Работа детекторов отключенного состояния линии основана на сигналах от блок-контаков выключателя (52Аили 52В), с органов минимального тока и/или минимальной активной мощности. Обычно схемы AGSS используют информацию с обоих концов каждой линии для выявления отключенного состояния линии электропередачи. При наличии информации о разности фазных углов напряжений на двух шинах может быть немедленно задействована система аварийного питания.
Информация о разности фазных углов может быть использована для следующих задач:
Ввод в работу AGSS
Отключение источников питания Наблюдение за работой существующих AGSS для увеличения надежности.
По этим причинам мы предлагаем схему AGSS, использующую разность фазных углов между напряжениями прямой последовательности на двух шинах, расположенных в разных точках энергосистемы.
3.4 Описание энергосистемы Из-за того, что наибольшая нагрузка в национальной энергосистеме Мексики расположена в центре страны, а 4820 МВт мощности генерируется гидроэлектростанциями, расположенными в юго-восточной части страны, на юго-востоке Мексики используются различные схемы защиты энергосистемы. Расстояние между наиболее нагруженной областью и областью наибольшего скопления источников энергии составляет 2000 км. На рис. 3 представлен комплекс гидроэлектростанций на реке Грихальва (Grijalva).
Одна из систем защиты, работающая на ГЭС Ангостура (Angostura), выявляет отключение линии связи 400 кВ между ГЭС Чикоасен (Chicoasen) и Ангостура. В нормальном режиме ГЭС Ангостура может вырабатывать до 180×5 = 900 МВт, в то время как общая нагрузка штата Чьяпас с экономическим центром Тапачула (Tapachula) не превышает 100 МВт. Избыточная мощность в этой области передается в Чьяпас и дальше для разгрузки системы. Если две параллельные линии между Ангостура и Чикоасен отключаются, обе области остаются связанными между собой только сетью 115 кВ. При этом возникают два характерных явления:
Полное сопротивление линий между ГЭС Ангостура и Чикоасен увеличивается, что вызывает увеличение скорости вращения генераторов на ГЭС Ангостура. Такое увеличение скорости вращения может привести к нестабильности угла электропередачи.
Сеть 115 кВ находится в перегруженном состоянии до тех пор, пока не сработает защита от перегрузки линии или трансформатора. Когда это произойдет, области городов Ангостура и Тапачула будут изолированы от остальной энергосистемы.
Рисунок 3.3 — Комплекс гидроэлектростанций на реке Грихальва, линия электропередачи Чикоасен-Ангостура с параллельной сетью 115 кВ
Развитие высоковольтных линий электропередачи
Высоковольтная линия электропередачи, линия электропередачи напряжением выше 1 кв. В. л. э. бывают воздушные и подземные (подводные). Воздушной называют устройство для передачи и распределения электрической ... оборудования. ЛЭП постоянного тока позволяет транспортировать электроэнергию между несинхронизированными энергосистемами переменного тока, а также помогает увеличить надёжность работы, ...
В некоторых нормальных и аварийных режимах работы отключение обеих линий электропередачи может привести к длительному перерыву энергоснабжения в городе Тапачула и на юге штата Чьяпас. Ниже приведены результаты моделирования, показывающие разность фазных углов напряжений между ГЭС Ангостура и Чикоасен при внезапном отключении одной или двух линий в режиме генерации максимальной мощности отдаваемой в сеть, если релейная защита и схемы автоматического ограничения генерируемой мощности не сработают.
В таблице 3.1 приведены результаты моделирования в программе PSS/E™ для установившегося и переходного режима при отключении одной или двух линий. На основании полученных результатов можно заключить, что при отключении двух линий разность фазных углов превышает 10 эл. градусов, а при отключении одной линии такого не наблюдается. Этот порог может быть использован в схеме AGSS как уставка для отключения части генераторов на ГЭС Ангостура.
