Схема релейной защиты по разности фазных углов

Автор: Chief_Admins / Дата: пт, 12/01/2017 - 21:41 /

ENRIQUE MARTINEZ MARTINEZ
Comision Federal de Electricidad CFE
Mexico

Векторные регистраторы, синхронизируемые от глобальной системы позиционирования GPS, дают отличную возможность осуществления мониторинга векторных измерений и обеспечения управляющих воздействий в реальном времени. В 2001 году в CFE был разработан прототип адаптивной схемы релейной защиты, основанной на разнице углов между напряжениями на шинах двух подсистем, который использует управляющие воздействия от контроллеров с программируемой логикой [1].

В настоящее время CFE занимается анализом тестовых данных о поведении прототипа схемы ограничения генерируемой мощности, которая определяет пропускную способность между двумя гидроэлектростанциями. Схема имеет логику принятия решений, в которой используются измеренные значения активной мощности, напряжения, частоты, положения выключателя и разницы углов между двумя станциями [2, 3]. И адаптивная релейная защита, и схема ограничения нагрузки генераторов полностью независимы от системы мониторинга переходных процессов (СМПР) и используются для обеспечения устойчивости в системе. И тем не менее, векторная информация постоянно пересылается в СМПР, обеспечивая наблюдаемость изолированных областей в случае выделения части системы на изолированную работу. CFE используют ограничение генерируемой мощности как последнее средство для поддержания баланса генерируемой и потребляемой мощности, при этом напряжения и частота в системе сохраняются в допустимых рабочих пределах. Ограничение генерируемой мощности также помогает сохранить предельную передаваемую мощность на наиболее нагруженных участках электропередачи без тепловых перегрузок линий электропередачи и трансформаторов.

В условиях нестабильности угла электропередачи при использовании схем ограничения генерируемой мощности или нагрузки регистраторы для векторных измерений и управления (PMCU) должны осуществлять управляющие действия в независимости от сигнала GPS, точно также, как это выполнено в схемах дифференциальной защиты. Эта новая схема защиты, названная «Схема защиты по разности фазных углов» (ADPS), должна действовать как дискретная схема управления, и в то же время передавать измерения с частотой дискретизации, соответствующей протоколу стандарта IEEE C37.118 [6]. В этой статье мы будем анализировать применение PMCU в работе схем корректирующего действия, названных «Схемы автоматического ограничения генерируемой мощности» (AGSSs).

Однако, такой же принцип может быть использован для динамического управления выключателем или осуществления действий по ограничению нагрузки при отключении линии в сети параллельных линий электропередачи между областями, энергосистемами, странами или компаниями, производителями электроэнергии. К тому же недавно в CFE мы успешно использовали этот принцип при проведении первичного тестирования объединения энергосистем Мексики и Гватемалы с использованием векторных регистраторов.

1. СМПР В МЕКСИКЕ

1.1. Автоматическое ограничение генерируемой мощности на основе синхронизированных векторных измерений

1.2. Описание энергосистемы

1.3. Схема защиты по разности фазных углов с использованием синхронизированных векторов

2. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

• Компания CFE решила рассмотреть возможность использования разности фазных углов в специфических алгоритмах AGSS по трем причинам: один из самых простых алгоритмов функции AGSS, наличие свободных высокоскоростных каналов связи и возможность приспособления системы к будущим изменениям, таким как параллельная работа с электроэнергетическими системами Гватемалы и центральной Америки.

• Использование регистратора для векторных измерений и управления (PMCU) снизит время работы алгоритмов и повысит надежность системы по сравнению с обычными алгоритмами функции AGSS, основанными на традиционных изменениях, без контроллеров с программируемой логикой, с несколькими каналами связи с удаленными концами.

• Высокоскоростные каналы связи совместно с PMCU позволят реализовать алгоритмы AGSS на базе разности фазных углов со временем срабатывания менее 200 мс.

• Существующие PMCU позволяют посылать до 60 синхронизированных сигналов токов и напряжений в секунду. Такое количество сообщений требует наличие канала связи с полосой пропускания, недоступной на данный момент на подстанциях. По этой причине компания CFE решила использовать только 20 выборок напряжения в секунду (определение фазного угла напряжения каждые 50 мс), чтобы снизить объем записываемой информации и полосу пропускания канала связи. Компания CFE хотела бы посылать напряжения и токи, чтобы иметь возможность рассчитывать мощность по синхронизированным фазным величинам и использовать их как разрешающие сигналы, но при этом необходимо заменить карту bandwidth мультиплексора.

