Аннотация
В статье рассматривается концептуальное решение по разработке защиты с абсолютной селективностью параллельных воздушных линий электропередачи на двухцепной опоре за счёт измерения напряжённости магнитного поля. Применение датчиков магнитного поля предлагается в качестве альтернативы показаниям с измерительных трансформаторов тока и напряжения. Поставлена и решена задача оптимального размещения датчиков магнитного поля рядом с опорой двухцепной линии электропередачи для получения минимального результирующего сигнала при внешнем коротком замыкании на параллельной цепи и максимального замера при коротком замыкании в зоне на защищаемом элементе независимо от типоисполнения и конструкции двухцепной опоры. Определено минимальное количество применяемых датчиков магнитного поля для возможности реализации защиты воздушной линии электропередачи на двухцепной опоре. Поиск оптимального решения производится на основе эвристического метода многокритериальной оптимизации с применением генетического алгоритма посредством модуля методов оптимизации «Optimization Tool» в программном вычислительном комплексе MATLAB. Произведена верификация полученных результатов модуля оптимизации на реализованной модели в программной среде MATLAB Simulink, позволяющей провести комплексную оценку полученного решения в различных схемно-режимных условиях. Выявлена возможность реализации селективной защиты, используя результирующий замер напряженности магнитного поля от шести проводов двухцепной линии электропередачи без применения методов использования датчиков магнитного поля для пофазного изменения тока каждой токоведущей части. Данный способ исполнения основной защиты будет актуален для двухцепных линий 35 кВ с односторонним питанием, у которых отсутствуют трансформаторы тока со стороны приёмного конца.
Ключевые слова
датчик магнитного поля, напряженность магнитного поля, воздушная линия электропередачи, релейная защита, двухцепная опора, многокритериальная оптимизация
1. Мухаметгалеева Т.С., Федосов Д.С. Разработка упрощенной модели трансформатора тока для исследования работы релейной защиты в переходных режимах // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2021. Т. 25. № 4(159). С. 450-462. doi:10.30724/1998-9903-2021-23-5-71-85
2. Новобрицкий В.А., Федосов Д.С. Анализ работы устройств релейной защиты в переходном режиме, сопровождающемся насыщением трансформатора тока // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2021. Т. 23. № 5. С. 71-85. doi:10.30724/1998-9903-2021-23-5-71-85
3. Новобрицкий В.А., Федосов Д.С. Обеспечение чувствительности релейной защиты при применении датчиков магнитного поля для выявления коротких замыканий // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири: материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Иркутск, 19-23 апреля 2023 года. Т. 1. Иркутск: Иркутский национальный исследовательский технический университет, 2023. С. 305-311.
4. Новобрицкий В.А, Федосов Д.С. Применение датчиков магнитного поля в качестве измерительных органов для устройств релейной защиты // Электроэнергетика глазами молодежи – 2023: материалы XIII Международной научно-технической конференции, Красноярск, 23-27 октября 2023 года: в 2 т. Т. 1. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2023. С. 264-267.
5. Измерение токов линий высшего напряжения по их магнитным полям / Э.А. Меерович, П.А. Назаров, Г.Х. Карабаев, Б.П. Кокуркин // Электричество. 1980. № 7. С. 32-40.
6. Tsai Y.P., Chen K.L., Chen Y.R. Multifunctional coreless Hall-effect current transformer for the protection and measurement of power systems // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2013. № 3(63). С. 557-565. doi: 10.1109/TIM.2013.2281555
7. George N.A., Gopalakrishna S.Y An improved anti-differential configuration-based hall-effect current sensor // IEEE Annual India Conference (INDICON). IEEE, 2016. Pp. 1-5. doi: 10.1109/INDICON.2016.7839077
8. Kojovic L.A. New protection schemes based on novel current sensors for up-to-date grid // 22nd International Conference and Exhibition on Electricity Distribution (CIRED). IET, 2013. Vol. 2013. doi: 10.1049/cp.2013.1129
9. Самойлеко П.П., Веселова Н.М., Калашникова О.В. К вопросу о выборе опор воздушных линий электропередач 35 КВ // Актуальные направления научных исследований для эффективного развития АПК: материалы междунар. науч.-практ. конференции. Часть II. Воронеж: Воронежский государственный аграрный университет им. Императора Петра I, 2020. С. 179-185.
10. Певнева А.Г., Калинкина М.Е. Методы оптимизации. СПб: Университет ИТМО, 2020. 64 с.
11. Кныш Д.С., Курейчик В.М. Параллельные генетические алгоритмы: обзор и состояние проблемы // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2010. № 4. С. 72-82.
12. Шляга А.Ю. Многокритериальная оптимизация // Вестник Московского государственного университета печати. 2016. № 1. С. 99-102.
13. Чертков А.А., Вардомская А.А., Дмитриев А.А. Рекурсивный метод оптимизации логистических путей средствами MATLAB // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. 2015. № 6 (34). С. 196-204.
14. Приказ Минэнерго России от 10.06.2020 № 546. «Об утверждении требований к релейной защите и автоматике различных видов и ее функционированию в составе энергосистемы». URL: https://docs.cntd.ru/document/542672845 (дата обращения 28.11.2024)
Новобрицкий В.А. Оптимизация размещения датчиков магнитного поля для реализации селективной защиты двухцепной воздушной линии электропередачи // Электротехнические системы и комплексы. 2024. № 4(65). С. 31-39. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2024-4(65)-31-39