Науковий вісник НГУ

Захист від замикань на землю в компенсованих електричних мережах на основі частотних фільтрів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2020

Останнє оновлення: 11 березня 2020

Опубліковано: 11 березня 2020

Перегляди: 2492

Authors:

В. Ф. Сивокобиленко, доктор  технічних наук, професор, orcid.org/0000-0002-7720-0540, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Донецька обл., Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В. A. Лисенко, кандидат технічних наук, orcid.org/0000-0002-6411-3114, Донецький національний технічний університет, м. Покровськ, Донецька обл., Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 повний текст / full article

Мета. Розробка селективного мікропроцесорного захисту від замикання фаз на землю в компенсованих електричних мережах 6‒35 кВ. Використання алгоритму Гертцеля для виділення із напруг і струмів нульової послідовності складових більш високих частот, ніж промислова.

Методика. Використовуються методи математичного моделювання та аналізу перехідних процесів у компенсованих електричних мережах 6‒35 кВ, перетворення Фур’є та алгоритм Гертцеля, побудова алгоритмів захисту від замикань на землю, експериментальні дослі­дження.

Результати. Результати математичного моделювання показали, що в компенсованих мережах напругою 6‒35 кВ при замиканні фаз на землю напрям реактивної потужності нульової послідовності в пошкодженому приєднанні може бути таким же самим, як і в непошкодженому, що унеможливлює селективну дію реле потужності. Таку дію може забезпечити захист на основі напряму реактивної потужності, що розраховується за допомогою складових фіксованої частоти в межах 200‒300 Гц. Реактивна потужність для них у пошкодженому приєднанні завжди спрямована від шин, оскільки практично не компенсується реактором незалежно від ступеня його налаштування. При використанні смугових частотних фільтрів необхідна чутливість захисту не завжди забезпечується при замиканні фази на землю через опори, що перевищують 10‒15 Ом. Також можливе порушення стійкої роботи фільтрів через розташування їх полюсів на окружності з одиничним радіусом, а застосування блоків чисельного диференціювання струмів і напруг може призвести до збоїв у роботі при дугових замиканнях на землю, що перемежовуються. Запропоновано застосування алгоритму Гертцеля для виявлення складових підвищених частот. Він реалізований у формі фільтра з нескінченною імпульсною характеристикою другого порядку із двома дійсними коефіцієнтами в колі зворотного зв’язку та одним комплексним коефіцієнтом у колі прямого зв’язку. Результати моделювання поведінки захисту в системі комп’ютерної алгебри Mathcad підтвердили скорочення розрахункових витрат і його стабільну роботу незалежно від наявності аперіодичних складових у струмі за різних початкових фаз напруги в момент замикання. У складі захисту передбачено пусковий орган, що дозволяє роботу захисту, якщо напруга нульової послідовності перевищує задану уставку, що становить 12‒15 % від номінального значення. Для забезпечення надійної роботи захисту як при стабільних, так і при дугових замиканнях передбачено автоматичне підхоплення імпульсів захисту при появі замикання. Отримані позитивні результати роботи алгоритму захисту на математичній моделі мережі, а також на лабораторній установці зразка, реалізованого на мікропроцесорній основі.

Наукова новизна. Уперше для захисту від замикання фази на землю в компенсованих мережах напругою 6‒35 кВ запропоновано виділяти з напруг і струмів нульової послідовності складові частоти вище промислової за допомогою частотних фільтрів, заснованих на алгоритмі Гертцеля, які є вдосконаленим перетворенням Фур’є, що дозволило підвищити чутливість, швидкодію захисту та стабільність його роботи.

Практична значимість. Математична модель компенсованої електричної мережі дозволяє аналізувати поведінку захисту при глухих і дугових замиканнях на землю. Розроблений селективний захист від замикань на землю дозволяє підвищити надійність роботи систем електропостачання 6‒35 кВ.

References.

1. Ghaderi, A., Ginn, H. L., & Mohammadpour, H. A. (2017). High Impedance Fault Detection: A Review. Electric Power Systems Research 143, 376-388. https://doi.org/10.1016/J.EPSR.2016.10.021.

2. Chen, K., Huang, C., & He, J. (2016). Fault Detection, Classification and Location for Transmission Lines and Distribution Systems: A Review on the Methods. High Voltage, 1(1), 25-33. https://doi.org/10.1049/hve.2016.0005.

3. Nikiforov, A. P. (2016). Optimization of control systems in a smart grid the power grid on the basis of generalization of information flows. Tekhnichna elektrodynamika, (5),64-66. https://doi.org/10.15407/techned2016.05.064.

4. Druml, G., Schegner, P., Fickert, L., & Schlommer, M. (2015). Advantages of the New Combination - Petersen-Coil and Faulty-Phase-Earthing. In 23^rd International Conference on Electricity Distribution Lyon, 15–18 June 2015, (рр. 1-5). Retrieved from http://www.cired.at/pdf/CIRED2015_1450_final.pdf.

5. Ravlić, S., Marušić, A., & Havelka, J. (2017). An Improved Method for High Impedance Fault Detection in Medium Voltage Networks. Tehnicki Vjesnik – Technical Gazette, 24(2), 391-396. https://doi.org/10.17559/tv-20151012082303.

6. Wang, X., Song, G., Chang, Z., Luo, J., Gao, J., Wie, X., & Wie, Y. (2017). Faulty Feeder Detection Based on Mixed Atom Dictionary and Energy Spectrum Energy for Distribution Network. IET Generation, Transmission & Distribution, 12(3), 596-606. https://doi.org/10.1049/iet-gtd.2017.1250.

7. Altonen, J., Wahlroos, A., & Vähäkuopus, S. (2017). Application of Multi-Frequency Admittance-Based Fault Passage Indication in Practical Compensated Medium-Voltage Network. CIRED ‒ Open Access Proceedings Journal, (1), 947-951. https://doi.org/10.1049/oap-cired.2017.0967.

8. Venkataraman, K., Kirby, B., Hengxu, Ha., & Newman, P. (2014). Transient Earth Fault Detection on Compensated Earthed System. In 12 ^th IET International Conference on Developments in Power System Protection (DPSP 2014),31 March ‒ 3 April 2014. https://doi.org/10.1049/cp.2014.0034.

9. Pitot, F., & Vassilevsky, N. (2015). Wattmetric earth fault protection – innovation for compensated distribution networks. In 23 ^rd International Conference on Electricity Distribution Lyon, 15‒18 June 2015. Paper 0963. (pр. 1-5). Retrieved from http://cired.net/publications/cired2015/papers/CIRED2015_0963_final.pdf.

10. Syvokobylenko, V. F., & Lysenko, V. A. (2019). Microprocessor Selective Protection from the Phase to the Earth Fault in Electric Networks with Petersen Coil in Neutral. Tekhnichna elektrodynamika,(2), 54-62. https://doi.org/10.15407/techned2019.02.054.

11. Syvokobylenko, V. F., & Lysenko, V. A. (2018). Use of the Fourie transform algorithm for improving phase to the earth fault protection in distribution electric networks. Naukovi pratsi Donetskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu. Seriia “Elektrotekhnikai enerhetyka”, 1(19) – 2(20).

12. Galanina, N. A., Dmitriev, D. D., & Akhmetzyanov, D. I. (2013). Goertzel algorithm for signals spectral analysis. Software systems and computational methods, 4, 376-383. https://doi.org/10.7256/2305-6061.2013.4.10543.

• < Попередня
• Наступна >