Многопараметрическая дифференциальная защита от однофазных замыканий на землю статора генератора, работающего на сборные шины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Солдатов Александр Вячеславович

• Солдатов Александр Вячеславович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Солдатов Александр Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ БАЗИС ЗАЩИТ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО

НА СБОРНЫЕ ШИНЫ

§ 1.1 Физические основы возникновения гармоник в генераторной сети

§ 1.2 Универсальная схема замещения электрической сети

§ 1.3 Выводы

ГЛАВА 2 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ АЛГОРИТМОВ ЗАЩИТ от ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ГЕНЕРАТОРА,

РАБОТАЮЩЕГО НА СБОРНЫЕ ШИНЫ

§ 2.1 Информационные основы алгоритмов релейной защиты и

автоматики

§ 2.2 Защиты, контролирующие основную гармонику тока

§ 2.3 Защиты, контролирующие основную и 3-ю гармоники напряжения

нулевой последовательности

§ 2.4 Защиты, контролирующие низкочастотную гармонику,

инжектируемую в сеть

§ 2.5 Защиты, использующие высшие гармоники тока

§ 2.6 Выводы

ГЛАВА 3 МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ статора

ГЕНЕРАТОРА

§ 3.1 Анализ информационных сигналов защиты

§ 3.2 Анализ принципа действия защиты

§ 3.3 Распознавание слабых гармонических составляющих сигналов

§ 3.4 Выводы

ГЛАВА 4 Разработка опытного образца цифровой многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю статора

генератора

§ 4.1 Цифровая защита статора генератора от однофазных замыканий

на землю

§ 4.2 Испытание тракта активно-адаптивного распознавания

§ 4.3 Внедрение цифровой защиты на Казанской ТЭЦ-2

§ 4.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Пример расчета параметров схемы замещения для 4, 5 и

секции шин Казанской ТЭЦ-2

Приложение Б Высшие гармоники тока генератора, работающего на сборные

шины

Приложение В Акт о внедрении алгоритма защиты в цифровой терминал

серии ЭКРА200

Приложение Г Акт о внедрении защиты в опытную эксплуатацию

Приложение Д Акт о внедрении защиты в процесс обучения

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования.

Сети генераторного напряжения обычно работают с изолированной или компенсированной нейтралью. Поэтому ОЗЗ в генераторе не приводят к появлению сверхтоков и не сопровождаются перегрузками оборудования. ОЗЗ не изменяют и междуфазных напряжений, а значит, не влияют и на режим питания потребителей.

Однако ОЗЗ в сети с изолированной или компенсированной нейтралью приводит к увеличению напряжения на неповрежденных фазах относительно земли. Кратность повышения напряжения зависит от места и вида ОЗЗ. Если место ОЗЗ находится вблизи нейтрали, то напряжение практически не меняется, но если же ОЗЗ окажется вблизи фазных выводов генератора и носит устойчивый характер, то напряжение увеличивается до линейного напряжения. Это повышает вероятность перехода рассматриваемого вида повреждения в двойное замыкание на землю с большим уровнем токов.

Реализация защиты от ОЗЗ является непростой задачей, что подтверждается большим количеством исследований этой проблемы и значительным количеством предложенных алгоритмов защит. Можно выделить несколько групп защит, использующих следующие информационные сигналы:

а) основную гармонику тока нулевой последовательности;

б) основную и 3-ю гармоники напряжения нулевой последовательности;

в) высшие гармоники тока нулевой последовательности;

г) высшие гармоники фазных токов;

д) низкочастотную гармонику, искусственно инжектируемую в сеть.

Особенность защиты от ОЗЗ обмотки статора генератора, работающего на

сборные шины, связана с тем обстоятельством, что на сборные шины станции работают несколько генераторов, и существует гальваническая связь с электрической сетью потребителей. Наличие гальванической связи усложняет обеспечение селективности и делает невозможным использование защит,

контролирующих гармоники напряжения нулевой последовательности и широко применяемых для блоков генератор-трансформатор.

Кроме того, требование обеспечения чувствительности защиты к ОЗЗ в любой точке обмотки статора генератора, в том числе и вблизи нейтрали, делает невозможным использование в защитах только гармоник токов нулевой последовательности.

Поэтому для защиты от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины, чаще всего используют защиты с искусственным инжектированием в сеть низкочастотной гармоники. Однако это решение требует установки в сеть дополнительного оборудования и сопряжено с ухудшением качества электроэнергии и характеристик других устройств РЗА.

В то же время защиты, контролирующие высшие гармоники фазных токов, обладают обширной информационной базой, поскольку открывают возможность использования информации, представленной в разных гармониках. Разработка такой защиты связана с решением технологически сложной задачи прецизионного измерения слабых информационных сигналов на фоне преобладающей основной гармоники. Поскольку теоретические и практические задачи, связанные с разработкой новой защиты, обладающей повышенной селективностью, чувствительностью к ОЗЗ в любой точке обмотки статора генератора, работающего на сборные шины, и контролирующей слагаемые электрических величин, связанные с процессом электрической сети, рассматриваются впервые, то диссертационные исследования являются весьма актуальны.

В ходе подготовки диссертации автор пользовался консультациями к.т.н. Наумова В.А.

Степень разработанности темы исследования.

Защиты от ОЗЗ статора генератора развиваются во многих исследованиях как отечественных, так и зарубежных ученых. Широко известны научные труды В.Г. Алексеева, В.И. Антонова, А.В. Булычева, Р.А. Вайнштейна, Я.С. Гельфанда,

A.М. Дмитренко, Н.А. Дони, А.В. Доронина, П.В. Илюшина, В.В. Кискачи,

B.М. Кискачи, А.Л. Куликова, В.Ф. Лачугина, О.В. Лебедева, А.И. Левиуша,

Ю.Я. Лямеца, М.В. Мартынова, А.В. Мокеева, А.М. Наумова, В.А. Наумова, Г.С. Нудельмана, С.Н. Пашковского, Е.А. Понамарева, М.Г. Попова, Ю.В. Романова, И.М. Сироты, В.А. Шуина, F.R. Blanquez, R.L. Schlake и др.

Исследования и разработки защит от ОЗЗ статора генератора начались еще в 20-е годы прошлого века сразу же после утверждения плана электрификации СССР. Однако в отдельное научное направление релейной защиты они оформились лишь с середины прошлого века, после обоснования целесообразности использования режимов изолированной и компенсированной нейтрали сетей генераторного напряжения.

Одним из первых опыт исследования и разработки защит от ОЗЗ в электрической сети, в том числе и в генераторе, работающем на сборные шины, обобщил и систематизировал Сирота И.М. Им были исследованы [1] особенности однофазных замыканий на землю в системах высокого напряжения с изолированной или компенсированной нейтралью и предложены способы повышения чувствительности защит от ОЗЗ, контролирующих токи нулевой последовательности, благодаря совершенствованию методов выделения информационных сигналов с помощью трансформаторов тока нулевой последовательности с подмагничиванием. Однако эти защиты уже не удовлетворяют современным требованиям чувствительности и селективности [61, 62].

Поскольку в сети непременно присутствуют высшие гармоники, источниками которых являются различные нелинейные элементы, в том числе и генератор, то исследования гармоник ЭДС генераторов, выполненные Кискачи В.М. [2], открыли ряд новых направлений разработки защит, реагирующих на составляющие высших гармоник электрических величин.

Одна из первых разработанных защит, реализующая результаты исследований Кискачи В.М. [3] и контролирующая высшие гармоники тока нулевой последовательности, была защита серии УСЗ. Различные модификации этой защиты [8] используются в электрических сетях 6-35 кВ и по настоящее время. Они способны выявлять не только устойчивые ОЗЗ, но и перемежающиеся дуговые замыкания (ПДЗ). Однако применение высших гармоник токов нулевой

последовательности в защитах от ОЗЗ статора генератора [10] не нашло широкого применения. Одна из причин этого - невозможность обеспечения чувствительности такой защиты при ОЗЗ вблизи нейтрали обмотки статора генератора при небольшой емкости внешней сети [63, 64].

