Аннотация:Линии электропередачи являются очень важной частью современной электроэнергетической системы. Линии могут быть подвержены различным типам повреждений, вызванными разными факторами, как погодные условия, ветер, птицы, удары молний и повреждениям, вызванным ошибками персонала, который обслуживает данные линии. Линии электропередач защищены специальными устройствами, которые называются дистанционной цифровой релейной защитой. В представленной работе и в моделировании цифровых реле дистанционной защиты используется программное обеспечение DIgSILENT. Данное программное обеспечение позволяет проектировать и моделировать дистанционную релейную защиту в формате 2D, задавать время и получать диаграммы сопротивления.

Ключевые слова: дистанционная защита, цифровые реле ВЛ, компьютерное моделирование, программное обеспечение DIgSILENT PowerFactory.

1 ВВЕДЕНИЕ

Защита системы питания является одной из самых сложных задач для энергетиков, которая также требует особого внимания в процессе обучения студентов энергетических специальностей. Представленная работа представляет простой в использовании продукт, который с помощью диалогового окна моделирует аварийные ситуации системы, оно интегрировано с устройствами защиты, координации и моделирования. DIgSILENT PowerFactory включает в себя несколько простых в использовании графический инструмент для решения проблемы координации защитных устройств. Используя данные, хранящиеся в устройстве библиотеки, DIgSILENT PowerFactory может построить время-токовые характеристики (ВТХ), кривые защитных устройств, а также потери других устройств. Индивидуальные участки могут быть согласованы друг с другом и с мгновенными результатами анализа цепи. Выбор типа и параметров защитных устройств производится с использованием координационных функций.

В DIgSILENT PowerFactory функции моделирования защиты были реализованы на таких принципах, как: моделирование защиты должно быть максимально приближено к реальному, пользователь имеет возможность создавать новые сложные устройства защиты или изменять существующие. Хотя модель защиты имеет высокую сложность, её использование максимально облегчено. Все устройства защиты действуют на коммутационном принципе. Защитные устройства как правило, хранятся в объекте, на защиту которого они направлены, но они могут быть сохранены в другом месте, когда это необходимо. Рекомендуем, и по умолчанию, является то, что устройства защиты которые действуют на одном коммутаторе хранятся в ячейке, которая его содержит (рекомендуется). Защитные устройства, которые действуют на выключателях и связаны с более, чем одной системой шин, хранятся в папке моделируемой станции, содержащей эти системы шин или в папке каталога, если участвует более одной станции.

Кадр реле графически определяет композитный каркас, который определяет функциональные части реле и их соединения. Тип реле основан на кадре реле и определяет тип части, которые могут быть помещены в реле слотов. Реле моделирует определенный элемент защиты, основано на каркасе и типе реле. Модель реле использует специальные функциональные элементы, где тип реле определяется только определённым типом элементов. Большой набор распространенных типов реле имеется в базе данных, и эти типы готовы к использованию. Как использовать тип реле, а именно: как создать релейный элемент, как добавить его в электрическую систему, как настроить параметры реле, как выполнять расчеты и т.д., представлено на примере графика VisPlottz, который показывает время отключения реле в зависимости от места короткого замыкания.

Рисунок 1 - Пример энергетической системы с имитацией замыкания на линии

2 ХАРАКТЕРИСТИКИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Реле или R-X участок VisDraw показывает характеристики сопротивления различных реле дистанционной защиты в одном или нескольких участках R-X. Сопротивление связанных линий в сети и их защит легко могут быть показаны. Таким образом, сопротивления различных зон реле и время срабатывания может быть легко настроены и проверены для защиты линии. Есть несколько способов построения графиков реле. Самый простой способ создать и показать VisDraw – это выбрать одну ячейку, где установлено дистанционное реле. Это продемонстрируют опции Create R-X Plot и Add to R-X Plot. PowerFactory затем создаст новую диаграмму, показывающую участок R-X для всех реле в выбранной ячейке. Другой способ заключается в щелчке правой кнопкой мыши на элемент, который принадлежит к определенной защите. Кроме того, элемент дистанционного реле ElmRelay может быть выбран из списка расчета актуальных объектов или в менеджере данных, при щелчке правой кнопкой мыши на реле в списке. Затем выберите Show R-X участок для создания нового графика. Чтобы показать место установки реле и таким образом визуализировать определённые выключатели с реле, они могут быть выделены установкой цвета на однолинейной схеме Relay Locations. На R-X графиках представлено:

• Характеристики сопротивления выбранной дистанционной защиты, включая различные зоны.