Таблица 3.1 — Результаты моделирования для установившегося режима, отключения одной или двух линий Случай Разность фазных углов до отключения, S Отключение линий 8 после отключения линий Комментарии 1 3.38° Отключение одной линии ChicoasenAngostura 6.1° Максимальный угол 8 в течение колебаний составляет 8.7° 2 3.38° Отключение одной линии Angostura-Sabino 5.25° Максимальный угол 8 в течение колебаний составляет 6.56° 3 3.38° Отключение одной линии ChicoasenSabino 4.11° Максимальный угол 8 в течение колебаний составляет 4.56° 4 3.38° Chicoasen-Angostura и Sabino-Angostura 14.69° AGSS не работает, энергосистема теряет устойчивость 5 3.38° Chicoasen-Angostura и Sabino-Angostura 14.69° AGSS посылает сигнал на отключение генераторов через 100 мс, 8 в момент отключения 27.28° 6 3.38° Chicoasen-Angostura и Chicoasen-Sabino 10.72° AGSS посылает сигнал на отключение генераторов через 200 мс, 8 в момент отключения 25.55°
Как показывают результаты, приведенные в таблице 1, отключение одной линии 400 кВ на рассматриваемом участке не ведет к возникновению проблем с устойчивостью (рис. 4а).
Однако при одновременном или последовательном отключении двух параллельных линий устойчивость в системе теряется, т.к. передача мощности ограничивается только сетью 115 кВ. На рисунке показана разность фазных углов напряжений на рассматриваемых шинах при отсутствии управляющих воздействий, а также для случаев, когда AGSS отключает один или два генератора через ЗООмс после обнаружения отключения двух линий.
3.3 Схема защиты по разности фазных углов с использованием синхронизированных векторов В новом варианте схемы AGSS для принятия решения о срабатывании или для мониторинга существующих схем может использоваться информация о разности фазных углов. Для рассматриваемой схемы сети мы принимаем во внимание тот факт, что электростанции Чикоасен, Сабино (Sabino) и Ангостура соединены воздушными линиями 400 кВ. Поэтому на указанных шинах изменение разности фазных углов напряжений происходит мгновенно при отключении одной из линий 400 кВ, соединяющей данные подстанции. На рис. 3.5 представлена логическая часть функции AGSS, модернизированной на основе использования информации о разности фазных углов напряжений. С введением информации о разности фазных углов, логическая часть схемы упрощается и зависит только от одного канала связи.
Реферат воздушно кабельные линии
... отключение с соответствующим нарушением электроснабжения потребителей. Полный перечень испытаний КЛ в зависимости от их напряжения и назначения регламентируется “Нормами испытания электрооборудования”. Таблица 1. Силовые кабельные линии ... Вид испытания Нормы испытания Указания 1.4. Контроль осушения вертикальных участков М Разность нагрева отдельных точек должна быть в пределах 2—3°С. Контроль ...
Разность фазных углов напряжений 8 сравнивается с уставкой. Если разность фазных углов напряжений указывает на аварийное отключение воздушной линии 400 кВ, соединяющей электростанции Чикоасен и Ангостура, схема подает команду на снижение генерируемой мощности. В некоторых случаях может применяться выдержка времени на срабатывание для предотвращения излишних отключений линии
Рисунок 3.4- а) Разность фазных углов между напряжениями на шинах ГЭС Ангостура и Чикоасен при отключении одной линии без действия AGSS (случай 1).
б) Разность углов между напряжениями на тех же шинах при отключении двух линий без действия и с действием схемы AGSS на отключение одного и двух генераторов через 300 мс после обнаружения отключения линий.
В последнем случае устойчивость сохраняется ключений генерирующих мощностей и срабатывания алгоритма AGSS в переходных и аварийных режимах. Рассматриваемая версия алгоритма такой задержки не требует. Детальное описание работы алгоритма контроля синхронной работы сети в реальном времени представлено в приложении А.