Принципы, изложенные в работе [2], получили дальнейшее развитие при разработке защиты [4], контролирующей основную и 3-ю гармоники напряжения нулевой последовательности. Ее модификации [5, 18] обладают высокой чувствительностью к ОЗЗ и до сих пор широко применяются для защиты статора генераторов, работающих в блоке с трансформатором и не имеющих гальванической связи с сетью потребителя. Однако для генераторов, работающих на сборные шины, защиты, контролирующие гармоники напряжения нулевой последовательности, не селективны, поскольку по принципу действия не способны различить ОЗЗ в защищаемом генераторе от ОЗЗ в параллельно работающих генераторах или нагрузке [61, 62].

Дальнейшие исследования [7, 9] показали, что наибольшую эффективность среди всего разнообразия защит от ОЗЗ, использующих высшие гармоники, имеют защиты, контролирующие высшие гармоники фазных токов (защиты ЗЗГШ, БРЭ 1301.03). При этом для защиты генераторов, работающих на сборные шины, предложено использовать действующие значения сумм высших гармоник дифференциальных токов фаз обмотки статора. Однако защита не нашла широкого применения, поскольку обладает недостаточной точностью оценки контролируемых величин и нечувствительна к ОЗЗ на части обмотки статора генератора в сети с малой емкостью [63, 64].

Поскольку защиты от ОЗЗ статора генератора, контролирующие естественные гармоники сети, по тем или иным причинам не обеспечивали необходимые чувствительность и селективность, исследования были сосредоточены на защитах, контролирующих сигналы, искусственно инжектируемые в сеть. В [17] и [35] предложены защиты от замыканий на землю в обмотке статора генераторов с наложением на первичные цепи статора либо постоянного тока, либо переменного тока частоты 25 Гц. Наложение постоянного

тока используется для турбогенераторов, работающих в блоке с трансформатором и не имеющих гальванической связи с другими генераторами. Наложение контрольного тока частоты 25 Гц применимо и в электроустановках с компенсацией емкостного тока ОЗЗ [27], т.е. для защиты турбогенераторов, работающих на сборные шины, гидрогенераторов с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, в том числе в укрупненных блоках с генераторами, работающими параллельно на одну обмотку низкого напряжения трансформатора. Несмотря на то, что защиты, контролирующие инжектируемые сигналы, обеспечивают необходимую чувствительность и селективность, они обладают принципиальными недостатками [61, 62], заключающимися в необходимости установки в сети дополнительного оборудования, что сопряжено с ухудшением качества электроэнергии и характеристик других устройств РЗА.

Понимание важности столь сложной задачи по реализации защиты от ОЗЗ обмотки статора генератора стало причиной разнообразия алгоритмов этих защит. Однако, несмотря на то, что исследованию защит от ОЗЗ статора генератора посвящено множество работ, единый подход к анализу алгоритмов защит не сложился. Это препятствует определению стратегии развития защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины. В связи с этим существует настоятельная необходимость анализа алгоритмов защит от ОЗЗ генератора с единых позиций и оценки предельных возможностей алгоритмов от ОЗЗ с точки зрения чувствительности и селективности для применения в новых поколениях адаптивных защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины.

Кроме того, на практике обеспечению расчетной чувствительности и селективности защит препятствует несовершенство трактов измерения [43], не обеспечивающих необходимую точность измерения сигналов, контролируемых в современных защитах от ОЗЗ. В электрических величинах защит от ОЗЗ присутствует основная гармоника, уровень которой может превышать уровень контролируемых сигналов на несколько порядков. Например, в защитах, контролирующих высшие гармоники тока, или гармонику, инжектируемую в сеть, отношение информационного сигнала к фоновым сигналам может быть ниже

тысячных долей. Вследствие этого, традиционные цифровые устройства релейной защиты, имеющие относительно небольшой динамический диапазон измерения электрических величин, и, кроме того, смещенный в сторону больших кратностей, не способны распознавать слабые информационные сигналы на фоне преобладающей основной гармоники [29].

Для выделения высших гармоник в защитах от ОЗЗ статора генераторов обычно применяются специальные тракты АЦП, содержащие аналоговые фильтры высокого порядка для заграждения основной гармоники. Поскольку частота в генераторной сети в различных режимах работы изменяется в широких пределах (от 40 до 60 Гц) [30, 50], то такие тракты АЦП в этих условиях теряют эффективность, приводя к потере чувствительности и селективности защиты.

По мнению автора, приоритетными направлениями развития защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины, являются разработка универсальных методов анализа сигналов при ОЗЗ в генераторной сети и создание прецизионных и чувствительных инструментов измерения составляющих информационного сигнала на основе методов адаптивного структурного анализа [36, 37], в частности, методов активно-адаптивного распознавания слабых гармонических составляющих сигнала [47, 56].

Этой актуальной теме и посвящены настоящие диссертационные исследования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многопараметрическая дифференциальная защита от однофазных замыканий на землю статора генератора, работающего на сборные шины»

Цель работы.

Разработка селективной цифровой защиты, чувствительной к ОЗЗ в любой точке обмотки статора генератора, работающего на сборные шины.

Задачи исследования.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1. Разработка методики исследования информационных основ существующих и перспективных алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины.

2. Разработка универсальной модели сети с генераторами, работающими на сборные шины.

3. Анализ характеристик существующих алгоритмов защиты от ОЗЗ с единых позиций, оценка предельных возможностей алгоритмов от ОЗЗ с точки зрения чувствительности и селективности и формулирование технических требований к современной защите от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины.

4. Разработка нового тракта аналого-цифрового преобразования, основанного на современном методе активно-адаптивного распознавания сигнала для многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины.

5. Разработка и реализация в цифровом устройстве нового алгоритма многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины.

Положения, выносимые на защиту.

1. Отдельные разделы информационной теории алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины.

2. Новая универсальная модель сети с генераторами, работающими на сборные шины, использующая представление параметров элементов сети и электрических величин в относительных единицах.

3. Алгоритм многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины, основанной на использовании множества гармоник токов сети.

4. Метод активно-адаптивного распознавания слагаемых полигармонического сигнала в условиях его структурной неопределенности и доминирующей фоновой слагаемой.

5. Положение о свойстве индивидуальности групп гармоник генераторной

сети.

Научная новизна работы.

1. Развиты отдельные разделы информационной теории алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины, закладывающие основу для анализа информативности контролируемых защитой слагаемых

электрических величин в различных режимах работы защищаемого генератора, оценивания эффективности использования информационных сигналов и исследования с единых позиций основных характеристик алгоритмов защит.

2. Предложенная новая универсальная модель сети с генераторами, работающими на сборные шины, в отличие от традиционных моделей позволяет анализировать информационные сигналы защит от ОЗЗ статора генератора любой частоты.

3. Обнаруженное свойство индивидуальности групп гармоник генераторной сети определяет, что гармоники генераторной сети можно разделить на три группы, и гармоники разных групп имеют оригинальный характер зависимости амплитуды от места ОЗЗ, благодаря чему информационное содержание гармоник одной группы обогащает информационную ценность гармоник других групп, повышая чувствительность и селективность защиты от ОЗЗ.

Теоретическая значимость работы.

1. Предложенная универсальная модель сети и свойства индивидуальности групп гармоник позволяет разработать методику расчета уровней любых гармоник токов в различных точках сети.

2. Получившая дальнейшее развитие информационная теория алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины, восполняет пробелы в теории защит от ОЗЗ генераторов.

Практическая значимость работы.

1. Разработанные алгоритмы многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины, могут быть использованы в защитах от ОЗЗ другого оборудования и линий электропередачи.

2. Предложенный метод активно-адаптивного распознавания может использоваться при проектировании прецизионных трактов АЦП цифровых устройств РЗА нового поколения.

Методология и методы исследования.

При выполнении диссертационных исследований применялись методы математического моделирования, теоретических основ электротехники, теории

электрических и электромеханических переходных процессов в электроэнергетической системе, основы теории линейной алгебры и теории цифровой обработки сигналов. Исследования проводились в программных средах МайаЬ и Simulink.

Степень достоверности результатов.

Достоверность научных положений и результатов, изложенных в диссертации, определяется совпадением результатов аналитических исследований с данными физического эксперимента и компьютерного моделирования, а также положительным результатом опытной эксплуатации микропроцессорного терминала многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю статора генератора на Казанской ТЭЦ-2.

Соответствие паспорту специальности.

Диссертационная работа соответствует паспорту научной специальности 05.14.02 - «Электростанции и электроэнергетические системы».

Соответствие формуле специальности: в диссертационной работе объектом исследований являются генераторы, работающие на сборные шины, предметом исследования является алгоритмическая база РЗА, а именно алгоритмы защит от ОЗЗ статора генератора.

