Аннотация
В исследовании рассмотрена задача идентификации типа и места короткого замыкания в распределительных электрических сетях с ограниченным количеством источников централизованных измерений на основе синхронизированных векторных измерений. Приведен обзор существующих методов резервирования в электрической сети, показана необходимость постановки вопроса об использовании централизованной защиты на уровне энергорайона. Описана концепция централизованной защиты дальнего резервирования на основе синхронизированных векторных измерений. Основная идея централизованной защиты дальнего резервирования заключается в использовании двух алгоритмов: определения места возникновения короткого замыкания и определение типа короткого замыкания. Для иллюстрации работы алгоритма локализации точки короткого замыкания при наличии в контролируемой электрической сети нескольких контуров и наличии измерений на всех источниках питания этой сети была использована модель многоконтурной энергосистемы 110 кВ, состоящая из 7 узлов и 3 источников питания. Для проверки работоспособности предлагаемой централизованной защиты, а именно работы метода локализации точки короткого замыкания в электрической сети, была написана программа, выполняющая расчет по локализации точки короткого замыкания по предлагаемому алгоритму. В программе реализована возможность внесения ошибки в измерения тока и напряжения. Тестирование проводилось для двух случаев: без ошибок в измерениях тока и напряжения и с ошибками в измерениях. Погрешности измерительных приборов моделировались с помощью метода Монте-Карло. В результате тестирования было выявлено, что точность разработанного метода локализации короткого замыкания напрямую зависит от расстояния до источника питания.
Ключевые слова
электроэнергетическая система, короткое замыкание, синхронизированные векторные измерения, релейная защита
1. Схема ЛЭП и электроснабжения России. URL: https://frexosm.ru/power/#10.37/51.6883/55.2261 (дата обращения 19.08.2024)
2. «Правила устройства электроустановок (ПУЭ-6 и ПУЭ-7)». Раздел 3. Защита и автоматика (Издание шестое с изменения отдельных глав в седьмом издании. Приказ Минэнерго от 08.07.2002 № 204). URL: https://legalacts.ru/doc/pravila-ustroistva-elektroustanovok-pue-shestoe-izdanie-utv/ (дата обращения 19.08.2024)
3. Годовой отчет ПАО «ФСК ЕЭС» за 2021 год. URL: https://rosseti.ru/shareholders-and-investors/disclosure-of-information/annual-reports/ (дата обращения 19.08.2024)
4. Годовой отчет ПАО «ФСК ЕЭС» за 2022 год. URL: https://rosseti.ru/shareholders-and-investors/disclosure-of-information/annual-reports/ (дата обращения 19.08.2024)
5. Годовой отчет ПАО «ФСК ЕЭС» за 2023 год. URL: https://rosseti.ru/shareholders-and-investors/disclosure-of-information/annual-reports/ (дата обращения 19.08.2024)
6. Удрис А.П. Релейная защита воздушных линий 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636. М.: Энергоатомиздат, 1988. 141 с.
7. Ziegler G. Numerical distance protection: principles and application. URL: https://archive.org/details/ZieglerGerhardNumericalDistanceProtectionPrinciplesAndApplicationPublicisPub2011. (дата обращения 19.08.2024)
8. Elmore W.A., Protective relaying theory and applications. New York: Marcel Dekker Inc, 2005. 399 p.
9. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: Энергосервис, 2003. 368 с.
10. ГОСТ Р 59364-2021. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная зашита и автоматика. Система мониторинга переходных режимов. Норма и требования. М: Стандартинформ, 2021. 26 с.
11. ГОСТ Р 59365-2021. Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная зашита и автоматика. Система мониторинга переходных режимов. Концентраторы синхронизированных векторных данных. Норма и требования. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200179067 (дата обращения 19.08.2024)
12. C37.118.1-2011 - IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems. doi: 10.1109/IEEESTD.2011.6111219
13. C37.118.2-2011 - IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems. doi: 10.1109/IEEESTD.2011.6111222
14. CIGRE Wide area protection & control technologies. URL: https://www.e-cigre.org/publications/detail/664-wide-area-protection-control-technologies.html (дата обращения 19.08.2024)
15. Шнеерсон Э.М. Динамика сложных измерительных органов релейной защиты. М.: Энергоиздат, 1981. 209 с.