Рисунок 3.5- Логическая схема улучшенной функции AGSS, созданной на основе измерения фазных углов
При изучении уровней передаваемых мощностей и устойчивости системы (см. таблицу 3.1) были выделены следующие параметры:
- Максимальная разность фазных углов напряжений, при которой не требуется подача команды на снижение генерируемой мощности. Для определения максимального уровня передаваемой мощности между двумя станциями необходимо рассмотреть аварийные отключения и на других линиях, например, в параллельно работающей сети 115 кВ;
- Минимальная разность фазных углов напряжения, при которой требуется подача команды на снижение генерируемой мощности. В этом случае электростанции Чикоасен и Ангостура соединены только через распределительную сеть 115 кВ.
Также должны учитываться аварии в других точках энергосистемы, приводящие к изменению фазного угла напряжений на шинах станций и подстанций рассматриваемого участка.
Компания CFE установила рассматриваемую схему с непрерывным контролем состояния удаленного конца для наблюдения за работой алгоритма AGSS и измерением разности фазных углов в различных рабочих и аварийных режимах. Точность измерений была подтверждена при проведении испытаний на модели электроэнергетической системы, включающей:
- динамические модели генераторов;
- автоматику регулирования частоты и активной мощности;
- автоматику регулирования возбуждения синхронных генераторов;
- механизм управления турбиной и нагрузкой сети.
Были установлены два PMCU, один на ГЭС Чикоасен и один на ГЭС Ангостура. Каждый PMCU контролирует напряжение на шине электростанции, на которой он расположен, и токи обеих подключенных линий. Устройства PMCU соединены между собой многомодовым волоконно-оптическим кабелем марки EIA-232 (V.24) по асинхронному интерфейсу со скоростью 19,200 бод.
Способы измерения горизонтальных углов и направлений, способ круговых приёмов
... верньерами). Методика измерения угла направлена на ослабление влияния погрешностей отсчитывания по горизонтальному кругу на окончательное значение измеряемого угла. Сущность способа ... Разность отсчетов дает (/-кратную величину измеряемого угла, где q — число повторений (откладываний) угла. Для получения значения измеряемого угла разность отсче¬тов делят на число повторений q. Способом повторений на ...
Для данных испытаний использовался только последовательный протокол быстрой передачи сообщений. Второй последовательный порт был подсоединен к преобразователю интерфейсов (последовательный/Ethemet) и посылал данные о синхронных фазных углах в удаленные системы контроля, расположенные в областных диспетчерских пунктах компании CFE, и в центральное диспетчерское управление.
При изучении данного вопроса мы записывали измерения синхронизированных фазных величин с частотой 20 сообщений в секунду во время плановых отключений и включений линий в исследуемом регионе в нормальном нагрузочном режиме. Наибольшая разница в фазных углах между станциями Чикоасен и Ангостура в случае простого возмущающего воздействия возникает при отключении линий А3030, АЗ 130 или АЗТ60 со стороны подстанции Чикоасен (ММТ).
На рис. 6а и 66 представлены графики изменения разности фазных углов напряжений между подстанциями Чикоасен и Ангостура (ANG) в изучаемой сети для различных условий. Рис.
6а показывает моделирование изменения разности фазных углов напряжения для трех случаев. Рис. 66 показывает измеренную разницу фазных углов. Из таблицы 2 видно, что результаты моделирования отличаются от измеренных на величину, не превышающую четверти градуса. Эти результаты подтверждают правильность модели и проведенных измерений.
Рисунок 3.6 — а) Разница фазных углов напряжений на шинах станций Чикоасен (ММТ) и Ангостура (ANG) при отключении и включении воздушных линий А3030 (Chicoasen-Angostura), А3031 (Angostura-Sabino) или АЗТ60 (Chicoasen-Sabino).
С целью сокращения графиков шестиминутная запись нормального режима работы на рисунках не представлена, б) представлены значения, измеренные с помощью расположенных на обеих подстанциях векторных регистраторов в соответствующих режимах.