Соответствие области исследования специальности:

- к п.6 «Разработка методов математического и физического моделирования в электроэнергетике» относится разработка универсальной модели сети с генераторами, работающими на сборные шины, использующая представление параметров элементов сети и электрических величин в относительных единицах, позволяющая анализировать информационные сигналы защит от ОЗЗ статора генератора любой частоты.

- к п.9 «Разработка методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики и релейной защиты в электроэнергетике» относятся разработки отдельных разделов информационной теории алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, включающие методику исследования информационных основ алгоритмов защит от ОЗЗ статора

генератора, алгоритма многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины, основанной на использовании множества гармоник дифференциальных токов сети, метод активно-адаптивного распознавания.

Апробация результатов.

Основные положения диссертационной работы и ее результаты докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях: «Ural Smart Energy Conference» (Екатеринбург, 2020), «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем» - РНК CIGRE (Сочи, 2015; Екатеринбург, 2013), «Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем России - РЕЛАВЭКСПО» (Чебоксары, 2021, 2019, 2012), «Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности» (Чебоксары, 2019); всероссийских конференциях: «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» и «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике» (Чебоксары, 2019, 2013 - 2017, 2007), «Электроэнергетика глазами молодежи» (Самара, 2017), «Диспетчеризация и управление в электроэнергетике» (Казань, 2012).

Реализация результатов работы.

Результаты работы диссертационных исследований реализованы в микропроцессорном терминале многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю статора генератора, внедренном в опытную эксплуатацию Филиале АО «Татэнерго» - Казанской ТЭЦ-2.

Отдельные разделы информационной теории алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, разработанные в диссертации, используются в учебном процессе: в ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» (г. Чебоксары) при чтении лекций по курсам «Основы интеллектуальной энергетики» направления подготовки бакалавров 13.03.02 -«Электроэнергетика и электротехника», «Системы и сети распределенной

генерации», «Управляемые системы передачи электроэнергии» направления подготовки магистров 13.04.02 - «Электроэнергетика и электротехника».

Публикации.

Результаты исследований опубликованы в 52 научных работах, среди которых 9 статей в изданиях из перечня ВАК, 7 статей в изданиях, индексируемых в SCOPUS, и 7 патентов на изобретения.

Личный вклад соискателя.

В работах, опубликованных в соавторстве, соискатель предложил новые разделы информационной теории алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, а именно методику исследования информационных основ существующих и перспективных алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, универсальную модель сети с генераторами, работающими на сборные шины, алгоритм многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины, и сформулировал свойство индивидуальности групп гармоник генераторной сети. Авторские права на изобретения распределены поровну.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (76 наименований) и приложений. Общий объём составляет 121 страница, в том числе основного текста 113 страниц, 37 рисунков, 9 таблиц.

ГЛАВА 1 ИНФОРМАЦИОННЫЙ БАЗИС ЗАЩИТ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ СТАТОРА ГЕНЕРАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО

НА СБОРНЫЕ ШИНЫ

В главе рассматриваются физические основы возникновения гармоник в генераторной сети, приводится универсальная модель электрической сети, позволяющая рассчитать уровень гармоник различной частоты и анализировать их единых позиций.

Изложение материала ведется на основе работ [40; 41; 44; 59; 60].

§ 1.1 Физические основы возникновения гармоник в генераторной сети

Природа возникновения гармоник в генераторной сети двояка. В одних схемах, таких как блок генератор-трансформатор или укрупненный блок, преобладают гармоники, возникающие, главным образом, из-за нелинейности магнитной системы генератора [40; 44]. Иными словами, их источником является сам генератора. В других схемах, например, в схемах работы генератора на сборные шины, в генераторную сеть будут еще инжектированы гармоники из примыкающей к шинам электрической сети (нагрузочной сети).

Оценим уровень гармоник, рассматривая генератор как источник напряжения гармоник и учитывая, что уровень гармоник в нагрузочной сети нормируется стандартами [21] и не может превышать допустимых пределов. Поэтому в расчетах можно учитывать их предельно допустимые значения. В то же время уровень гармоник генераторной сети не нормируется и зависит от типа генераторов.

Существует два типа генераторов: турбо- и гидрогенераторы. Для турбогенераторов характерна высокая частота вращения, поскольку их обмотка возбуждения равномерно уложена в пазы сердечника ротора, и на высокой скорости вращения такой ротор не испытывает больших динамических нагрузок. Воздушный зазор 5 между статором и ротором турбогенератора практически одинаков по всему периметру (Рисунок 1.1, а), и ротор не имеет явно выраженных

полюсов, в связи с чем распределение магнитной индукции в воздушном зазоре вокруг ротора имеет трапецеидальный характер. По этой причине ЭДС генератора и во времени изменяется по трапецеидальному закону.

Гидрогенераторы имеют низкую частоту вращения. Их ротор представляет собой магнитную систему с явно выраженными магнитными полюсами. Края полюсов скошены с таким расчетом (5тах ~ 1,55), чтобы распределение магнитной индукции в зазоре максимально приближалось к синусоиде (Рисунок 1.1, б). За счет этого уровень высших гармоник гидрогенераторов ниже, чем у турбогенераторов. В дальнейшем для упрощения расчетов примем, что и для гидрогенератора форму распределения магнитной индукции в зазоре можно аппроксимировать трапецеидальной кривой.

а) б)

Рисунок 1.1 - Распределение магнитной индукции В в воздушном зазоре турбогенератора а) и гидрогенератора б): 1 - индукция В, 2 - первая гармоника индукции В1, 3 - аппроксимация кривой индукции в случае гидрогенератора

Из-за симметрии магнитной системы индукция генератора содержит только нечетные гармоники. Учитывая трапецеидальность формы, индукция в окрестности фазных обмоток статора генератора может быть представлена в виде

слагаемых гармонического ряда с амплитудами гармоник

4 В

0 4итах . ,

Ву =-^т^-уа),

пау

(1.1)

где Втах - максимальное значение индукции в зазоре; а - половина угловой длины дуги, на которой располагается обмотка возбуждения; у = 1,3,5,... -номер гармоники.

С увеличением а удельное содержание гармоник генератора снижается (Рисунок 1.2 а). Значение а определяется конфигурацией ротора генератора [6]. Для генераторов нормальное значение а, как правило, находится в пределах 450-770.

в:, о. е.

В.", о. е.

0,8

0,6

\ \ \ 1

V3 \ \ 5 / / /

•Ьг ■Л,.'* /

0,08

0,04

0

0,5

-0,5

-1

1

\

? 9 х, / X.

у- _ у''

45

55

65

а, град.

0,75

0,8

0,85

р.о. е.

а) б) в)

Рисунок 1.2 - Зависимости уровней гармоник от конструктивных особенностей генератора: а) относительной индукции Ву от а; б) коэффициента укорочения шага обмотки от в; в) коэффициента распределения обмоток к5ру от q. Номер кривой соответствует номеру гармоники. На рисунке для высших гармоник используется правая шкала. Амплитуда основной гармоники Вг отнесена к максимальному значению индукции Втах, амплитуды высших гармоник Ву к амплитуде основной гармоники Вг

Для генераторов с сосредоточенной диаметральной обмоткой статора уровни гармоник ЭДС пропорциональны уровням гармоник индукции (1.1):

Еэ,у =

11-1

тах

пау

2

зт(-уа),

(1.2)

где Етах - амплитуда ЭДС.

Для снижения уровня высших гармоник ЭДС обмотку укладывают в пазы статора с укороченным шагом и распределяют по пазам специальным образом [6]. Величина высших гармоник ЭДС такой обмотки может быть определена через ЭДС сосредоточенной обмотки с диаметральным шагом (1.2) как

Еу Ер,ук.5^,ук.5р,у, (1.3)

где

Кпу = -

коэффициент укорочения шага обмотки (Рисунок 1.2 б),

к —

. ( П Ч

коэффициент распределения обмотки (Рисунок 1.2 в), Р - относительный шаг обмотки по отношению к полюсному делению, обычно 0,79^0,84, ч - число пазов на полюс и фазу, как правило, больше 4.