16. Horton P., Swain S. Using superimposed principles (delta) in protection techniques in an increasingly challenging power network // 70th Annual Conference for Protective Relay Engineers (CPRE). IEEE, 2017. doi: 10.1109/CPRE.2017.8090059
17. Milano F. Power System Modelling and Scripting. Berlin: Springer, 2010. 558 p. doi: 10.1007/978-3-642-13669-6.
18. Search for the single-type load schedules of the power facility / A.S. Tavlintsev, A.A. Suvorov, S.A. Gusev, E.D. Staymova, I. Zicmane, K. Berzina // 59th Annual International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). IEEE, 2018. doi: 10.1109/RTUCON.2018.8659825
19. Davis T.A., Rajamanickam S., Sid-Lakhdar W.M. A survey of direct methods for sparse linear systems. URL: https://people.engr.tamu.edu/davis/publications_files/survey_tech_report.pdf (дата обращения 19.08.2024)
20. Phase-Mode Transformation Matrix Application for Transmission Line and Electromagnetic Transient Analyses / A.J. do Prado, S. Kurokawa, L.F. Bovolato, J.P. Filho, E.C.M. da Costa. New York: Nova Science Pub, 2011. 40 p. URL: https://www.researchgate.net/publication/256374815_Phase-mode_transformation_matrix_application_for_transmission_line_and_electromagnetic_transient_analyses (дата обращения 19.08.2024)
21. Emerging Signal Processing Techniques for Power Quality Applications / M.V. Ribeiro, J. Szczupak, M.R. Iravani, I.Y.H. Gu, P.K. Dash, A.V. Mamishev // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2007. Vol. 2007. 87425. doi: 10.1155/2007/87425
22. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.; Л.: Энергия, 1964. 704 с.
23. Statistical Investigation of PMU Errors in Current Measurements / P. Castello, G. Gallus, C. Muscas, P.A. Pegoraro, D. Sitzia, S. Sulis // International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC). IEEE, 2023. doi: 10.1109/I2MTC53148.2023.10175893
24. Castrup H. Selecting and Applying Error Distributions in Uncertainty Analysis // Measurement Science Conference. Anaheim, 2004. 32 p. URL: https://www.isgmax.com/Articles_Papers/Selecting%20and%20Applying%20Error%20Distributions.pdf (дата обращения 19.08.2024)
25. Linear state estimation model using phasor measurement unit (PMU) technology / S. Soni, S. Bhil, D. Mehta, S. Wagh // 9th International Conference on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control (CCE). Mexico, 2012. Pp. 1-6. doi: 10.1109/ICEEE.2012.6421206.
26. Xu C., Abur A. Robust linear state estimation with equality constraints // Power and Energy Society General Meeting (PESGM), IEEE, 2016. Pp. 1-5. doi: 10.1109/PESGM.2016.7741552
27. Khalili R., Abur A. Three-phase Linear State Estimation Based on SCADA and PMU Measurements // PES Innovative Smart Grid Technologies Europe (ISGT Europe). IEEE, 2021. Pp. 1-5. doi: 10.1109/ISGTEurope52324.2021.9640030
28. Robust Hybrid Linear State Estimator Utilizing SCADA and PMU Measurements / A.S. Dobakhshari, M. Abdolmaleki, V. Terzija, S. Azizi // IEEE Transactions on Power Systems. 2021. No. 36(2). Pp. 1264-1273. doi: 10.1109/TPWRS.2020.3013677
Централизованная защита дальнего резервирования в частично наблюдаемой электрической сети на основе синхронизированных векторных измерений / П.И. Бар-толомей, С.Е. Шендер, М.Д. Сенюк, В.В. Классен // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 3(64). С. 12-22. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-3(64)-12-22