• Кривые полного сопротивления линий и трансформаторов в месте установки реле.

• Расположение других дистанционных защит.

• Время срабатывания реле.

Рисунок 2 - График сопротивления дистанционных реле с четырьмя зонами действия

Кроме того на рис. 2. показан расчет цепи, в качестве эквивалента точки сопротивления на графике. На графике показывается информация о расчёте короткого замыкания на каждом реле:

• название реле,

• измерение сопротивления в месте установки реле,

• тип КЗ,

• фактическое время срабатывания реле,

• зону срабатывания

Самый простой способ построить диаграмму VisPlottz – выбрать правой кнопкой мыши элемент, который уже добавлен в список определения. Схема может быть выбрана из контекстного меню опцией Show Time-Distance Diagram. Затем создать новый объект VisPlottz, который построит графики для всех дистанционных реле. Другой способ заключается в щелчке правой кнопкой мыши на элемент контура и выбор контура. Как и выше было представлено – это создаст новые объекты VisPlottz. Выберите папку Paths и щелкните правой кнопкой мыши на объект менеджера данных. Затем выберите Show Time-Distance Diagram из контекстного меню. Чтобы показать контур определения и, таким образом, чтобы визуализировать элементы, содержащиеся в этом контуре, можно выделить, установив цвет однолинейной схемы для Path Definitions. Щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав опцию Show Time-Distance Diagram можно выбрать нужную схему. График на рис. 3 разделен на две различные диаграммы. Одна показывает все реле в прямом направлении по контуру. Обратная диаграмма показывает реле в начале линии в обратном направлении. На рисунке представлен участок в прямом направлении, в обратном (не показан на рис. 3). Существуют три разновидности графиков. Это Forward / Reverse. Обе диаграммы показаны или только в прямом направлении (Forward), или только в обратном (Reverse).

Рисунок 3 - Диаграмма прямого участка дистанционного реле

3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данной статьи является представление инструмента моделирования, который используется в учебном процессе для студентов энергетиков на факультете электротехники в University of Osijek и инженеров в сети компаний HEP-Croatian. Связь между CroatianGrid и факультетом осуществляется в обоих направлениях, студенты и инженеры используют то же современное программное обеспечение для моделирования и координации цифровых реле как на практике, так и на факультете. Программное обеспечение может быть использовано в работе с реальными данными для передачи и распределения энергии в линиях, а также можно смоделировать реальную сеть. Согласование и моделирование цифровых реле может быть проверено и выполнено в PowerFactory. Селективность и координацию передачи сигнала защит сети при обрыве трёх фаз можно выполнить с помощью программного обеспечения DIgSILENT PowerFactory. В настоящей работе, представляющей компьютерную программу для моделирования дистанционных реле и координации защит, использовалось программное обеспечение DIgSILENT PowerFactory. Упрощённая схема расчетов осуществляется методом симметричных компонентов для всех типов повреждений: трёхфазное замыкание, двухфазное и однофазное замыкания на землю.

Ссылки

[1] Horowitz, S., Power System Relaying, 2nd, Research Press LTD. Somerset, England, 1995.

[2] Johns, A. & Salman, S., Digital Protection for Power Systems, IEEE Power Series 15 London, 1995.

[3] S. Nikolovski, Basis of Relay Protection in Power System, Textbook, Osijek, 2001.

[4] ***, User’s Manual and Technical Description, ABB, REF 54_1999.

[5] ***, DIgSILENT PowerFactor, User manual, Gomaringen, 2006.

Авторы:Srete Nikolovski PhD, Predrag Maric BSc, Faculty of Electrical Engineering Osijek, K. Trpimira 2B, 31000 Osijek, Croatia, Tel: +385 31 224 600, Fax: +385 31 224 605, Email: srete@etfos.hr

Zoran Baus PhD, SIEMENS d.d. Heinzelova 70a,, 10000 Zagreb, Croatia, Phone: +385 01 61 05 624, Fax: +385 01 60 40 624, Email: zoran.baus@siemens.com