ЭДС фаз генератора во времени меняется следующим образом:

е(А)Ю) г / 4 ч] I

( Ш11 + 1П)\

-V

¿)) У=1,3,5,

г зт^^*:) 4

У[М + 3П)\\, (1.4)

где - частота основной гармоники, £ - время. Амплитуда ЭДС (1.4) гармоники определяется согласно (1.3).

Видно, что группы гармоник, для которых выполняется условие деления нацело

(у - 1)/3,у е (1,7,13 ...)

являются составляющими прямой последовательности,

(у + 1)/3,у е (5,11,17 ...)-

составляющими обратной последовательности и

у/3,у е (3,9,15 ...)-

составляющими нулевой последовательности.

Несинусоидальность формы кривой ЭДС генератора приводит к появлению высших гармоник и в токе. Уровни гармоник зависят от параметров электрической сети и, как правило, определяется ее емкостной проводимостью [41]. Для оценки информационной ценности гармоник необходимо определить их

уровень в токах и напряжениях нормального и аварийного режимов генератора. Для этого рассмотрим схему сети с генератором, работающим на сборные шины (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 - Схема электрической сети

§ 1.2 Универсальная схема замещения электрической сети

При формировании схемы замещения генераторная сеть со сборными шинами эквивалентируется относительно выводов защищаемого генератора (Рисунок 1.4). Полагается, что система полностью симметрична.

Источниками высших гармоник в сети с генераторами, работающими на сборные шины, являются сами генераторы и нагрузка. Появление гармоник от обоих видов источников обусловлено нелинейностью их характеристик. Схема замещения сети для каждой из гармоник будет состоять только из линейных элементов, поскольку нелинейный элемент сети, порождающий эту гармонику, -будь то генератор или нагрузка - будет учтен соответствующим источником этой гармоники, включенным вместо нелинейного элемента, с учетом его линеаризованных характеристик.

Принимается, что сеть высшего напряжения не является источником высших гармоник и генерирует лишь основную гармонику.

В защитах от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины, напряжения и токи измеряются в нейтральных и фазных выводах защищаемого генератора.

При внешних ОЗЗ информационные сигналы, например, высшие гармоники тока нулевой последовательности, главным образом обусловлены ЭДС источниками гармоник самого защищаемого генератора и определяются в основном собственными емкостными токами защищаемого генератора и практически не зависят от места ОЗЗ и источников гармоник в сети. В случае внутреннего ОЗЗ токи от емкостных проводимостей всей сети текут в защищаемый генератор, и уровень информационных сигналов в месте измерения определяется практически величиной емкостных токов внешней сети. Однако по критерию чувствительности защиты расчетным будет режим, когда уровень емкостных токов внешней сети будет минимальным, т.е. внешние источники гармоник отсутствуют. Поэтому при анализе информационных основ алгоритмов защит источники гармоник внешней сети обычно не учитываются.

,(В)

П-Г

3Ь,

Ь 3Ь Ь 3Ь Ь св Св Св

Рисунок 1.4 - Схема замещения электрической сети

Все источники гармоники, действующие в сети, в схеме замещения представляются в виде двух генераторов: защищаемого и эквивалентного.

Защищаемый и эквивалентный генераторы учитываются П-образной схемой замещения. Поперечные ветви генераторов в схеме замещения представляются

Се се

соответствующими емкостями — и —, а продольные - индуктивностями рассеяния Ьс и ЬЕ. Поскольку энергия источников гармоник в основном

^в

^в

^в

с

с

с

с

с

с

2

2

2

с

с

с

с

с

с

Е

Е

Е

Е

Е

Е

2

2

2

2

2

2

сосредоточена в низкочастотной области, предполагается, что индуктивные сопротивления продольных ветвей не оказывают существенного влияния на уровень токов в месте ОЗЗ. Однако соотношение между сопротивлениями продольных ветвей оказывает влияние на распределение токов между генераторами, что учитывается при расчетах коэффициентом распределения

кп=г. (1.5)

ЭДС защищаемого и эквивалентного генераторов принимаются одинаковыми и представляются источниками трехфазного полигармонического сигнала (1.4).

Элементы сети (токоограничивающие реакторы, индуктивности линий), значения продольных сопротивлений которых растут в схемах для высших гармоник, учитываются в эквивалентной нагрузке. Эквивалентная нагрузка представлена Г-образной схемой с активным сопротивлением Яв и индуктивностью Ьв продольной ветви и емкостью Св относительно земли.

Удобно все емкости схемы электрической сети выразить через поперечную емкость фазы защищаемого генератора. Тогда емкости эквивалентного генератора

Се = !сЕСс, (1.6)

эквивалентной нагрузки

Св = квСс (1.7)

и суммарная фазная емкость всей сети может быть выражена через емкость защищаемого генератора

Сх = Сс(1 + кЕ + кв), (1.8)

Режим нейтрали в генераторной сети со сборными шинами определяется дугогасящими реакторами, подключенными к шинам через нейтралеобразующие трансформаторы. Дугогасящие реакторы работают только в схемах замещения гармоник нулевой последовательности и не учитываются в работе схем прямой и обратной последовательностей. Индуктивности рассеяния нейтралеобразующих

а.9)

трансформаторов в расчетах учитывается в индуктивности эквивалентного дугогасящего реактора.

В трехфазной схеме замещения (Рисунок 1.4) дугогасящий реактор условно включен в каждую фазу и изображен штриховой линией в виде индуктивности. Она зависит от суммарной емкости фазы сети (1.8) и коэффициента компенсации ки емкостных токов на частоте ш1 основной гармонике и равна

1

3 кн о)'

В сетях с изолированной нейтралью дугогасящие реакторы отсутствуют, и кн = 0. В сетях с компенсированной нейтралью величина индуктивной проводимости дугогасящего реактора на частоте основной гармоники теоретически должна быть равна суммарной емкостной проводимости всей сети, т.е. ки = 1. Однако в реальности всегда присутствует расстройка компенсации, и ки Ф 1. Величина допустимой расстройки определяется ПУЭ [15] и зависит от класса напряжения сети.

Параметры элементов схем замещения удобно представлять в относительных единицах, принимая для каждой у-й гармоники за базисные значения вектор ЭДС особой фазы f

Цbase,v = (1.10)

и суммарную проводимость поперечных ветвей фазы защищаемого генератора

= }УШ1Сс (1.11)

на соответствующей гармонике. Поэтому базисное значение тока для у-й гармоники

lbase,v = Ybase,vЦbase,v = (1.12)

За особую фазу в нормальном режиме принимается фаза А, в режиме ОЗЗ -поврежденная фаза.

Из (1.4) и (1.10) следует, что комплексные фазные ЭДС на у-й гармонике в относительных единицах будут равны

■ е(г) 1

—V

М-1)

—V

¿V

(Г+1)

а

1

2у

а

V

(1.13)

где а = е]120° - комплексный оператор поворота, (/), (/ — 1) и ^ + 1) -обозначение особой, отстающей и опережающей фаз соответственно в трехфазном чередовании А, В, С. Следовательно, комплексные значения ЭДС гармоник для прямой, обратной и нулевой последовательностей будут определяться через фазные ЭДС (1.13) как

(1) V

(2)

е(°)

1 а а2 1 а2 а 111

■ 6(П 1

—V

М-1)

—V

(Г+1)

Влияние эквивалентного дугогасящего реактора на каждую из фаз сети характеризует относительная проводимость

1

к = ^ =__

1'У Уьавеу 3(уШ1)2Сс1ь'

(114)

которая с учетом (1.8) и (1.9) может быть вычислена через относительные емкостные проводимости других элементов фазы сети

кь,у =

У2Сг.

= + кЕ + кв).

(1.15)

где

к = — —

коэффициент компенсации емкостного тока сети на у-й гармонике.

От номера гармоники зависит и проводимость эквивалентной нагрузки

(116)

и —

Хв,У

±в,у у

¿Ьазеу

С учетом (111) можно определить относительную продольную проводимость защищаемого генератора

_ 1

^ = -(УЫ1)ЧсСс'

а с учетом (1.5) - эквивалентного генератора

_ 1 _ (У^УЬЕСС

Как уже говорилось выше, эти проводимости определяют распределение токов между генераторами.

Представляя элементы сети в базисе проводимости (1.11) и расчетные величины напряжений и токов в относительных единицах с учетом базисных значений (1.10) и (1.12), получим схемы замещения для расчета информационных сигналов защит от ОЗЗ в нормальном режиме (Рисунок 1.1) и при ОЗЗ (Рисунок 1.6). В схемах замещения все параметры емкостных элементов уже не зависят от частоты, т.е. эти схемы замещения становятся универсальными моделями сети.

