Современное состояние проблем функционирования комплексов релейной защиты и автоматики, применяемых в активно-адаптивной сети

ЦЕЛЬ. Провести анализ влияния устройств продольной компенсации на режимы работы линий электропередачи. Выявить проблемы функционирования комплексов релейной защиты и автоматики при применении их на линиях электропередачи с устройством продольной компенсации.

МЕТОДЫ. Проводится анализ литературных данных и данных международного информационного обмена.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены основные элементы электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью; раскрыто текущее состояние дел по применению элементов активно-адаптивной сети в Единой энергетической системе России, а также перспективы дальнейшего внедрения этих элементов в Единую энергетическую систему Российской Федерации. Показана область применения устройств продольной компенсации индуктивного сопротивления для их размещения на линиях электропередачи, и оптимальные расстояния между устройствами продольной компенсации, а также оптимальные параметры ёмкостного сопротивления относительно сопротивления сети. Раскрыты проблемы функционирования разных видов релейной защиты и автоматики на линиях электропередачи с устройством продольной компенсации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование на линии устройства для продольной компенсации реактивного сопротивления создаёт проблемы функционирования для всех видов устройств релейной защиты и автоматики, а именно: токовой, дистанционной, дифференциальной и автоматики повторного включения. В настоящий момент для перечисленных типов и видов защит имеются научные наработки по решению указанных проблем с присущими им достоинствами и недостатками. Наиболее остро эти недостатки обозначены у дифференциальной релейной защиты.

1. Нудельман Г.С., Подшивалин А.Н. Направления инновационного развития РЗА // Релейщик. 2015. № 3. с.18–22.

2. Глускин И.З., Белотелов А.К., Косьянчук В.В., Сапожников А.В. Научно-технический отчет «Разработка концепции развития и применения систем релейной защиты и автоматики для интеллектуальной электроэнергетической системы с активно-адаптивной сетью». Книга 1. М.: Общество с ограниченной ответственностью "Проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт по проектированию энергетических систем и электрических сетей "ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ"; 2012. Работа выполнена по договору № 0710/2011.

3. СТАТКОМ [Интернет ресурс]. М: официальный сайт публичного акционерного общества «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ПАО «ФСК ЕЭС»). Доступно по: http://www.fskees.ru/innovation/intelligent_network/new_types_of_power_equipment_of_substations_and_overhead_power_lines/static_compensator_statcom/. Ссылка активна на 31 мая 2022.

4. Long W., Nilsson S.L. Introduction to flexible AC transmission systems (FACTS) controllers: a chronology. In: Andersen B. R., Nilsson S.L., editors. Flexible AC Transmission Systems. Cham: Springer Nature Switzerland AG; 2020. P. 3-12.

5. Bekri O. L., Fellah M. K. The Static Var Compensator (SVC) Device in the power systems Using Matlab/SimPowerSystems. In: International Conference on Electrical Engineering and its Applications «ICEEA’08»; 20-21 May 2008. Sidi Bel-Abbès; 2008. Available at: https://www.researchgate.net/publication/272294293_The_Static_Var_Compensator_SVC_Device_in_the_power_systems_Using_MatlabSimPowerSystems. Accessed: 24 Jul 2022.

6. Barrios-Martínez E., Ángeles-Camacho C. Technical comparison of FACTS controllers in parallel connection // Journal of applied research and technology. 2017. Vol.15, N1. pp. 36-44.

7. Mahapatra Sh., Goyal A., Kapil N. Thyristor Controlled Reactor for Power Factor Improvement // International Journal of Engineering Research and Applications. 2014. Vol. 4, N4. pp. 55–59.

8. Taktode K. C., Rojatkar G. S., Raut Bh. T., et al. Reactive Power Control by Using Thyristor Switched Capacitor (TSC) and Thyristor Controlled Reactor (TCR) in FACTS // International Journal of Science and Research. 2019. Vol. 8, N4. pp. 61–64.

9. Miske S. A., Nozari F., Miller T., Moran R., Matraszek S. Static reactive power compensators for high voltage powersystems. Schenectady (NY): General Electric Company; 1982.

10. Lima M., Nilsson S.L. Technical Description of Static Var Compensators (SVC). In: Andersen B.R., Nilsson S.L., editors. Flexible AC Transmission Systems. Cham: Springer Nature Switzerland AG; 2020. P. 155-206.

11. Gelen A., Yalcinoz T. The behavior of thyristor switched capacitor (TSC) installed in an infinite bus system. In: The IEEE Region 8 Eurocon 2009 Conference; May 2009. Saint-Petersburg; 2009. Доступно по: https://www.researchgate.net/publication/224564356_The_behavior_of_Thyristor_Switched_Capacitor_TSC_installed_in_an_infinite_bus_system. Ссылка активна на 6 августа 2022.

12. Davidson C., de Oliveira M.M. Technical Description of Static Compensators (STATCOM). In: Andersen B.R., Nilsson S.L., editors. Flexible AC Transmission Systems. Cham: Springer Nature Switzerland AG; 2020. P. 207-251.

