DOI: https://doi.org/10.15407/techned2020.05.054

УДК 621.316.925

УДОСКОНАЛЕННЯ ЗАХИСТУ ВІД ЗАМИКАНЬ НА ЗЕМЛЮ В РОЗПОДІЛЬНИХ МЕРЕЖАХ

Автори
В.Ф. Сивокобиленко*, докт. техн. наук, В.А. Лисенко**, канд.техн.наук
Донецький національний технічний університет,
пл. Шибанкова, 2, Покровськ, Донецька обл., 85300, Україна,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it ; This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it
* ORCID ID : https://orcid.org/0000-0002-7720-0540
** ORCID ID : https://orcid.org/0000-0002-6411-3114

Метою роботи є удосконалення захисту від однофазних замикань на землю для розподільних електричних мереж шляхом усунення вад відомих методів захисту. Для селективної дії захисту визначають напрям реактивної потужності за допомогою виділених зі струму і напруги нульової послідовності складових з частотою, вищою за 50 Гц. Задля цього використовують цифрові частотні фільтри. За допомогою математичної моделі виявлено можливість неселективної роботи такого алгоритму через вплив аперіодичних складових у струмах і напругах у перехідних процесах, а також недостатню чутливість захисту у разі замикання фази на землю через активні опори, більші за 10-20 Ом. Отримано залежності реактивної потужності від частоти сигналів, які виділяються фільтрами Гертцеля. Ці фільтри взято за основу, бо вони потребують менших обчислювальних витрат у порівнянні з дискретним перетворенням Фур’є. Запропоновано перед подачею струму і напруги нульової послідовності на частотні фільтри виконувати їхнє диференціювання, що послаблює вплив аперіодичних складових на фазові похибки реле та значно підсилює корисні сигнали. Задля підвищення чутливості реле у разі замикання фази на землю через активний опір до 100 Ом у схему реле включають фільтри Гертцеля (для струму і напруги) задля виділення складових для двох різних частот, а реактивну потужність знаходять як суму потужностей для першої і другої частоти. Чутливість удосконаленого алгоритму захисту у порівнянні з відомими алгоритмами захисту підвищено в 10-20 разів. Бібл. 13, рис. 6, табл. 2.

Ключові слова: замикання фази на землю, компенсована електрична мережа, селективний захист, алгоритм Гертцеля, струм і напруга нульової послідовності, реактивна потужність.

Надійшла                        17.02.2020
Остаточний варіант        26.06.2020
Підписано до друку        25.08.2020

УДК 621.316.925

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЗАЩИТЫ ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ

Авторы
В.Ф. Сивокобыленко, докт. техн. наук, В.А. Лысенко, канд.техн.наук
Донецкий национальный технический ун-т,
пл. Шибанкова, 2, Покровск, Донецкая обл., 85300, Украина,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it ; This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Целью работы является совершенствование защиты от однофазных замыканий на землю для распределительных электрических сетей путем устранения недостатков известных методов защиты. Для селективного действия защиты определяют направление реактивной мощности с помощью выделенных из тока и напряжения нулевой последовательности составляющих с частотой, выше 50 Гц. Для этого используют цифровые частотные фильтры. С помощью математической модели выявлена возможность неселективной работы такого алгоритма из-за влияния апериодических составляющих в токах и напряжениях в переходных процессах. Также обнаружена недостаточная чувствительность защиты при замыканиях фазы на землю через активные сопротивления, больше 10-20 Ом. Получены зависимости реактивной мощности от частоты сигналов, выделяемых фильтрами Гертцеля. Эти фильтры взяты за основу, потому что они требуют меньших вычислительных затрат по сравнению с дискретным преобразованием Фурье. Предложено перед подачей тока и напряжения нулевой последовательности на частотные фильтры выполнять их дифференцировки, что ослабляет влияние апериодических составляющих на фазовые погрешности реле и значительно усиливает полезные сигналы. Для повышения чувствительности реле при замыканиях фазы на землю через активное сопротивление до 100 Ом в схему реле включают фильтры Гертцеля (для тока и напряжения) для выделения составляющих для двух различных частот, а реактивную мощность находят как сумму мощностей для первой и второй частоты. Чувствительность усовершенствованного алгоритма защиты по сравнению с известными повышена в 10-20 раз. Библ. 13, рис. 6, табл. 2.