Аргументы гармоник фазных ЭДС зависят от их номера, в связи с чем гармоники ЭДС образуют прямую (V = 1,7,13 ...), обратную (V = 5,11,17 ...) и нулевую (V = 3,9,15.) последовательности. Поэтому для расчета токов и напряжений отдельных гармоник нормального режима используются однолинейные схемы замещения соответствующих последовательностей (Рисунок 1.5). Например, ЭДС 3-й гармоники, будучи источником нулевой последовательности, работает только в схеме нулевой последовательности, а ЭДС 5-й (7-й) гармоники как источник обратной (прямой) последовательности - только в схеме обратной (прямой) последовательности.

В режиме ОЗЗ сеть несимметрична, и расчет гармоник токов и напряжений по однолинейным схемам последовательностей усложняется. Поэтому расчет удобно проводить на основе трехфазной схемы замещения сети (Рисунок 1.6). Расположение ОЗЗ в защищаемом и эквивалентном генераторах задаются относительными электрическими расстояниями ус и уЕ соответственно, отсчитываемыми от нейтрали генераторов. Замыкания в сети потребителя

воспринимаются защитами как разновидность ОЗЗ в обмотке эквивалентного генератора и отдельно не рассматриваются.

, (1,2) (1,2) 1М V —V

—(0)

—V

-р 1и

—(1 2)

г—

\ц (0) -1- 1 -1- 1

^ 2 Х2

—(0)

—V

т

Т2 т

=|=к

а)

б)

Рисунок 1.5 - Схема замещения электрической сети с параметрами в о.е. в нормальном режиме для гармоник ЭДС прямой и обратной последовательностей (а), для гармоник ЭДС нулевой последовательности (б)

:(А)

„К 2

(В)

"е-

Чо

Чо —Ус) (1 -Чо) —-Vе

:к1

(1 -Чо )

ч и

:(А) (В)

Чкк1

1К 3

М К

(1 -Ч Е Ж

Рисунок 1.6 - Схема замещения электрической сети с параметрами в о.е. при различных ОЗЗ: внутреннем (К1), в нейтрали защищаемого генератора (К2),

внешнем (К3)

Пример расчета параметров универсальной модели сети для Казанской ТЭЦ-2 приведен в Приложении А.

§ 1.3 Выводы

1

т

р

Р V

В.^

(1,2)

Р, V

В

к

к

А)

1М .V

т

B,v

т

±М.V

B,V

т

.V

B,V

к

к

к

и<0>

В

В

В

к

и (А> UP.V

ит

и (с)

к

к

к

к

Е

2

1. Показано, что синхронный генератор является источником высших гармоник в силу присущей ему несинусоидальности формы кривой ЭДС.

Величина Использование высших гармоник расширяет информационный базис для релейной защиты генератора от замыканий его обмотки на землю.

2. Предлагается новая модель сети с генераторами, работающими на сборные шины, использующая представление параметров элементов сети и электрических величин в относительных единицах. Модель является универсальной и позволяет анализировать информационные сигналы любой частоты. Это основополагающее свойство универсальной модели достигается благодаря выбору за базисные значения емкостной проводимости и действующего значения ЭДС защищаемого генератора на частоте информационного сигнала.

ГЛАВА 2 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ АЛГОРИТМОВ ЗАЩИТ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ ГЕНЕРАТОРА, РАБОТАЮЩЕГО НА СБОРНЫЕ ШИНЫ

В главе развивается информационная теория алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора. В ее контексте исследуются информационные основы алгоритмов защит от ОЗЗ генераторов и выявляются наиболее перспективные алгоритмы для применения в новых поколениях защит от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины. Рассмотрены алгоритмы, использующие следующие информационные сигналы:

а) основную гармонику тока;

б) основную и 3-ю гармоники напряжения нулевой последовательности;

в) низкочастотную гармонику, инжектируемую в сеть;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Солдатов Александр Вячеславович, 2022 год

ИСТОЧНИК ТОКА

IL1

ИСТОЧНИК UL1 НАПРЯЖЕНИЯ

т

ii(t)

i3(t) R = 2кОм

Терминал ЭКРА 200

Канал активно-адаптивного распознавания тока

TT

X1

AI1

X2

Измер. тракт

ту

Классический канал измерения тока

_, TT

X1

AI2

X2

Измер. тракт

№

ФОС 3 гарм. 1з

ФОС 1 гарм. Ii

Рисунок 4.5 - Схема испытаний блока активно-адаптивного распознавания тока

терминала ЭКРА 200

Для контроля исправности измерительного канала активно-адаптивного распознавания [74] ток (4.2) последовательно подавался на классический канал измерения тока.

Характеристики каналов активно-адаптивного распознавания тока оценивались по сравнению с характеристиками классического канала измерения тока. Для этого записывались осциллограммы цифрового сигнала i( к), разностного цифрового сигнала iк) и оценки амплитуд 1-й ( и 3-й ( 13) гармоник разностного цифрового сигнала, полученные с помощью фильтров ортогональных составляющих (ФОС). Осциллограммы записывались с помощью встроенной функции осциллографирования терминала ЭКРА200.

На Рисунке 4.6 показаны результаты распознавания 3-й гармоники тока i(t) = 5 sin(2n50t) + 0,001 sin(2n:150t) при отношениях амплитуды третьей гармоники к амплитуде основной гармоники h/h = 2 • 10-4 соответственно. Из осциллограмм видно, что разработанный

N

N

измерительный канал активно-адаптивного распознавания оценивает амплитуду информационного сигнала (3-ю гармонику) с точностью выше 1%, причем 1-я гармоника тока подавляется более чем в 50000 раз. В то время как классический канал измерения тока не способен распознать 3-ю гармонику на фоне 1 -й гармоники.

¿'3, мА

:МШ\ЛЛ

-1,5

0 10 20 30 Ь, мс

б)

!1,мА

0,08 V

0,06 Л,^ /

0,04 \ Х*4-^

0,02 0

0 10 20 30 Ь, мс

г)

Рисунок 4.6 - Осциллограммы сигналов, полученные в ходе испытаний каналов активно-адаптивного распознавания: а - входной цифровой сигнал 1(к); б -разностный цифровой сигнал / ' ( к) на выходе канала активно-адаптивного распознавания; в - сигнал оценки амплитуды 3-й гармоники 13 в разностном цифровом сигнале / 3(к); г - сигнал оценки амплитуды 1-й гармоники 11 в

разностном цифровом сигнале V' (к).

§ 4.3 Внедрение цифровой защиты на Казанской ТЭЦ-2

Для апробации новых решений [71], полученных в ходе диссертационных исследований, терминал ЭКРА200 с многопараметрической дифференциальной

и А 2,5 0

-2,5 -5

10

20

а)

30 г, мс

13, мА 1,005 1

0,995 0,99

0

10

20

в)

30 Ь, мс

0

защитой от ОЗЗ статора генератора был установлен в опытную эксплуатацию (Рисунок 4.7) в Филиале АО «Татэнерго» на турбогенератор 0-7 (серия ТВФ-63-2) Казанской ТЭЦ-2 (Приложение Г). Схема сборных шин 4, 5 и 6 секций Казанской ТЭЦ-2 приведена в Приложении А.

а) б)

Рисунок 4.7 - Терминал ЭКРА200, установленный в опытную эксплуатацию на Казанской ТЭЦ-2: а - вид спереди, б - вид сзади

Терминал защиты установлен в панель с испытательными блоками БОх и проходными клеммами ХТх (Рисунок 4.8), через которые измерительные трехфазные токовые цепи терминала подключены к измерительным трансформаторам генератора 0-7 со стороны фазных выводов IР (^ и со стороны нейтрали / ^ ( Ь). Дополнительно к терминалу защиты подводятся цепи напряжения со стороны фазных выводов генератора. Фазные напряжения подаются на входы измерительных органов минимального действия, напряжение нулевой последовательности с разомкнутого треугольника - на вход измерительного

органа максимального действия. Измерительные органы напряжения используются для пуска функции осциллографирования терминала (Таблица 4.1).