13. Smolovik S.V., Bryantsev A.M. Development of Magnetically Controlled Shunt Reactors in Russia. In: Andersen B.R., Nilsson S.L., editors. Flexible AC Transmission Systems. Cham: Springer Nature Switzerland AG; 2020. P. 401–421.

14. Jancke G., Åkerström K. The series capacitor in Sweden // Electrical Engineering. 1952. Vol. 71, N3. pp. 222-227.

15. Nilsson S.L., de Mattos Tenório A.R., Sen S., Taylor A., Xu S., Zhao G., Song Q., Lei B. Application Examples of the Thyristor Controlled Series Capacitor. In: Andersen B.R., Nilsson S.L., editors. Flexible AC Transmission Systems. Cham: Springer Nature Switzerland AG; 2020. P. 586–638.

16. Vandana, Verma S.N. Comparative Study of Different Facts Devices // International Journal of Engineering Research & Technology. 2014. Vol. 3, N6. pp. 1819–1822.

17. Ahmadi A., Gandoman F. H., Khaki B., et al. Comprehensive review of gatecontrolledseries capacitor and applications in electricalsystems // IET Generation, Transmission & Distribution. 2017. Vol. 11, N5. pp. 1085–1093.

18. Kamalapur G. D., Sheelavant V. R. Simulation and Analysis of GCSC in Power System // Asian Journal of Convergence in Technology. 2018. Vol. 3, N3. Доступно по: https://asianssr.org/index.php/ajct/article/view/274. Ссылка активна на 9 августа 2022.

19. Maruf N. I., Mohsin, Shoeb A., et al. Study of thyristor controlled series capacitor (TCSC) as a useful FACTS device // International journal of engineering science and technology. 2010. Vol. 2, N9. pp. 4357–4360.

20. Aleem U. V., Mallareddy CH., Pitre S. S., et al. Static Synchronous Series Compensator (SSSC) as Stability Booster of a Power System // International Journal of Engineering Trends and Technology. 2017. Vol. 46, N6. pp. 316–319.

21. Nilsson S.L., de Oliveira M.M. Technical Description of Thyristor Controlled Series Capacitors (TCSC). In: Andersen B.R., Nilsson S.L., editors. Flexible AC Transmission Systems. Cham: Springer Nature Switzerland AG; 2020. P. 254–297.

22. Yin J., CHen G., Xu H., LI Q., LIU J., LI P. Unified Power Flow Controller Technology and Application. London: Academic Press; 2017.

23. Lee H.-J., Lee D.-Sh., Yoon Y.-D. Unified Power Flow Controller Based on Autotransformer Structure // Electronics. 2019, Vol. 8, N12.

24. Mailah N.F., Bashi S.M. Single Phase Unified Power Flow Controller (UPFC): Simulation and Construction // European Journal of Scientific Research. 2009. Vol.30, N4. pp. 677–684.

25. Baskar S., Kumarappan N., Gnanadass R. A Novel Configuration of Unified Power Flow Controller. In: Das V.V., Stephen J., Thankachan N. et al. editors. Power Electronics and Instrumentation Engineering. PEIE 2010: Proceedings of the International Conference; 7-9 Sep., 2010; Kochi, Kerala, India. Berlin, Heidelberg: Springer; 2010. pp. 15-19.

26. Hussein N, Eisa A, Rashad EE. Analyzing the interline power flow controller (IPFC) steady state performance in power systems. In: Proceedings of the 15th International Middle East Power Systems Conference «MEPCON’12», 23-25 Dec 2012. Egypt, Alexandria University; 2012. Доступно по: https://www.researchgate.net/publication/284032295_Analyzing_the_Interline_Power_Flow_Controller_IPFC_Steady_State_Performance_in_Power_Systems. Ссылка активна на 11 августа 2022.

27. Gyugyi L. Interline Power Flow Controller (IPFC). In: Eremia M., Liu Ch.-Ch., Edris A.-A., editors. Advanced Solutions in Power Systems: HVDC, FACTS, and Artificial Intelligence. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons, Inc.; 2016. P. 629-650.

28. Vijayakumar Y.N., Dr. Sivanagaraju Application of interline power flow controller (IPFC) for power transmission system // International journal of innovative research in electrical, electronics, instrumentation and control engineering. 2014. Vol. 2, N10. pp. 2138–2142.

29. Hussein N., Mahmoud H., Shehata S., Othman E.-S., Eisa A. Interline Power Flow Controller (IPFC) Characterization in Power Systems // Majlesi Journal of Electrical Engineering. 2019. Vol. 13, N3. pp. 1656-1665.

30. Кузнецов А. В., Юренков Ю. П., Ситникова Ю. Д. Проблема ограничения токов короткого замыкания в энергосберегающих системах транспортировки и распределения электроэнергии // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2020. №1. c.36–41.

