Керування уставками струмів короткого замикання системи електропостачання на вводі ГПП 110/10 кВ в умовах зміни навантаження від 30% до 110%

Abstract

У роботі розглядаються проблеми, пов’язані з управлінням уставками струмів короткого замикання в системах із змінним навантаженням. У цьому методі використовується режимний аналіз мережі 110/10 кВ, ретельний розрахунок струмів короткого замикання, оцінка чутливості та селективності релейного захисту в умовах змінного струму. Запропонована стратегія враховує технічні параметри трансформаторів, конфігурацію ГПП, добовий профіль навантаження та вплив активної та реактивної складових на формування струмів КЗ. Зростання вимог до надійності енергопостачання, зростання нерівномірності навантажень і широке використання перетворювальних пристроїв роблять цю тему актуальною. Струми в гілках мережі змінюються за рахунок нагріву та коефіцієнтів навантаження при навантаженні від 30 до 110%. Це впливає на величину короткозамикальних струмів. В таких умовах фіксовані уставки релейного захисту часто втрачають чутливість у низьких режимах і селективність у високих, що вимагає використання адаптивних методів управління параметрами захисту. Мета дослідження полягає в тому, щоб розробити ефективний і обґрунтований метод керування уставками струмів короткого замикання на вводах ГПП 110/10 кВ, враховуючи зміни режиму навантаження та особливості мережі. У дослідженні розроблено критерії для оцінки чутливості та селективності пристроїв релейного захисту, створено математичну модель зміни струмів короткого замикання в діапазоні від 30–110%, розроблено модель зміни струмів короткого замикання та запропоновано алгоритм адаптивної корекції уставок, заснований на режимних показниках реального часу. В роботі систематизовано звичайні режими навантаження ГПП 110/10 кВ, а також визначено типові добові профілі та параметри, які впливають на короткозамикальні струми: опір системи, глибина регулювання напруги, температурна залежність трансформаторів і конфігурація розподільчих шин. Стандарти техніко-експлуатаційної оцінки уставок захисту включають чутливість, максимально допустимий струм відсічення, селективність, часовий резерв і стійкість до помилкових спрацювань. Функціональна залежність зміни уставок від величини навантаження була розроблена на основі аналізу режимних розрахунків. Це дозволяє підтримувати найкращі параметри захисту в усьому робочому діапазоні. Метод, який використовується, забезпечує удосконалений метод порівняння та вибору параметрів релейного захисту в умовах змінного навантаження. У режимах високої завантаженості (90–110) адаптивні уставки забезпечують достатній часовий резерв селективності навіть за зростанням струмів короткого замикання. З іншого боку, у режимах низького навантаження (до 40%) адаптивні уставки підвищують чутливість до однофазних замикань на землю та міжфазних КЗ зі зменшеним струмом. Запропонована модель забезпечує узгодженість між режимними, тепловими та селективними вимогами, враховує зміну струмів КЗ у реальних умовах експлуатації та зменшує невизначеність при виборі уставок. Перевагою є можливість адаптувати алгоритм під конкретний об’єкт. Це може стосуватися таких речей, як параметри трансформаторів струму, системи АСКОЕ та SCADA, а також функції самодіагностики мікропроцесорних пристроїв релейного захисту. Обмеження дослідження стосуються припущень щодо стабільності характеристик трансформаторів і несуттєвості гармонік у мережі. Подальша робота передбачає впровадження методів машинного аналізу реальних режимних даних і інтеграцію з цифровими підстанціями класу IEC 61850. Інтегрована методика визначення адаптивних уставок релейного захисту підвищує надійність, скорочує час ліквідації аварій і оптимізує роботу систем електропостачання в широкому діапазоні навантаження. Для уточнення моделей керування рекомендується використовувати розроблений метод на стадії модернізації підстанцій і впровадження мікропроцесорних ПРЗА. Крім того, необхідно провести натурні вимірювання струмів КЗ і режимних параметрів.