Терминал ЭКРА 200

uY(t)

"д(0

tP(í)

iN(t)

Рисунок 4.8 - Однолинейная схема подключения терминала к генератору

Таблица 4.1 - Сигналы осциллографируемые в ходе опытной эксплуатации защиты на Казанской ТЭЦ-2_

Название осциллограммы Название сигнала Описание сигнала Фаза сигнала

Ipa к) Ток со стороны фазных выводов генератора А

Ipb 1?\к) В

Ipc к) С

Ina №( к) Ток со стороны нейтрали генератора А

Inb ¿(Лк) В

Inc Жс)( к) С

dIa 1 (А\к) Дифференциальные токи генератора А

dIb 1[в\к) В

dIc 1 Р( к) С

Панель

А ХТЗ: 1

SG1 Y В ХТЗ:2

С XT3:3

N ХТЗ:4

Н ХТЗ: 5

ЯП? А И ХТЗ: 6

К ХТЗ: 7

Ан ХТ2:1

Вн ХТ2:2

Сн ХТ2:3

SG3 Y Nh ХТ2:4

Ак ХТ2:5 <

Вк ХТ2:6 ■

Ск ХТ2:7

Nk ХТ2:8

Ан ХТ2:9

Вн ХТ2:10

Сн ХТ2:11

SG4 Y Nh ХТ2:12

Ак ХТ2:13 ■

Вк ХТ2:14 -

Ск ХТ2:15

Nk ХТ2:16

Q1

iP(t)

О

Uy(t)

UA(t)

\

G-7

ТВФ-63-2

¿Л/СО (

В ходе опытной эксплуатации были получены осциллограммы нормального режима работы генератора. Из осциллограмм (Рисунок 4.9) видно, что в нормальном режиме работы генератора аварийные составляющие одноименных гармоник дифференциальных токов примерно равны во всех фазах, что подтверждает положения диссертационных исследований, изложенные в главе 3.

Рисунок 4.9 - Осциллограммы нормального режима работы генератора 0-7

Казанской ТЭЦ-2

§ 4.4 Выводы

1. Результаты диссертационной работы внедрены в серийно выпускаемый микропроцессорный терминал многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю статора генератора, выпускаемый ООО НПП «ЭКРА» (Чебоксары) на базе микропроцессорного терминала серии ЭКРА200.

2. Испытания опытного образца устройства защиты генератора от ОЗЗ с активно-адаптивным трактом АЦП подтвердили техническое совершенство предложенного метода. Активно-адаптивный метод распознавания сигналов открывает возможность для разработки высокочувствительных защит генератора от ОЗЗ с широким рабочим диапазоном частот.

3. Опытная эксплуатация на турбогенераторе ТГ-7 Казанской ТЭЦ-2 подтвердила высокие характеристики многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ статора генератора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Научные и практические результаты работы заключаются в следующем:

1. Разработана универсальная модель электрической сети с генераторами, работающими на сборные шины, использующая представление параметров элементов сети и электрических величин в относительных единицах и позволяющая анализировать с единых позиций информационную ценность гармоник тока генератора различной частоты для защит от ОЗЗ.

2. Сформулированы свойства индивидуальности групп гармоник генераторной сети, заключающееся в разделении гармоник на первую, вторую и нулевую группы. Показано, что гармоники разных групп имеют оригинальный характер зависимости амплитуды от места ОЗЗ, благодаря чему информационное содержание гармоник одной группы обогащает информационную ценность гармоник других групп, повышая чувствительность и селективность защиты от ОЗЗ.

3. Разработаны отдельные разделы информационной теории релейной защит генераторов и методика исследования информационных основ алгоритмов защиты от ОЗЗ статора генератора, работающего на сборные шины, позволяющие оценивать эффективность использования информационных сигналов и исследовать с единых позиций основные характеристики алгоритмов защит.

4. Разработаны методические основы применения технологии активно адаптивного распознавания сигналов в защите генератора, работающего на сборные шины. Блок активно-адаптивного распознавания, внедренный в терминал защиты серии ЭКРА200 показал высокую точность (погрешность менее 1%) распознавания слагаемых полигармонического сигнала в условиях его структурной неопределенности и доминирующего фонового сигнала.

5. Разработан алгоритм многопараметрической дифференциальной защиты от ОЗЗ генератора, работающего на сборные шины, основанной на использовании множества гармоник токов сети, обладающей абсолютной селективностью, не имеющей уставок и настроек, зависящих от параметров и режимов сети.

6. Результаты работы используются в ООО НПП «ЭКРА» (Чебоксары) в серийно выпускаемом микропроцессорном терминале многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю статора генератора, реализованном на базе микропроцессорного терминала серии ЭКРА200. Алгоритмы обработки сигналов и многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю статора генератора защищены патентами Российской Федерации.

7. Отдельные разделы информационной теории алгоритмов защит от ОЗЗ статора генератора, разработанные в диссертации, используются в учебном процессе в ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» (г. Чебоксары) при чтении лекций по курсам «Основы интеллектуальной энергетики» направления подготовки бакалавров 13.03.02-1 -«Электроэнергетика и электротехника», «Системы и сети распределенной генерации», «Управляемые системы передачи электроэнергии» направления подготовки магистров 13.04.02 - «Электроэнергетика и электротехника» (Приложение Д).

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АСА - адаптивный структурный анализ;

АЦП - аналого-цифровой преобразователь;

ДГР - дугогасящий реактор;

КЗ - короткое замыкание;

КМ - компонентная модель;

МНК - метод наименьших квадратов;

МШ - модель шума;

МЭЯ - модель эффективного ядра;

ОЗЗ - однофазное замыкание на землю;

ПДЗ - перемежающееся дуговое замыкание;

ПУЭ - правила устройства электроустановок;

РЗА - релейная защита и автоматика;

ФОС - фильтр ортогональный составляющих;

ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;

ЦОС - цифровая обработка сигналов;

ЭДС - электродвижущая сила;

ЭЭС - электроэнергетическая система.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сирота, И.М. Защита от замыканий на землю в электрических системах / И.М. Сирота. - Киев: Издательство АН УССР. - 1955. - 209 с.

2. Кискачи, В.М. Расчет минимального уровня высших гармоник при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью / В.М. Кискачи // Труды ВНИИЭ. Вып. 26. - М.: Энергия, 1966. - С. 89-105.

3. Кискачи, В.М. Селективность сигнализации замыканий на землю с использованием высших гармоник токов нулевой последовательности / В.М. Кискачи // Электричество. - 1967. - №9. - С. 24-30.

4. Кискачи, В.М. Использование гармоник э.д.с. генераторов энергоблоков при выполнении защиты от замыканий на землю / В.М. Кискачи // Электричество. - 1974. - №2. - С. 24-29.

5. Schlake, R.L. Performance of third harmonic ground fault protection schemes for generator stator windings. / R.L. Schlake, G.W. Buckley, G. McPherson // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. - July 1981. - Vol. PAS-100. -Issue 7. - P. 3195-3202.

6. Хуторецкий, Г.М. Проектирование турбогенераторов. / Г.М. Хуторецкий, М.И. Токов, Е.В. Толвинская - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 204 с.

7. Кискачи, В.М. Новые направления выполнения селективной защиты от однофазных замыканий на землю генераторов и сетей 6-35 кВ / В.М. Кискачи // Электрические станции. - 1994. - №10. - С. 10-15.

8. Шуин, В.А. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ / В.А. Шуин, А.В. Гусенков. - М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик»,

2001. - 103 с.

9. Кискачи, В.В. Защита без зоны нечувствительности от однофазных замыканий на землю в обмотке статора генераторов, работающих на сборные шины. Учебно-методическое пособие / В.В. Кискачи. - М.: ИПКгосслужбы,

2002. - 68 с.

10. Алексеев, В.Г. Токовая защита ЗГНП-4.2 от замыканий на землю в обмотке статора генератора, работающего на сборные шины / В.Г. Алексеев // Электрические станции. - 2006. - №2. - С. 51-56.

11. Щедрин, В.А. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах / В.А. Щедрин. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. унта, 2007. - 422 с.

12. Солдатов, А.В. Исследование поведения традиционных релейных защит генератора в режиме частотно-тиристорного пуска / А.В. Солдатов // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 7 Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2007. - С.231-233.

13. Солдатов, А.В. Измерение частоты в реальном времени в цифровых устройствах релейной защиты / А.В. Солдатов // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 7 Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2007. - С.234-235.

14. Солдатов, А.В. Исследование алгоритма измерения частоты энергосистемы с применением адаптивного фильтра Фурье / А.В. Солдатов // Труды академии электротехнических наук Чувашской республики. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2007. - №2. - С. 81-85.