Таблица 3.2 — Результаты моделирования и измеренные данные. Начальные условия и максимальная величина разницы фазных углов наблюдаются при отключении и включении воздушной линии А3030
Начальный установившийся угол Максимальный угол во время колебаний Моделирование -2.01° -4.91° Измерение -2.13° -5.20°
Ниже представлены дополнительные цели проведенных полевых испытаний:
- Проверка канала и интерфейса связи;
- Проверка логической части расчета разности фазных углов и времени работы схемы при различных уставках в зависимости от разности фазных углов.
Мы запрограммировали четыре элемента сравнения, контролирующие разность фазных углов, для проверки логики расчета разности фазных углов и времени работы измерительной схемы. Были выставлены следующие уставки по разности фазных углов: 3, 4, 5 и 10 градусов соответственно. Осциллограммы были взяты из отчета, сделанного PMCU, установленным на подстанции Чикоасен при отключении линии А3030, соединяющей подстанции Чикоасен и Ангостура. В запись включены осциллограммы токов для обеих линий и напряжения на шине подстанции Чикоасен. Время работы алгоритма составило 92 мс. При изменении начального фазного угла напряжения наблюдается ускорение роторов генераторов, расположенных на станции Ангостура, соответственно происходит рост разности фазных углов напряжений на шинах станций Чикоасен и Ангостура, что приводит к срабатыванию элементов, контролирующих разность фазных углов, через 292 мс.
Асинхронные двигатели с фазным ротором
... асинхронного двигателя с фазным ротором Асинхронные электрические двигатели двух типов: модели с фазным или с короткозамкнутым ротором. Основные элементы, обеспечивающие работу асинхронного ... Угол между позами ? = Высота паза , мм Рис. 2. Эскиз трапецеидального паза ротора. 1.5 Параметры двигателя Параметрами асинхронного двигателя ... Рн =7,5 — мощность на валу двигателя, кВт (принимается по заданию); ...
Заключение
Компания CFE решила рассмотреть возможность использования разности фазных углов в специфических алгоритмах AGSS по трем причинам: один из самых простых алгоритмов функции AGSS, наличие свободных высокоскоростных каналов связи и возможность приспособления системы к будущим изменениям, таким как параллельная работа с электроэнергетическими системами Гватемалы и центральной Америки.
Использование регистратора для векторных измерений и управления (PMCU) снизит время работы алгоритмов и повысит надежность системы по сравнению с обычными алгоритмами функции AGSS, основанными на традиционных изменениях, без контроллеров с программируемой логикой, с несколькими каналами связи с удаленными концами.
Высокоскоростные каналы связи совместно с PMCU позволят реализовать алгоритмы AGSS на базе разности фазных углов со временем срабатывания менее 200 мс.
Существующие PMCU позволяют посылать до 60 синхронизированных сигналов токов и напряжений в секунду. Такое количество сообщений требует наличие канала связи с полосой пропускания, недоступной на данный момент на подстанциях. По этой причине компания CFE решила использовать только 20 выборок напряжения в секунду (определение фазного угла напряжения каждые 50 мс), чтобы снизить объем записываемой информации и полосу пропускания канала связи. Компания CFE хотела бы посылать напряжения и токи, чтобы иметь возможность рассчитывать мощность по синхронизированным фазным величинам и использовать их как разрешающие сигналы, но при этом необходимо заменить карту bandwidth мультиплексора.
Для того чтобы сохранить информацию, компания CFE разработала проект каналов связи с применением виртуальных локальных сетей (ViLAN), реализованных на волоконно-оптических кабелях. Эти сети имеют высокую пропускную способность, а доступ по протоколу TCP/IP гарантирует надежность, скорость и сохранность передаваемых между PMU данных.
Записи измерений разности фазных углов при простом возмущающем воздействии подтверждены измерениями и имитационным моделированием. Алгоритм AGSS должен срабатывать только при отключении двух воздушных линий, и при изучении данного вопроса необходимо рассматривать последовательное или одновременное возникновение сложного возмущающего воздействия.