31. Jovcic D. High voltage direct current transmission: converters, systems and DC grids. 2nd ed. Hoboken (NJ): John Wiley & Sons; 2019.

32. Huq K.S.Sh., Huq K.R. A Technical Review on High Voltage Direct Current (HVDC) Transmission // International Journal of Electrical Engineering. 2018. Vol. 11, N1. pp. 77–85.

33. Kumar A., Hussain D.M.A. HVDC (high voltage direct current) transmission system: a review paper // Gyancity Journal of Engineering and Technology. 2018. Vol. 4, N2. pp. 1–10.

34. Arrillaga J. High Voltage Direct Current Transmission. London, UK: Institution of Electrical Engineers; 1998.

35. Bertinato A., Torwelle P., Dantas de Freitas G., Colmenero M., Raison B. Pole-toground fault protection strategy for HVDC grids under symmetrical monopolar configuration In: 2019 IEEE Milan PowerTech: Proceedings of the 13th IEEE PowerTech conference; 23-27 Jun 2019; Milan, Italy. Доступно по: https://ieeexplore.ieee.org/document/8810909. Ссылка активна на 13 августа 2022.

36. Goertz M., Wenig S., Beckler S., Hirsching C., Suriyah M., Leibfried T. Analysis of Cable Overvoltages in Symmetrical Monopolar and Rigid Bipolar HVDC Configuration // IEEE Transactions on Power Delivery. 2020. Vol. 35, N4, pp. 2097-2107.

37. Murty P.S.R. Electrical Power Systems. Boston (MA): Butterworth-Heinemann; 2017.

38. Филимонов А.Г., Филимонова А.А., Чичирова Н.Д., Чичиров А.А. Глобальное энергетическое объединение: новые возможности водородных технологий // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021. Т. 23. № 2. С. 3-13.

39. Устройства продольной компенсации [Интернет ресурс]. М: официальный сайт публичного акционерного общества «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ПАО «ФСК ЕЭС»). Доступно по: https://www.fskees.ru/innovation/intelligent_network/new_types_of_power_equipment_of_substations_and_overhead_power_lines/series_compensation_device/. Ссылка активна на 29 июля 2022.

40. Вставки несинхронной связи [Интернет ресурс]. М: официальный сайт публичного акционерного общества «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы» (ПАО «ФСК ЕЭС»). Доступно по: https://www.fskees.ru/innovation/intelligent_network/new_types_of_power_equipment_of_substations_and_overhead_power_lines/insert_asynchronous_communication/. Ссылка активна на 29 июля 2022.

41. Антонов А.В., Фокин В.К., Тузлукова Е.В. О применении устройств продольной емкостной компенсации в высоковольтных электрических сетях России // журнал ЭНЕРГИЯ ЕДИНОЙ СЕТИ. 2017. №6(29). С. 26–41.

42. Bagriyanik M., Dag H. Determination of location of series compensation devices using fuzzy decision making // European Transactions on Electrical Power. 2001. Vol. 11, N4. pp. 241-245.

43. Некукар А.Р. Выбор расположения установок распределенной продольной емкостной компенсации на линии электропередачи // Вестник МЭИ 2010. №4. С. 5-11.

44. Атабеков Г. И. Вопросы релейной защиты линий электропередачи с продольной емкостной компенсацией // Журнал «Электричество». 1953. №8. с. 5–8.

45. Frimpong E.A., Okyere Ph.Y. A review of adaptive autoreclosure techniques // Indian Journal of Computer Science and Engineering. 2010. Vol. 1, N3. pp. 222–228.

46. Esztergalyos-Chairman J., Andrichak J., Colwell D.H., et al. Single phase tripping and auto reclosing of transmission lines, IEEE committee report // Transactions on Power Delivery. 1992. Vol. 7, N1. pp. 182–192.

47. Zhalefar, F. Adaptive single-phase reclosing in transmission lines [dissertation]. London, Ontario, Canada; 2015. Доступно по: https://core.ac.uk/download/pdf/61676356.pdf. Ссылка активна на 15 августа 2017.

48. Гарке В. Г. Быстродействующий релейный орган для дистанционной защиты линии с продольной компенсацией. Патент СССР на изобретение №454628. 25.12.74. Бюл. №47. Доступно по: https://yandex.ru/patents/doc/SU454628A1_19741225. Ссылка активна на 15 августа 2022.

49. Булычев А.В., Колобродов Е.Н. Автоматика и защита линий электропередачи с управляемой продольной компенсацией в аварийных режимах // Энергетик. 2012. №12. с.19–24.

50. Altuve H.J., Mooney J.B., Alexander G.E. Advances in Series-Compensated Line Protection. In: Proceedings of the 63rd Annual Georgia Tech Protective Relaying Conference; 22-24 Apr 2009; Atlanta, Georgia; 2009. Доступно по: https://cdn.selinc.com/assets/Literature/Publications/Technical%20Papers/6340_SeriesCompLineProt_JM_20081022_Web.pdf. Ссылка активна на 16 августа 2022.