15. Правила устройства электроустановок - 7-е издание. - СПб. : Изд-во ДЕАН, 2008. - 701 с.

16. Наумов, В.А. Аппаратно-программный комплекс для исследования алгоритмов цифровых устройств релейной защиты и автоматики / В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. -2008. - Спецвыпуск. - С. 71-72.

17. Вайнштейн, Р.А. Защита от замыканий на землю в обмотке статора генераторов на электростанциях ОЭС Сибири / Р.А. Вайнштейн [и др.] // Электрические станции. - 2009. - №12. - С.26-30.

18. Глазырин, В.Е. Расчет уставок микропроцессорной релейной защиты блока генератор-трансформатор: учеб. пособие / В.Е. Глазырин, А.И. Шалин. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2009. - 130 с.

19. Антонов, В.И. Алгоритмы Фурье для быстродействующих цифровых защит / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // РЕЛАВЭКСПО-2012: Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем России: Сб. тез. и докл. междунар. науч.-практ. конф. и выставки. - Чебоксары, 2012. - С. 75-76.

20. Антонов, В.И. Обработка сигнала с высокой частотой дискретизации в цифровой релейной защите и автоматике / В.И. Антонов, В.А. Наумов,

A.В. Солдатов [и др.] // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: Сб. науч. труд. НПП «ЭКРА». Выпуск 2. - Чебоксары: РИЦ "СРЗАУ", 2013. - С. 12-21.

21. ГОСТ 32144-2013 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - 2013.

22. Иванов, Н.Г. Оценка частоты сети в цифровых системах РЗА по переходу через нуль: характеристики точности / Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов [и др.] // Релейная защита и автоматизация. - 2013. - №4. - С. 22-25.

23. Антонов, В.И. Адаптивный структурный анализ входных сигналов цифровой релейной защиты и автоматики / В.И. Антонов, А.М. Наумов,

B.А. Наумов, А.И. Фомин, А.В. Солдатов // Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: Сб. докл. 4-ой междунар. науч.-техн. конф., 3-7 июня 2013 - Екатеринбург, 2013. - Доклад С. 1.1-6. - С.1-8.

24. Наумов, В.А. Особенности реализации защит генераторов-двигателей ГАЭС / В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Диспетчеризация в электроэнергетике: проблемы и перспективы: Матер. докл. 7-ой открытой молодеж. науч.-практ. конф. / под общ. ред. канд. техн. наук, проф. Э.Ю. Абдуллазянова. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2013. - С. 36-41.

25. Антонов, В.И. Новый метод декомпозиции сигналов электроэнергетических систем по собственным модам / В.И. Антонов, А.А. Ильин, А.И. Фомин, А.В. Солдатов // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 10-й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2013. - С.73-79.

26. Пат. 2536857 Российская Федерация, МПК H02H 3/38. Способ выделения слагаемой электрической величины / В.И. Антонов, В.А. Наумов,

A.В. Солдатов, А.И. Фомин, А.А. Ильин; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». - №2013128333/07; заявл. 20.06.2013; опубл. 27.12.2014, Бюл. № 36.

27. Романов, Ю.В. Цифровая защита от замыканий на землю в обмотке статора синхронного генератора, работающего на сборные шины / Ю.В. Романов // Релейщик. - 2014. - №4. - С.4-7.

28. Антонов, В.И. Фундаментальные свойства эффективных структурных моделей тока короткого замыкания электрической сети / В.И. Антонов,

B.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: Сб. науч. труд. НПП «ЭКРА». Выпуск 3. - Чебоксары: РИЦ "СРЗАУ", 2014. - С. 18-29.

29. Антонов, В.И. Оценка гармоники электрической величины на фоне преобладающего гармонического спектра шума / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Электричество. - 2014. - №5. - С. 29-33.

30. Солдатов, А.В. Особенности реализации защит от замыканий на землю в электрической сети с широким диапазоном изменения частоты / А.В. Солдатов [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Матер. 9-й Всерос. научн.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш ун-та, 2014 -

C.242-245.

31. Антонов, В.И. Общие закономерности фильтров ортогональных составляющих электрического сигнала / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Матер. 9-й Всерос. научн.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш ун-та, 2014 - С.238-240.

32. Пат. 2540267 Российская Федерация, МПК G01R 31/01, G01R 31/08, G01R 31/327, H02H 3/16, H02H 3/26. Способ определения интервалов однородности электрической величины / В.И. Антонов, В.А. Наумов,

А.В. Солдатов, А.Г. Шленский, В.М. Шевцов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». - №2013139772/07; заявл. 27.08.2013; опубл. 10.02.2015, Бюл. № 4.

33. Пат. 2556864 Российская Федерация, МПК H02 H 3/40. Способ определения ортогональных составляющих гармоники периодической электрической величины / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов,

A.И. Фомин; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». -№2014106474/07; заявл. 20.02.2014; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.

34. Пат. 2564536 Российская Федерация, МПК H02H 3/40. Способ выделения слабой слагаемой электрической величины / В.И. Антонов,

B.А. Наумов, А.В. Солдатов, Н.Г. Иванов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». - №2014125935/07; заявл. 26.06.2014; опубл. 10.10.2015, Бюл. № 28.

35. Blanquez, F.R. On-line stator ground-fault location method for synchronous generators based on 100% stator low-frequency injection protection / F.R. Blanquez,

C.A. Platero, E. Rebollo, F. Blazquez // Electric Power Systems Research. - 2015. -№125. - P.34-44.

36. Антонов, В.И. Адаптивный структурный анализ входных сигналов цифровой релейной защиты и автоматики / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.И. Фомин, А.В. Солдатов // Электротехника. - 2015. - №7. - С. 28-35.

37. Antonov, V.I. Adaptive structural analysis of input signals of digital and relay protection and automation / V.I. Antonov, V.A. Naumov, A.I. Fomin, and A.V. Soldatov // Russian Electrical Engineering. - 2015. - Vol. 86(7). - P. 391-397. -ISSN: 1068-3712. - DOI: 10.3103/S1068371215070032.

38. Антонов, В.И. Лестничная декомпозиция сигналов - эффективный метод структурного анализа входных сигналов цифровой релейной защиты и автоматики / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.А. Ильин, А.В. Солдатов [и др.] //

Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем: Сб. докл. 5-ой междунар. науч.-техн. конф. - Сочи, 2015. - Доклад С.1.2-3. - С. 13-14.

39. Антонов, В.И. Метод повышения эффективности структурных моделей входных сигналов релейной защиты и автоматики / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 11-й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2015. - С.154-165.

40. Солдатов, А.В. Высшие гармоники тока синхронного генератора как информационные сигналы релейной защиты / А.В. Солдатов [и др.] // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 11 -й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2015. - С.380-385.

41. Солдатов, А.В. Токи высших гармоник в генераторной сети при однофазных замыканиях на землю / А.В. Солдатов [и др.] // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 11 -й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2015. - С.375-379.

42. Антонов, В.И. Измерительные органы мощности для цифровой релейной защиты и автоматики: характеристики точности / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.]. // Релейная защита и автоматизация. - 2015. -№4(21). - С. 52-56.

43. Антонов, В.И. Общие начала теории фильтров ортогональных составляющих / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов [и др.] // Релейная защита и автоматизация. - 2016. - №1(22). - С. 16-25.

44. Солдатов, А.В. Информационный базис защиты генератора от однофазных замыканий статора на землю с контролем высших гармоник дифференциального тока / А.В. Солдатов [и др.] // Релейная защита и автоматизация. - 2016. - №3(24). - С. 12-20.

45. Антонов, В.И. Структурный анализ сигналов в среде Simulink / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов [и др.] //

Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Матер. 10-й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2016. - С. 229-232.

46. Антонов, В.И. Точность оценки симметричных составляющих электрических величин в системах релейной защиты и автоматики / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Матер. 10-й Всерос. науч.-техн. конф. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2016. - С. 232-240.

47. Антонов, В.И. Адаптивное распознавание неразличимой информационной слагаемой на фоне преобладающих составляющих сигнала. / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике: Матер. 10-й Всерос. науч.-техн. конф. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2016. - С. 241-243.

