Применение технологии синхронизированных векторных измерений для выполнения функций релейной защиты

АКТУАЛЬНОСТЬ. В настоящее время, наряду с первоначальной областью применения технологии синхронизированных векторных измерений (СВИ), связанной с системами мониторинга переходных режимов (СМПР), все больше внимания уделяется расширению сферы применения указанной технологии. Цифровые подстанции (ЦПС) являются одним из мест генерации сигналов СВИ для СМПР, одновременно эти СВИ предлагается использовать для целей релейной защиты и автоматики на самой ЦПС, что облегчит построение централизованных систем релейных защит на ЦПС.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть вопросы применения технологии СВИ на ЦПС четвертого типа, в качестве замены сигналов Sampled Values (SV). Рассмотреть дополнения к стандартному набору сигналов СВИ, необходимые для работы различных релейных защит на цифровой подстанции. Выполнить анализ точности расчета СВИ при изменении частоты контролируемого тока и напряжения относительно номинального значения, при появлении в измеренном сигнале высших гармоник. Разработать методику предвычислений для алгоритмов релейной защиты. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод расчета полной погрешности измерения СВИ TVE (Total Vector Error) – величина, характеризующая отклонение амплитуды и фазы измеренного вектора от их заданных значений.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности работы ЦПС четвертого типа, необходимый набор сигналов СВИ для работы релейной защиты. Произведен расчет погрешности измерения СВИ при отклонении частоты сети от номинального значения, при наличии высших гармоник. В данной статье предложен метод предвычислений для алгоритмов релейной защиты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование сигналов СВИ с необходимыми дополнениями для работы релейной защиты снижает нагрузку на цифровую сеть ЦПС, упрощает работу алгоритмов релейной защиты. Расчеты показали, что погрешности измерения СВИ не превышают нормативных значений. Предлагаемые методы предвычислений позволяют ускорить работу алгоритмов релейной защиты.

1. Ferrer, H. J. A. Modern Solutions for Protection, Control, and Monitoring of Electric Power Systems / H. J. A. Ferrer, III E. O. Schweitzer. - Pullman, SEL, 2010. - 397 p.

2. Мокеев A. B., Пискунов С. А., Ульянов Д. Н., Хромцов Е. И. Повышение эффективности и надежности РЗА цифровых подстанций и цифровых РЭС // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2020. Т. 12. № 3 (47). С. 92­-100.

3. Жуков А. В., Дубинин Д. М., Расщепляев А. И., Харламов В. А. Опыт организации коммуникационных сетей передачи данных СВИ в системах мониторинга и управления // Энергетик. 2021. № 6. С. 3-8.

4. Synchrophasor Monitoring for Distribution Systems: Technical Foundations and Applications. A White Paper by the NASPI Distribution Task Team, NASPI-2018-TR-001, January 2018, 62 p.

5. Фадке А. Г., Торп Д. С. Синхронизированные векторные измерения и их применение. М.: Техносфера. - 2021. - 320 с.

6. Paramo, G.; Bretas, A.; Meyn, S. Research Trends and Applications of PMUs. Energies 2022, 15, 5329

7. Kasimov, V. A. Digital processing of location monitoring reflectograms of overhead transmission lines // International Journal of Engineering and Advanced Technology, 2019, 8 (5), pp. 2231-2238.

8. Minullin, R. G., Piskovatskiy, Y. V., Kasimov, V. A. Model and Experimental Detection of Single Phase-to-Earth Faults of Overhead Conductors in 6-10 kV Distribution Circuits by a Location Method // Proceedings - 2020 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, Ural Con 2020, 2020, pp. 411-415

9. Минуллин Р. Г., Писковацкий Ю. В., Касимов В. А., Мустафин Р. Г., Виноградов В. Ю. Определение места повреждения локационным методом на линиях электропередачи с ответвлениями // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2021. Т. 13. № 3 (51). С. 69-80.

10. Ivankovic I., Bmobic D. Distance Protection Based on the Synchrophasor Data in Control Room // Proceedings 9^th Eur. Conf. Ren. Energy Sys. 21-23 April 2021. - Istanbul.

11. Мокеев A. B., Пискунов С. А. Применение технологии синхронизированных векторных измерений для совершенствования дистанционной защиты // Релейная защита и автоматизация. 03, сентябрь 2022, с. 12-17.

12. Максимов Б. К. и др. Синхронизированные векторные измерители параметров режима электроэнергетических систем в различных условиях работы // Максимов Б. К., Климова Т. Г., Жуков А. В., Дубинин Д. М. Электричество, 2018, No 6, с. 16-23. URL: https://old-etr1880.mpei.ru/index.php/electricity/article/viewFile/1022/1001.

13. Mark Adamiak, William Premerlani, Dr. Bogdan Kasztenny. Synchrophasors: Definition, Measurement, and Application gegridsolutions.com - P. 57-62.

14. Jain et al. High-accuracy analog measurements via interpolated FFT // Jain, V. K., Collins, W. L. and Davis, D. C. (1979), IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 28, No. 2, pp. 113-122.

15. Romano, P. and Paolone, M. Enhanced interpolated-DFT for synchrophasor estimation in FPGAs: theory, implementation, and validation of a PMU prototype // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, (2014) Vol. 63, No. 12, pp. 2824-2836.

16. Khettaoui, B. and Boudour, M. Synchrophsor estimation using the three-point interpolated DFT based on polynomial approximation // International Conference on Electrical Sciences and Technologies in Maghreb (CISTEM), (2018) Algiers, Algeria, pp.1-5.