M. Popov // Electric Power Systems Research. 2021. Vol. 196. Pp. 1-8. doi: 10.1016/j.epsr.2021.107188
  7. Системы управления, мониторинга и защиты на основе синхронизированных векторных измерений / С.А. Пискунов, А.В. Мокеев, Д.Н. Ульянов, А.И. Попов, А.В. Родионов // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: материалы 93-го заседания семинара. Волжский, 13-17 сентября 2021 года. В 2-х кн. Иркутск: Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения РАН, 2021. С. 133-142.
  8. Motavalian A.R., Moadabi N., Gharehpetian G.B. Reliability Assessment of Power System Backup Protection in Smart Grid Control Center Using Phasor Measurement Units (PMU) // Renewable Energy and Power Quality Journal. 2013. No. 11. Pp. 404-410. doi: 10.24084/repqj11.324
  9. Karthick S., Lakshmi K. Wide area backup protection scheme for power transmission lines using PMU // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2015. Vol. 2(9). Pp. 273-281.
  10. Jena M.K., Samantaray S.R., Panigrahi B.K. Supervisory control based wide area back-up protection scheme for power transmission network // National Power Systems Conference (NPSC). IEEE, 2016. Pp. 1-5. doi: 10.1109/NPSC.2016.7858869
  11. Saran A. Comparison between overcurrent relay and developed PMU based protection // North American Power Symposium (NAPS). IEEE, 2013. Pp. 1-6. doi: 10.1109/NAPS.2013.6666919
  12. Rao J.G., Pradhan A.K. Application of synchrophasor data for fault detection during power swing // International Conference on Energy, Automation and Signal. IEEE, 2011. Pp. 1-5. doi: 10.1109/ICEAS.2011.6147180
  13. Ariff M.A M., Pal B.C. Adaptive Protection and Control in the Power System for Wide-Area Blackout Prevention // IEEE Transactions on Power Delivery. 2016. Vol. 31(4). Pp. 1815-1825. doi: 10.1109/TPWRD.2016.2518080
  14. Keramat M.M., Fazaeli M.H. The New Adaptive Protection Method for the Compensated Transmission Lines with the Series Capacitor in a High Share of Wind Energy Resources by Using PMU Data // 7th Iran Wind Energy Conference (IWEC). IEEE, 2021. Pp. 1-6. doi: 10.1109/IWEC52400.2021.9466998
  15. Sarangi S., Pradhan A.K. Apply PMU data for Zone-2 setting of series compensated line // International Conference on Energy, Automation and Signal. IEEE, 2011. Pp. 1-6. doi: 10.1109/ICEAS.2011.6147184
  16. Synchrophasor Assisted Adaptive Relaying Methodology to Prevent Zone-3 Mal-Operation During Load Encroachment / D. Pal, B. Mallikarjuna, R.J. Reddy, M.J.B. Reddy, D.K. Mohanta // IEEE Sensors Journal. 2017. Vol. 17(23). Pp. 7713-7722. doi: 10.1109/JSEN.2017.2728862
  17. Ehsan N., Behrouz V., Mehdi M. Modified Transmission Line Protection Scheme in the Presence of SCC // Journal of Electrical Engineering and Technology. 2017. Vol. 12. Pp. 533-540. doi: 10.5370/JEET.2017.12.2.533.
  18. Study on adaptive relay protection scheme based on phase measurement unit (PMU) / F. Chunju, L. Shengfang, Y. Weiyong, K.K. Li // Eighth IEE International Conference on Developments in Power System Protectio. IET, 2004. Pp. 36-39. doi: 10.1049/cp:20040057
  19. Adaptive loss of field protection based on phasor measurements / T. Bi, J. Sui, H. Yu, Q. Yang // IEEE Power and Energy Society General Meeting. IEEE, 2011. Pp. 1-4. doi: 10.1109/PES.2011.6039170
  20. Senapati S., Bhattacharya K.D., Das J.K. Application of phasor measurement unit in adaptive protection for loss of excitation in a generator // 6th IEEE Power India International Conference (PIICON). IEEE, 2014. Pp. 1-5. doi: 10.1109/POWERI.2014.7117655
  21. Desai J.P., Makwana V.H. Phasor Measurement Unit Incorporated Adaptive Out-of-step Protection of Synchronous Generator // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. 2021. Vol. 9(5). Pp. 1032-1042. doi: 10.35833/MPCE.2020.000277
  22. Синхронизация Microgrid с внешней электрической сетью и между собой в нормальных и послеаварийных режимах при разных схемах объединения / А.Г. Фишов, А.Х. Гуломзоде, Е.С. Ивкин, Р.Ю. Семендяев // Релейная защита и автоматизация. 2021. №2. С. 32-42.
  23. Skok S., Frlan K., Ugarkovic K. Detection and Protection of Distributed Generation From Island Operation by Using PMUs // Energy Procedia. 2017. Vol. 141. Pp. 438-442. doi: 10.1016/j.egypro.2017.11.057
  24. A centralized protection and control scheme for microgrid / M. Xu, T. Meng, G. Zou, J. Zhang, X. Lin, J. Yang // IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC). IEEE, 2015. Pp. 1-5. doi: 10.1109/APPEEC.2015.7380867
  25. Phasor or Waveforms: Considerations for Choosing Measurements to Match Your Application / J. Follum, L. Miller, P. Etingov, H. Kirkham, A. Riepnieks, X. Fan, E. Ellwein // Pacific Northwest report. 2021. 43 p.
  26. Galvez C., Abur A. Fault Location in Meshed and Active Power Distribution Networks // IEEE Madrid PowerTech. IEEE, 2021. Pp. 1-6. doi: 10.1109/PowerTech46648.2021.9494755
  27. Dase K., Harmukh S. Detecting and Locating Broken Conductor Faults on High-Voltage Lines to Prevent Autoreclosing Onto Permanent Faults. URL: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:208508639 (дата обращения 23.05.2022).

Мухлынин Н.Д., Ерохин П.М., Паздерин А.В. Направления совершенствования функций релейной защиты за счет использования технологий синхронизированных векторных измерений // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 3(56). С. 4-11. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-3(56)-4-11

Подробности
Просмотров: 374