Моделирование участка электрической сети с устройством продольной компенсации для исследования параметров, влияющих на чувствительность дифференциальной защиты
И.Ю. Иванов, В.В. Новокрещенов, В.Р. Иванова
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 4, сс. 57—65
Скачать PDF
Состояние вопроса. Одним из путей увеличения пропускной способности ЛЭП является установка устройств продольной компенсации. Однако у данного технического решения, помимо плюсов, имеются и минусы: возникновение инверсии тока во время короткого замыкания; возникновение инверсии напряжения во время короткого замыкания; появление низкочастотных колебаний (например, после отключения короткого замыкания, вследствие изменения параметров режима, вследствие подсинхронного резонанса и т.д.). Все эти явления оказывают влияние на устройства релейной защиты. Существующие решения адаптации алгоритмов функционирования релейной защиты продольно компенсированных ЛЭП в основном направлены на совершенствование алгоритмов функционирования дистанционной защиты. При этом нерешенной остается проблема функционирования дифференциальной защиты линии, связанная с недостаточной чувствительностью данной защиты при коротком замыкании на ЛЭП в режиме повышенной компенсации. В связи с отсутствием в открытой печати сведений по созданию моделей, позволяющих количественно оценить влияние устройств продольной компенсации на чувствительность дифференциальной защиты ЛЭП с продольной компенсацией, целесообразным является разработка модели участка электрической сети с устройством продольной компенсации для исследования параметров, влияющих на чувствительность дифференциальной защиты.
Материалы и методы. Ввиду прикладного характера исследования в качестве объекта изучения выбрана воздушная линия электропередач Ухта–Микунь напряжением 220 кВ, на которой планируется установка устройств продольной компенсации. По причине отсутствия опубликованных работ с описанием математической модели данной ЛЭП для решения поставленных задач в целях исследования процессов на ЛЭП с устройствами продольной компенсации и построения комплекса релейной защиты принято решение в программе для ПК PSCAD разработать компьютерную модель.
Результаты. Разработана компьютерная модель воздушной линии электропередачи Ухта–Микунь напряжением 220 кВ. Выявлены параметры, влияющие на чувствительность дифференциальной защиты ЛЭП с продольной компенсацией в переходном и установившемся режимах короткого замыкания. Установлено, что одним из таких параметров является переходное сопротивление в месте короткого замыкания. Наиболее подробно рассмотрена специфика влияния короткого замыкания на чувствительность дифференциальной защиты. Проведена верификация разработанной модели и доказана ее адекватность.
Выводы. Результаты работы могут быть использованы при решении задач повышения устойчивости функционирования дифференциальной защиты на ЛЭП с устройствами продольной компенсации, а также при проведении дополнительных исследований с помощью разработанной модели.
1. Иванов И.Ю., Новокрещенов В.В., Иванова В.Р. Современное состояние проблем функционирования комплексов релейной защиты и автоматики, применяемых в активно-адаптивной сети // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2022. – Т. 24, № 6. – С. 102–123. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-6-102-123.
2. Атабеков Г.И. Вопросы релейной защиты линий электропередачи с продольной емкостной компенсацией // Электричество. – 1953. – № 8. – С. 5–8.
3. Иванов И.Ю., Новокрещенов В.В. Оценка селективности дифференциальной защиты линии электропередачи напряжением 220 кВ с устройством продольной компенсации // Изв. вузов. Электромеханика. – 2023. – Т. 66, № 2. – С. 68–75. DOI: 10.17213/0136-3360-2023-2-68-75.
4. Altuve H.J., Mooney J.B., Alexander G.E. Advances in Series-Compensated Line Protection. Proceedings of the 63rd Annual Georgia Tech Protective Relaying Conference; 22–24 Apr 2009. Atlanta, Georgia, 2009 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://cdn.selinc.com/assets/Literature/Publications/Technical%20Papers....
5. Manditereza P.T. An enhanced sensitive power differential protection for series compensated transmission lines in renewable generation intensive power systems. Engineering Science and Technology, an International Journal. – 2023. – Vol. 46. – P. 101506 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2215098623001842/pdfft?md5=33a941014960aa814aa185d06795f88d&pid=1-s2.0-S2215098623001842-main.pdf.
6. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 549 с.
7. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем: учебник для вузов. – М.: Энергия, 1976. – 560 с.
8. Бургсдорф В.В. Открытые электрические дуги большой мощности // Электричество. – 1948. – № 10. – С. 15–23.
9. Schleicher M. (Der Herausgeber). Die modern Selektivschutztechnik. – Verlag Springer, 1936. – 418 s.
10. Фабрикант В.Л. Дистанционная защита: учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 1978. – 215 с.
11. Атабеков Г.И. Теоретические основы релейной защиты высоковольтных сетей. – М.: ГЭИ, 1957. – 344 с.
12. Warrington A.R. van C. Protective Relays, their theory and practice. – London: Chapman–Hall, 1962.
13. Schier A. Resistance of electrical fault arc in very high voltage networks // Elec. India. – 1970. – No. 8. – P. 5–9.