202
Conclusions:
The integration of this technique will allow determining the settings of relay protection in the specific conditions
of its operation, to refuse excessive coarsening of settings, which together will ensure reliable all-mode operation of protection.
Key words:
relay protection, settings, hybrid simulation, all-mode mathematical model.
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Правильностью
функционирования
устройств
релейной защиты (РЗ) в значительной мере определяется
надежная, устойчивая работа электроэнергетических
систем (ЭЭС). Между тем, несмотря на значительный
прогресс в развитии систем защиты, обеспечить их
безошибочную работу не удаётся, что подтверждается
статистическими данными. Примерно 25% тяжёлых
системных аварий происходит из-за неправильных
действий РЗ и автоматики, причем, неправильные действия
защит в 50-70% случаев приводят к развитию аварийных
ситуаций в тяжёлые системные аварии (блэкауты),
характеризующиеся значительным экономическим и
технологическим ущербом [1].
Проанализировав конкретные причины неправильных
действий РЗ, можно разделить их на три основные
категории в порядке значимости: 1) аппаратные
неисправности; 2) ошибки при проектировании и расчёте;
3) ошибки персонала.
Наименьший прогресс наблюдается в решении
проблем, относящихся ко второй категории. Главными
причинами этого служат следующие факторы:
1. Использование неполной и в большинстве случаев
малодостоверной информации о режимах и процессах в
ЭЭС при расчёте уставок РЗ.
2. Чрезмерное завышение или занижение уставок из-за
учёта в соответствующих методиках погрешностей,
вносимых
конкретными
РЗ
и
первичными
преобразователями,
приближенными
обобщенными
коэффициентам.
Первый фактор долгое время являлся препятствием на
пути устранения второго, а именно, отсутствие
инструмента полного достоверного моделирования
единого непрерывного процесса в ЭЭС при всевозможных
нормальных, аварийных и послеаварийных режимах её
функционирования
делало
бессмысленным
более
адекватный учёт процессов, протекающих в самих РЗ, а
также в измерительных трансформаторах тока (ИТТ) и
напряжения (ИТН).
Математическое
моделирование
ЭЭС
является
единственным способом получения данных по всему
спектру процессов и режимов силового оборудования, РЗ и
энергосистемы в целом. При этом совокупная
математическая модель даже региональной ЭЭС в случае
использования
максимально
полных
трёхфазных
математических
моделей
всего
основного
и
вспомогательного оборудования, даже без учёта РЗ,
образует жёсткую систему дифференциальных уравнений
чрезвычайно высокого порядка, плохо решаемую
методами численного интегрирования обыкновенных
дифференциальных
уравнений.
Обозначенная
проблематика определяет необходимость декомпозиции
единого непрерывного процесса в ЭЭС на установившиеся
нормальный, аварийный и послеаварийный режимы,
рассчитываемые с использованием статических (системы
алгебраических уравнений) математических моделей и
метода симметричных составляющих, а также стадии
переходных
процессов,
преимущественно
электромеханической, рассчитываемой с применением
систем дифференциальных уравнений генерирующих
источников, статических моделей электросетевого
оборудовании. В соответствии с этим разрабатываются и
используются средства расчёта, главным образом
программные. На практике при проектировании РЗ
применяются
узкоспециализированные
программно-
вычислительные комплексы использованием предельно
упрощенных статических математических моделей всего
оборудования ЭЭС, позволяющими определить только
периодическую составляющую тока короткого замыкания.
При этом погрешности ИТТ и ИТН, а также аппаратных
средств РЗ при их настройке учитываются обобщёнными
фиксированными коэффициентами.
Указанное
обстоятельство
долгое
время
препятствовало решению обозначенной проблемы
повышения эффективности и адекватности конкретным
условиям применения в ЭЭС настройки устройств защиты.
В Томском политехническом университете разработано
средство, базирующее на принципиально альтернативном
(по отношению к численным методам) подходе к
моделированию ЭЭС – Всережимный моделирующий
комплекс реального времени ЭЭС (ВМК РВ ЭЭС) [2].
Возможность
реализации
максимально
полных
трёхфазных математических моделей оборудования ЭЭС
любой размерности в сочетании с возможностью их
решения на неограниченном интервале с гарантированной
приемлемой точностью позволяет заявлять об устранении
первого фактора, определяющего наличие проблемы
определения уставок РЗ.
Решение проблемы адекватного математического
моделирования ЭЭС открыло возможности для более
детального математического моделирования РЗ, включая
ИТТ и ИТН, и разработки средств реализации этих
моделей. Описание разработанных авторами программно-
аппаратных систем моделирования РЗ представлено в [3].
В отличии от существующих методов и средств
моделирования РЗ [4-6] созданные системы позволяют
воспроизвести единый непрерывный спектр процессов во
всей совокупности элементов, определяющих структуру
РЗ: промежуточные преобразователи, фильтры, реле и др.
Новые возможности моделирования ЭЭС и РЗ сделали
ещё более актуальным решение задачи повышения
эффективности настройки защит в условиях максимально