Компания CFE еще не рассматривала вопрос реализации специальных схем релейной защиты, которые использовались бы цифровыми устройствами, одновременно обеспечивающими функции векторных регистраторов и функции релейной защиты. Основными препятствиями для подобных устройств являются ограничения в логике распределения переменных в прототипе PMCU и сильная зависимость от GPS сигнала каждого устройства, влияющего на расчет разности фазового угла.
В настоящий момент в некоторых цифровых реле, контролирующих фазные параметры, введены функции PMU, тем не менее, для реализации контролирующих функций векторного регистратора, необходима большая интеграция данных функций в систему релейной защиты и автоматики. Позднее векторные регистраторы будут работать с большим количеством векторов и меньше зависеть от GPS сигнала для поддержания синхронизации.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/tehnologii-vektornogo-izmereniya-parametrov/
Аюев Б. И.
С., 17 рис., 16 табл. Ключевые слова: солнечная энергетика, солнечные ...
... В первую очередь, энергия Солнца является экологически чистой, т.к. при работе солнечная электростанция не выделяет в окружающую среду вредных веществ. Вторым преимуществом является ... электропитания на солнечных батареях. Предметом исследования является процесс перезаряда аккумуляторных батарей в автономной системе электропитания на фотогальванических элементах. Целью дипломной работы является ...
Герасимов А. С.
Жуков А. В.
А. З. Развитие, А. М. Исследование, А. М. Применение, А. М. Использование
А. М. Новые
А. М. Новые
Ю. А. Гришин, Ю. А. Гришин, Ю. А. Гришин, Ю. А. Моделирование, Ю. А. Гришин, И. Н. Применение, Е. С. Адаптация, Ю. А. Использование
Enrique M. M. SIMEFAS: Wide Area Measurement, Protection, and Control System in Mexico, Comisión Federal de Electricidad
Enrique Martinez М. and JJ. Lopez М. «Application of Phasor Measurement Units in the Adaptive Protection of Interconnected Systems», Power Systems and Communication Systems Infrastructures For the Future, Beijing, People’s Republic of China, September 23—27,2002.
Enrique Martinez, Nicolas Juarez, Armando Guzman, Greg Zweigle, and Jean Leon, «Using Synchronized Phasor Angle Difference for Wide-Area Protection and Control» WPRC, Spokane, WA, USA 2006.
Joana Rasmussen and Preben Jorgensen «Synchronized Phasor Measurements of Power System Event in Eastern Denmark» IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 21, No. l, February 2006.
Enrique Martinez «Analysis of Contingencies with PMUs, Causes and Effects in Power Systems and Their Components» CRIS, Third International Conference on Critical Infrastructures, Alexandria, VA, September 2006.
Daniel Karlsson and Xavier Waymel «System Protection Schemes in Power Networks» Task Force 38.
02.19 CIGRE, June 2001.
IEEE Synchrophasors for Power Systems, IEEE Standard C37.118−2005.
S.H. Horowitz, AG. Phadke, and J.S. Thorp, «Adaptive Transmission System Relaying» Paper № 87 SM 625−77, in Proc. IEEE PES Summer Meeting, San Francisco, CA, July 1987.
V. Centeno, J. De La Ree, A.G. Phadke, G. Michel, R.J. Murphy, and R. Burnett, «Adaptive out-of-step relaying using phasor measurement techniques» Memoria T ecnica del Segundo Simposio Iberoamericano sobre Proteccion de Sistemas Electricos de Potencia, Monterrey, N.L., Mexico, 14 al 19 de Noviembre de 1993.
Enrique Martinez «Wide Area Measurement & Control System in Mexico» The Third International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies Nanjing China 6−9 April 2008.