Ключевые слова: замыкание фазы на землю, компенсированная электрическая сеть, селективная защита, алгоритм Гертцеля, ток и напряжение нулевой последовательности, реактивная мощность.

Поступила                            17.02.2020
Окончательный вариант     26.06.2020
Подписано в печать            25.08.2020

Література
1. Amin Ghaderi, Herbert L. Ginn, Hossein Ali Mohammadpour. High impedance fault detection. Electric Power Systems Research. 2017. Vol. 143. 2017. Pp. 376-388. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2016.10.021
2. Farughian A., Kumpulainen L., Kauhaniemi K. Review of methodologies for earth fault indication and location in compensated and unearthed MV distribution networks. Electric Power Systems Research. 2018. Vol. 154. Pp. 373-380. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2017.09.006
3. Gururajapathy S.S., Mokhlis H., Illias H. A. Fault location and detection techniques in power distribution systems with distributed generation: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 74. Pp. 949-958. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.021
4. Santos W.C., Lopes F.V., Brito N.S.D., Souza B.A. High-Impedance Fault Identification on Distribution Networks. IEEE Transactions on Power Delivery. 2017. Vol. 32. No 1. Pp. 23-32. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2016.2548942
5. Hajibandeh N., Faghihi F., Ranjbar H., Kazari H. Classifications of disturbances using wavelet transform and support vector machine. Turkish journal of electrical engineering & computer sciences. 2017. Vol. 25. Pр. 832-843. DOI: https://doi.org/10.3906/elk-1511-124
6. Xuan Z., Xie S., Sun Q. The Empirical Mode Decomposition Process of Non-stationary Signals. International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, Changsha City. 2010. Pp. 866-869. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMTMA.2010.280
7. Altonen J., Wahlroos A., Vähäkuopus S. Application of Multi-Frequency Admittance-Based Fault Passage Indication in Practical Compensated Mv-Network. 24-th International Conference on Electricity Distribution. Glasgow, 2017. No 0967. DOI: https://doi.org/10.1049/oap-cired.2017.0967
8. Ha H., Subramanian S. Transient earth fault detection on compensated earthed system. 22th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution. Stockholm, 2013. No 0119. DOI: https://doi.org/10.1049/cp.2013.0567
9. Кириленко О.В., Сегеда М.С., Буткевич О.Ф., Мазур Т.А. Математичне моделювання в електроенергетиці. Львів: НУ «Львівська політехніка», 2013. 608 с.
10. Pitot F., Venkataraman k., Vassilevsky N., Teon C.P. Wattmetric earth fault protection – innovation for compensated distribution networks. 23rd International Conference on Electricity Distribution, Lyon, 2015. No 0963.
11. Сивокобиленко В.Ф., Лисенко В.А. Микропроцессорная селективная защита от замыканий фазы на землюв электрических сетях с катушкой петерсена в нейтрали. Технічна електродинаміка. 2019. № 2. С. 54-62. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2019.02.54
12. Michalik M., Rebizant W., Lukowicz M., Seung-Jae Lee, Sang-Hee Kang. High-impedance fault detection in distribution networks with use of wavelet-based algorithm. IEEE Transactions on Power Delivery. 2006. Vol. 21. No. 4. Pp. 1793-1802. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2006.874581
13. Сивокобыленко В.Ф., Деркачёв С.В. Метод эквивалентных синусоид для цифровых измерительных органов релейной защиты. Наукові праці ДонНТУ. Серія «Обчислювальна техніка та автоматизація». 2015. № 1(28). С. 215-221.

PDF

Цей твір ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства — Некомерційна — Без Похідних 4.0 Міжнародна.