• Для того чтобы сохранить информацию, компания CFE разработала проект каналов связи с применением виртуальных локальных сетей (ViLAN), реализованных на волоконно-оптических кабелях. Эти сети имеют высокую пропускную способность, а доступ по протоколу TCP/IP гарантирует надежность, скорость и сохранность передаваемых между PMU данных.

• Записи измерений разности фазных углов при простом возмущающем воздействии подтверждены измерениями и имитационным моделированием. Алгоритм AGSS должен срабатывать только при отключении двух воздушных линий, и при изучении данного вопроса необходимо рассматривать последовательное или одновременное возникновение сложного возмущающего воздействия.

• Компания CFE еще не рассматривала вопрос реализации специальных схем релейной защиты, которые использовались бы цифровыми устройствами, одновременно обеспечивающими функции векторных регистраторов и функции релейной защиты. Основными препятствиями для подобных устройств являются ограничения в логике распределения переменных в прототипе PMCU и сильная зависимость от GPS сигнала каждого устройства, влияющего на расчет разности фазового угла.

• В настоящий момент в некоторых цифровых реле, контролирующих фазные параметры, введены функции PMU, тем не менее, для реализации контролирующих функций векторного регистратора, необходима большая интеграция данных функций в систему релейной защиты и автоматики. Позднее векторные регистраторы будут работать с большим количеством векторов и меньше зависеть от GPS сигнала для поддержания синхронизации.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Enrique Martinez M. and J.J. Lo ?pez M. “Application of Phasor Measurement Units in the Adaptive Protection of Interconnected Systems”, Power Systems and Communication Systems Infrastructures For the Future, Beijing, People’s Republic of China, September 23–27, 2002.

[2] Enrique Martinez, Nicolas Juarez, Armando Guzman, Greg Zweigle, and Jean Leon, “Using Synchronized Phasor Angle Difference for Wide-Area Protection and Control” WPRC, Spokane, WA, USA 2006.

[3] Joana Rasmussen and Preben Jorgensen “Synchronized Phasor Measurements of Power System Event in Eastern Denmark” IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 21, No.1, February 2006.

[4] Enrique Martinez “Analysis of Contingencies with PMUs, Causes and Effects in Power Systems and Their Components” CRIS, Third International Conference on Critical Infrastructures, Alexandria, VA, September 2006.

[5] Daniel Karlsson and Xavier Waymel “System Protection Schemes in Power Networks” Task Force 38.02.19 CIGRE, June 2001.

[6] IEEE Synchrophasors for Power Systems, IEEE Standard C37.118-2005.

[7] S.H. Horowitz, A.G. Phadke, and J.S. Thorp, “Adaptive Transmission System Relaying” Paper N° 87 SM 625-77, in Proc. IEEE PES Summer Meeting, San Francisco, CA, July 1987.

[8] V. Centeno, J. De La Ree, A.G. Phadke, G. Michel, R.J. Murphy, and R. Burnett, “Adaptive out-of-step relaying using phasor measurement techniques” Memoria T ecnica del Segundo Simposio Iberoamericano sobre Proteccion de Sistemas Ele ?ctricos de Potencia, Monterrey, N.L., Mexico, 14 al 19 de Noviembre de 1993.

[9] Enrique Martinez “Wide Area Measurement & Control System in Mexico” The Third International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies Nanjing China 6-9 April 2008.

[10] Enrique Martinez “SIMEFAS: A Phasor Measurement System for the Security and Integrity of Mexico’s Electric Power System” IEEE power & Energy Society 2008 General Meeting, Pittsburgh, Pennsylvania USA 20-24 July 2008.

БИОГРАФИЯ

Enrique Martinez Martinez получил диплом специалиста в Белорусском Политехническом институте в 1986 году. С 1986 года работал в федеральной энергетической комиссии (электроэнергетическое предприятие Мексики). Начинал работать как инженер, специализирующийся на анализе и проектировании электроэнергетической системы в специальном инженерном подразделении компании CFE, и как консультант национальной комиссии по водным ресурсам. С 1995 по 1998 год господин Martinez работал в подразделении Transmission Project Coordination в компании CEF как специалист по релейной защите подстанционного оборудования и воздушных линий. С 1998 по 2005 год возглавлял подразделение по изучению устойчивости национальной электроэнергетической системы в компании CEF. С 2005 года менеджер по анализу сетей отдела релейной защиты компании CEF.

Высоковольтное оборудование (свыше 1000 В)

Читайте также: