239
быть выявлена путем моделирования электрического
режима этой сети. Чтобы исключить влияние
электромагнитного
переходного
процесса,
для
локализации точки замыкания следует использовать замер,
следующий после того, по которому было выявлено резкое
изменение
режима.
Работа
алгоритма
будет
проиллюстрирована на примере простейшей сети,
приведенной на рисунке 1.
Рис. 1 – Пример сложнозамкнутой сети с тремя источниками
питания
Режим электрической сети может быть описан
системой УУН в форме баланса токов [3]. Для составления
системы УУН в форме баланса токов нужно сформировать
матрицу проводимостей сети, приведенную к одной
ступени напряжения и вектор токов узлов. В качестве
элемента вектора токов используются произведения замера
напряжения
в
начале
питающей
линии
(или
трансформатора) на проводимость этой линии. Элементы
вектора токов, соответствующие узлам без питающей
линии равны нулю. Каждому узлу сети соответствует не
только элемент вектора токов, но и строка матрицы
проводимостей. В качестве не диагональных элементов
этой матрицы используются проводимости ветвей сети —
линий электропередачи или трансформаторов, параметры
которых исходно известны. В качестве диагональных
элементов матрицы используется сумма проводимостей
всех ветвей, подходящих к узлу с соответствующим
номером. К узлу может подходить три типа ветвей.
Обычная ветвь, соединяющая два узла сети (линия или
трансформатор).
Ветвь
источника
питания
–
сопротивление такой ветви присутствует только в
диагональном элементе матрицы проводимостей. Кроме
того, к каждому узлу подключается ветвь, учитывающая
его нагрузку в виде шунта на землю.
Величина шунта нагрузки неизвестна и является
параметром режима, изменяющимся во времени.
Проводимость шунта нагрузки существенно ниже
проводимостей элементов схемы сети (линий или
трансформаторов), поэтому ошибка в определении шунта
нагрузки обычно не приводит к существенной
погрешности в определении тока КЗ. Вследствие слабого
влияния на ток КЗ, для определения величины шунта
нагрузки можно использовать косвенные (статистические)
методы [2], либо определять эту величину по данным
доаварийного режима, полученным из системы
телеизмерений (работающей с циклом в 2 секунды).
Моделирование режима КЗ при помощи системы УУН
сети возможно только в случае заранее указанной точки
КЗ. Для того чтобы система УУН описывала режим КЗ в
указанном узле, к диагональному элементу строки,
соответствующей этому узлу, прибавляется переходное
сопротивление в точке замыкания. Однако, в задаче
определения точки КЗ, поврежденный узел неизвестен,
более того, КЗ, скорее всего, произойдет на связи (на
линии), а не в узле. Теоретически, для определения точки
КЗ необходимо посчитать режим КЗ в каждой точке сети,
что явно невыполнимо несмотря на то, что решение УУН в
форме баланса токов является сравнительно легкой
вычислительной задачей, которая и может быть
эффективно решена прямыми методами за заранее
известное время [4]. Для практической реализации такой
вычислительной задачи достаточно ограничить число
моделируемых режимов КЗ. Для этого можно
приблизительно локализовать точку замыкания, выполнив
расчет напряжений сети для КЗ в каждом узле сети
(рисунок 2).
Рис. 2 – Схема сети с КЗ в каждом узле
Чтобы определить наиболее близкие к реальной точке
КЗ узлы, необходимо сравнить измеренные токи питающих
линий в данном аварийном режиме с вычисленными
токами тех же питающих линий для режима КЗ в каждом
из узлов. Для вычисления токов питающих линий по
результатам решения УУН достаточно умножить
проводимость питающей линии (или трансформатора) на
разность напряжения питания (известного по замерам) и
напряжения узла сети, к которому подключен данный
источник питания. Напряжение узла сети, к которому
подключен источник питания, является результатом
решения системы УУН с точкой КЗ в узле.
В качестве параметра, характеризующего близость
реальной точки КЗ к каждому из узлов сети, можно
использовать Евклидову норму модулей векторных
невязок измеренных и вычисленных токов питающих
линий.
Минимальное
значение
невязки
будет
соответствовать узлу, наиболее близкому к точке КЗ.
Однако, для работы защиты такой информации
недостаточно, т.к. КЗ может быть на линии, а не в узле,
кроме того, узлов с близкими значениями невязки может
оказаться несколько. Для локализации точки КЗ необходим
анализ топологии схемы в окрестностях узла с
минимальной невязкой. При этом необходимо учесть
наличие в сети длинных линий, так как при коротких
замыканиях внутри таких линий точка КЗ будет удалена от
узла на расстояние существенно большее, чем длинна
соседних линий. Длинные линии должны быть разбиты на
несколько участков, длинна которых соизмерима с
длинных других линий, отходящих от узлов начала и конца
длинной линии.