Enrique Martinez «SIMEFAS: A Phasor Measurement System for the Security and Integrity of Mexico’s Electric Power System» IEEE power & Energy Society 2008 General Meeting, Pittsburgh, Pennsylvania USA 20−24 July 2008
Gamm, A.Z. PMU Placement Criteria for EPS State Estimation / A.Z.Gamm, A.M.Glazunova, I.N.Kolosok, E.S.Korkina // Proc. of Intern. Conf. DRPT, Nanjing, China, 6−9 April, 2008. CDROM, № 525.
Gamm, A.Z. New EPS state estimation algorithms based on the technique of test equations and PMU measurements / A.Z.Gamm, Yu.A.Grishin, A.M.Glazunova, I.N.Kolosok, E.S.Korkina // Proc. of the International Conference «PowerTech’2007», Lausanne, 2007. CDROM, № 256.
Glazunova, A.M. PMU placement on the basis of SCADA measurements for fast load flow calculation in electric power systems / A.M.Glazunova, I.N.Kolosok, E.S.Korkina //Proc.of The Intern. Conf. «PowerTech 2009», June.28 — July 2, 2009. Buсharest. CDROM № 195.
Glazunova, A.M. ANN for tuning the EPS state estimation parameters / A.M. Glazunova, E.S. Korkina //Proc.of the International Workshop «Liberalization and Modernization of Power Systems: Risk Assessment and Optimization for Asset Management «, Irkutsk: ESI, 2006. — P.174−178.
Оптимизация электроснабжения буровой установки
... главных механизмов БУ Наименование Основные характеристики электропривода ВЗБТ Уралмаш Электропривод буровой Однодвигательный Однодвигательный лебедки Нереверсивный Двухдвигательный Реверсивный 2-х Реверсивный 4-х квадрантный квадрантный ... рисунке 2. Главные механизмы БУ – это буровая лебедка для спуска и подъема колонны бурильных труб (КБТ), буровой ротор для вращения КБТ (или силовой вертлюг, ...
G rishin, Yu.A. State Estimation of electric power system for new technological systems / Grishin Yu.A., Kolosok I.N., Korkina E.S., Em L.V. //Proc.of The Intern. C onf. «P owerTech 1999». A
ug.29 — Sep. 2. 1999. — Budapest.
Grishin, Yu.A. A current model Unified Power System of Russia / Yu.A. Grishin, I.N. Kolosok, Korkina E.S., L.V. Em, V.G.Ornov, N. N Shelukhin // Proc. of the Intern. Workshop «Liberalization and modernization of power systems: operation and control problems», Irkutsk: ESI, 2000. — P. 94−100.
IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems, IEEE 1344, 1995.
IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems, IEEE C37.118−2005, 2005.
Kolosok, I.N. Decomposition of power system state estimation problem with the use of PMU data for large dimension schemes / I.N.Kolosok, A.S.Paltsev, Korkina E.S.// Proc. of the International Workshop «Liberalization and Modernization of Power Systems: Coordinated Monitoring and Control towards Smart Grids», Irkutsk: ESI, 2009. CDROM.
A. G. Phadke, J. S. Thorpe and M. G. Adamiak, «A New Measurement Technique of Tracking Voltage Phasors, Local System Frequency and Rate of Change of Frequency,» IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-102, No. 5, May 1983.
R. Moxley, «Synchrophasors in the Real World,» proceedings of the 7th Annual Western Power Delivery Automation Conference, Spokane, WA, May 2005.
A. Jarquin, E. M. Alcaraz, E. G. Alcantar, and J. L. Eternod, «Reliability Analysis for a Generation Shedding Scheme on the CFE Main Transmission Network,» proceedings of the 29th Annual Western Protective Relay Conference, Spokane, WA, October 2002.
A. J ohnson, R. T ucker, T. T ran, J.
P aserba, D. S ullivan, C. A nderson, and D. Whitehead, «Static Var Compensation Controlled via Synchrophasors,» proceedings of the 34th Annual Western Protective Relay Conference, Spokane, WA, October 2007.
Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем
Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем
