Особенности дистанционных защит и автоматического повторного включения

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

ИВТС им. В.П. Грязева

факультет Систем автоматического управления

кафедра «Электроэнергетики»

 

 

 

 

 

Контрольно-курсовая работа по дисциплине «Управление и микропроцессорные средства в электроэнергетике»

на тему

" Особенности дистанционных защит и автоматического повторного включения".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

студентка группы №121511

Юрчикова Виктория Олеговна

Проверила: Фрозинова Т.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

Тула, 2014

Содержание

 

Введение…………………………………………………….…………………..  3

1. Особенности дистанционных защит….……………………………………. 4
1. Принцип действия, виды и характеристики дистанционной защиты ... 4
2. Схемы дистанционных защит………………………………………….... 7
2. Особенности автоматического повторного включения ………………….. 12
1. Назначение устройств автоматического повторного включения….… 12
2. Автоматическое повторное включение линий …………………….…. 13
3. Автоматическое повторное включение сборных шин……………….. 15

Заключение……………………………………………………………................ 17

Список использованной литературы……………………………….................. 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Надежностью называется свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Отказом называется событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

Если отказы полностью отсутствуют, то объект обладает стопроцентной надежностью. Однако любой реальный объект независимо от принятой системы технического обслуживания подвержен отказам.

Целесообразно выделить следующие характерные виды отказов объекта, разделив их на две группы:1)по возможности прогнозировать наступление отказа - постепенные отказы и внезапные отказы;2)по времени возникновения отказа - приработочные отказы, отказы периода нормальной эксплуатации и деградационные отказы. При этом отказы второй группы могут носить как постепенный, так и внезапный характер.

Приработочные отказы устраняются в период приработки путем замены отказавших элементов и устранения выявленных неисправностей.

Для предотвращения деградационных отказов необходима своевременная профилактическая замена (восстановление) элемента, даже если он не отказал, в конце периода нормальной эксплуатации.

Внезапные отказы в общем случае не могут быть предотвращены заменой элементов в период нормальной эксплуатации.

Устройства релейной защиты (в отличие от устройств непрерывного действия) могут быть отнесены к устройствам со статической готовностью к действию. Релейная защита выполняет свои функции по требованию, которым является короткое замыкание или иное нарушение нормального режима защищаемого оборудования. Поэтому необходимо различать отказ устройства защиты как событие утраты работоспособности и отказ функционирования как событие невыполнения заданной функции при возникновении соответствующего требования. Отказ устройства происходит, как правило, не одновременно с возникновением требования к функционированию и, следовательно, отказ функционирования может быть предотвращен, если в интервале между моментом возникновения отказа и моментом возникновения требования проведены профилактические работы. Поэтому поток отказов функционирования зависит не только от потока отказов устройства, но и от организации технического обслуживания, а также от качества его проведения.

 

 

 

 

 

1. Особенности дистанционных защит

Дистанционная защита - это универсальная защита от токов коротких замыканий. Она является основной в системе защиты линий электропередачи и распределительных сетей. Хотя классические дистанционные защиты на электромеханической или статической базе до сих пор широко распространены, наиболее современными считаются многофункциональные микропроцессорные устройства. Они связаны с централизованной системой управления, и ими можно управлять как с персонального компьютера, так и дистанционно. В новых устройствах применяются те же принципы работы, что и в устройствах предыдущего поколения. Цифровая обработка сигнала и интеллектуальные алгоритмы оценки позволили значительно повысить точность и селективность действия устройств. Большая степень функциональной интеграции, наряду со способностью самодиагностики, позволили значительно уменьшить габариты устройств, а также сократить расходы на техническое обслуживание.

 

1. Принцип действия, виды и характеристики дистанционной защиты

 

В сетях с двумя и более источниками питания максимальная направленная защита не обеспечивает селективности действия. Так, например, в сети, показанной на рисунке 8-14, при к. з. в точке K1 на линии I (рисунок 8-14, а) приходят в действие максимальные направленные защиты 1 и 2 поврежденной линии I и защита 3 неповрежденной линии II. Защита 4 в действие не приходит, так как ток к. з., проходящий по линии II, направлен к шинам подстанции Б.

 

В рассматриваемом случае для селективного отключения только поврежденной линии I необходимо, чтобы защита 2 имела выдержку времени меньше, чем защита 3, т. е. t2 < t3. В то же время при к. з. в точке К2 на линии II (рисунок 8-14,б), когда приходят в действие защиты 3 и 4 поврежденной линии II и защита 2 неповрежденной линии, возникает противоположное требование, чтобы защита 3 имела выдержку времени меньше, чем защита 2, т. е. t:3 < t2.

Выполнение этих несовместимых требований в рассмотренном и других аналогичных случаях с помощью максимальной направленной защиты не представляется возможным.

Максимальные токовые и максимальные направленные защиты имеют также ряд других недостатков, которые ограничивают область их применения сетями с простой схемой. Для защиты сетей с более сложной схемой и несколькими источниками питания используется более сложная дистанционная защита, не имеющая указанных недостатков.

Дистанционной называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удаленности места к. з. от места установки защиты. Определение удаленности до места к. з. производится дистанционной защитой путем измерения сопротивления, которое определяется сравнением величины остаточного напряжения на шинах, где установлена защита, и величины тока к. з., проходящего по защищаемой линии.

Основным органом всякой дистанционной защиты является реле сопротивления, которое, измеряя сопротивление линии до места к. з., определяет, на каком участке произошло повреждение и совместно с другими органами защиты обеспечивает ее действие с необходимой выдержкой времени.

Дистанционные защиты выполняются так, чтобы их выдержка времени зависела от сопротивления, которое измеряют входящие в схему реле сопротивления. Зависимость выдержки времени дистанционной защиты от сопротивления (или расстояния) до места к. з. называется характеристикой времени срабатывания защиты.

Существуют три вида характеристики: наклонная, комбинированная и ступенчатая. Реле с наклонными и комбинированными характеристиками конструктивно весьма сложны и не имеют существенных преимуществ перед ступенчатой характеристикой.

Как видно из рисунка 8-15, б, ступенчатая характеристика состоит из нескольких участков (обычно двух или трех), называемых зонами. На рисунке 8-15, б участок а —б является первой зоной, участок б — в — второй зоной и участок в — г — третьей зоной. Каждой зоне соответствует ступень выдержки времени tI, tII, t III , неизменная в пределах своей зоны. Таким образом, при коротких замыканиях в любой точке участка а — б, т. е. в пределах первой зоны, когда реле сопротивления измеряет сопротивление от 0 до zI, защита действует с выдержкой времени tI. Обычно дистанционные защиты действуют в первой зоне без выдержки времени, т. е. tI = 0. При коротком замыкании на участке б — в, т. е. в пределах второй зоны, когда реле сопротивления измеряет сопротивление от zI до zII, т. е. больше zI, выдержка времени защиты автоматически увеличивается и защита действует с выдержкой времени tII, большей tI. Аналогично при коротком замыкании на участке в — г, т. е. в пределах третьей зоны, когда реле сопротивления измеряет сопротивление от zII до zIII, защита действует с еще большей выдержкой времени tIII . Таким образом, чем больше сопротивление до места короткого замыкания, тем с большей выдержкой времени действует дистанционная защита.

Первая зона защиты (рисунок 8-15, б), как правило, настраивается на 80—85% длины защищаемой линии Л1. Больший охват линии недопустим, так как из-за погрешностей трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и самого реле сопротивления защита может сработать при коротких замыканиях на смежной линии Л2.

Конец линии Л1 шины подстанции Б и часть линии Л2 охватывает вторая зона. Третья зона охватывает линию Л2 для резервирования при отказе ее защиты или выключателя.

Применяются два способа получения ступенчатой характеристики. Первый способ состоит в том, что для каждой зоны устанавливается отдельное реле сопротивления, настроенное соответственно на zI, zII, zIII. Во втором способе для первой и второй зон устанавливается общее реле сопротивления, уставки которого автоматически переключаются с zI на zII в зависимости от места к. з. Для третьей зоны устанавливается либо отдельное реле сопротивления, либо другой пусковой орган.

Реле сопротивления по принципу своего действия срабатывает, когда измеренное им сопротивление меньше настроенной на нем уставки. Поэтому реле сопротивления второй зоны с уставкой zII срабатывает при к. з. в первой и второй зоне, а реле сопротивления третьей зоны с уставкой zIII — при к. з. в первой, второй и третьей зонах. Однако поскольку выдержка времени второй ступени больше первой, а третьей больше первой и второй, то всегда срабатывает ступень, имеющая меньшую выдержку времени, чем и обеспечивается ступенчатость характеристики.

 

2. Схемы дистанционных защит

Существует большое количество разнообразных схем дистанционных защит, которые различаются количеством зон, типом пусковых органов (токовый, дистанционный, фильтровый и т. д.), количеством дистанционных органов (омметров) и способом их подключения к цепям тока и напряжения.

Структурная схема дистанционной защиты приведена на рисунке 8-23. Особенностью этой схемы является то, что для первой и второй зон используются одни и те же реле сопротивления дистанционного органа ДО, которые в исходном положении включены с уставкой первой зоны zI, а при возникновении короткого замыкания за ее пределами автоматически переключаются на уставку второй зоны zII. Пусковой орган ПО одновременно осуществляет третью зону защиты.

Оперативный ток на пусковой и дистанционный органы подается через блокировку от нарушения цепей напряжения БН.

Необходимость блокировки определяется следующим. При перегорании предохранителей в цепях трансформатора напряжения или нарушении этих цепей по другим причинам напряжение, подводимое к реле сопротивления, может оказаться значительно ниже нормального, а ток останется прежним. При этом отношение пониженного напряжения к току нагрузки может оказаться меньше сопротивления срабатывания и реле сработает ложно. Для предотвращения таких ложных действий применяется специальная блокировка БН, которая при указанных нарушениях цепей напряжения выводит дистанционную защиту из действия и подает предупредительный сигнал персоналу.

Выходные цепи первой и второй зон проходят через специальное устройство БК, называемое блокировкой от качаний, необходимость которого определяется следующим. При нарушении устойчивости параллельной работы электрических станций нарушается их синхронная работа и возникает так называемый асинхронный ход, который сопровождается периодическим прохождением по линиям большого тока и одновременным глубоким понижением напряжения на шинах подстанций (т. е. качаниями тока и напряжения). В этих условиях реле сопротивления, реагирующее на отношение напряжения к току, может замерить сопротивление меньше уставки и сработать ложно. Поэтому первая и вторая зоны при выдержке времени до 2 с действуют через блокировку от качаний, которая разрешает действие этих зон на отключение только при коротких замыканиях и запрещает его при качаниях. При выдержке времени второй зоны 2 с и более ее действие может быть с помощью накладки Н заведено помимо блокировки от качаний, так как при таких выдержках времени действие защиты при качаниях становится маловероятным.