48. Антонов, В.И. Методы настройки адаптивных структурных моделей сигналов аварийных режимов электрической сети / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: Сборник научных трудов НПП «ЭКРА». Выпуск 5. - Чебоксары: РИЦ "СРЗАУ",

2016. - С. 7-44.

49. Антонов, В.И. Характеристики методов настройки адаптивных структурных моделей аварийных сигналов электрической сети / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов // Релейная защита и автоматизация. -

2017. - №1(26). - С. 23-30.

50. Антонов, В.И. Фильтры симметричных составляющих с широким рабочим диапазоном частот для цифровой релейной защиты / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 12 Всерос. науч.-техн. конф. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2017. - С.388-391.

51. Антонов, В.И. Новый способ выявления момента изменения режима электрической сети / В.И. Антонов, В.А. Наумов, В.С. Петров, А.В. Солдатов [и др.] // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: Матер. 12-й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары, 2017. - С. 382-385.

52. Антонов, В.И. Распознавание информационного образа электрического сигнала в условиях его структурной неопределенности / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Д.Е. Васильева, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов [и др.] // Релейная защита и автоматизация. - 2017. - №4(29). - С. 42-48.

53. Дмитренко, А.М. О расчете токов небаланса дифференциальных защит трансформаторов с использованием обобщенных параметров трансформаторов тока / А.М. Дмитренко, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Электроэнергетика глазами молодежи - 2017: матер. 8-й междунар. науч.-техн. конф. Самара, 02-06 окт. 2017. - Т. 1- С. 397-400.

54. Пат. 2653150 Российская Федерация, МПК G01R 29/26. Способ распознавания информационного образа электрического сигнала / В.И. Антонов, В.А. Наумов, Д.Е. Васильева, А.В. Солдатов, Н.Г. Иванов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». - №2017118743; заявл. 29.05.2017; опубл. 07.05.2018, Бюл. № 13.

55. Пат. 2658645 Российская Федерация, МПК H02H 7/06, H02H 3/28. Способ защиты генератора от замыканий на землю / А.В. Солдатов, В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.Г. Иванов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». - №2017115528; заявл. 02.05.2017; опубл. 22.06.2018, Бюл. № 18.

56. Антонов, В.И. Распознавание слабых гармонических составляющих сигналов в защите генератора от однофазного замыкания на землю / В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Электрические станции. -2018. - №1. - С. 52-55.

57. Antonov, V.I. Recognition of Weak Harmonic Signal Components in Generator Protection Against Single-Phase Earth Fault / V.I. Antonov, V.A. Naumov, A.V. Soldatov [и др.] // Power Technology and Engineering. - 2018. - Vol. 52, No. 2. -P. 231-234. - ISSN: 1570-145X. - DOI 10.1007/s10749-018-0937-x.

58. Антонов В.И. Адаптивный структурный анализ электрических сигналов: теория и ее приложения в интеллектуальной электроэнергетике / В.И. Антонов. -Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. - 2018. - 334 с.

59. Солдатов, А.В. Информационные основы алгоритмов защит от однофазных замыканий на землю генератора, работающего на сборные шины. Часть I. Универсальная модель сети. / А.В. Солдатов [и др.] // Электрические станции. - 2019. - № 1. - С. 45-51.

60. Soldatov, A.V. Information bases of protection algorithms for single-phase ground fault of a generator operating in parallel on busbars. Part I. Universal model of a network. / A.V. Soldatov [et al.] // Power Technology and Engineering. - 2019. -Vol. 53. - No. 2. - P. 233-239. - DOI 10.1007/s10749-019-01065-1.

61. Солдатов, А.В. Информационные основы алгоритмов защит от однофазных замыканий на землю генератора, работающего на сборные шины. Часть II. Исследование информационных основ алгоритмов, в которых используются составляющие нулевой последовательности. / А.В. Солдатов [и др.] // Электрические станции. - 2019. - № 2. - С.37-42.

62. Soldatov, A.V. Information bases of protection algorithms against singlephase ground faults of a generator operating on busbars. Part II. Study of information bases of algorithms in which null-sequence components are used. A.V. Soldatov [et al.] // Power Technology and Engineering. - 2019. - Vol. 53, No. 3. - P. 360-365. -ISSN: 1570-145X. - DOI 10.1007/s10749-019-01085-x.

63. Солдатов, А.В. Информационные основы алгоритмов защит от однофазных замыканий на землю генератора, работающего на сборные шины. Часть III. Исследование информационных основ алгоритмов, использующих высшие гармоники тока. / А.В. Солдатов [и др.] // Электрические станции. -2019. - № 3. - С 38-44.

64. Soldatov, A.V. Information bases of algorithms for protecting a generator operating on busbars from single-phase-to-ground faults. Part III. Investigation of the information bases of algorithms controlling higher current harmonics. A.V. Soldatov [et

al.] // Power Technology and Engineering. - 2019. - Vol. 53, No. 4. - P. 496-502. -ISSN: 1570-145X. - DOI 10.1007/s10749-019-01105-w.

65. Кудряшова, М.Н. Преобразования сигналов в алгоритмах выявления перемежающегося дугового замыкания в электрической сети. / М.Н. Кудряшова, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Сборник докладов научно-технической конференции молодых специалистов «РЕЛАВЭКСПО - 2019». - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2019. - С. 38-42.

66. Степанова, Д.А. Оптимальные фильтры ортогональных составляющих для различных задач релейной защиты и автоматики. / Д.А. Степанова, Н.Г. Иванов, А.В. Солдатов // Сборник докладов научно-технической конференции молодых специалистов «РЕЛАВЭКСПО - 2019». - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2019. - С. 42-50.

67. Наумов, В.А. Мониторинг частоты в цифровых системах релейной защиты и автоматики на основе фильтров ортогональных составляющих. / В.А. Наумов, А.В. Солдатов, Н.Г. Иванов, А.В. Глазырин // Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем: материалы 13-й Всерос. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2019. - С. 337-342.

68. Воробьев, Е.С. Функциональная совместимость устройств РЗА мультивендорных цифровых подстанций. / Е.С. Воробьев, В.И. Антонов, В.А. Наумов, Н.А. Дони, А.В. Солдатов // Релейная защита и автоматизация. -2019. - №4(37). - С. 42-45.

69. Пат. 2716235 Российская Федерация, МПК H02H 3/16 (2006.01), СПК H02H 3/16 (2019.08); G01R 31/02 (2019.08). Способ формирования контролируемого сигнала для цифровой защиты от замыканий на землю при перемежающемся дуговом замыкании / М.Н. Кудряшова, В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов, Н.Г. Иванов; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ЭКРА». - №2019134983; заявл. 31.10.2019; опубл. 10.03.2020, Бюл. № 7.

70. Кудряшова, М.Н. Новые методы повышения устойчивости функционирования защит от перемежающихся дуговых замыканий. /

М.Н. Кудряшова, В.И. Антонов, А.В. Солдатов [и др.] // Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности: материалы III Междун. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2019. - С. 184-187.

71. Воробьев, Е.С. Цифровизация энергообъектов: задачи и их решения. / Е.С. Воробьев, В.А. Наумов, В.И. Антонов, А.В. Солдатов [и др.] // Проблемы и перспективы развития энергетики, электротехники и энергоэффективности: материалы III Междун. науч.-техн. конф. - Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2019. - С. 267-272.

72. Солдатов, А.В. Информационные основы многопараметрической дифференциальной защиты от однофазных замыканий на землю генератора, работающего на сборные шины. / А.В. Солдатов, В.А. Наумов, В.И. Антонов // Электрические станции. - 2019. - № 10. - С. 22-29.

73. Soldatov, A.V. Informational fundamentals of the multiparameter differential protection of busbar generators against single line-to-ground faults. / A.V. Soldatov, V.A. Naumov, V.I. Antonov // Power Technology and Engineering. - May 2020. - Vol. 54, No. 1. - P. 111-118. - ISSN: 1570-145X. - DOI: 10.1007/s10749-020-01177-z.

74. Солдатов, А.В. Автоматизированный мониторинг и анализ функционирования релейной защиты и автоматики. / А.В. Солдатов, В.А. Наумов, В.М. Яндуганов, А.Н. Мамин // Релейная защита и автоматизация. - 2020. - № 4 (40). - С. 50-56.

75. Antonov, V.I. Fundamental Principles of Smart Protection Device. / V.I. Antonov, V.A. Naumov, A.V. Soldatov, D.A. Stepanova // 2020 Ural Smart Energy Conference (USEC). - Ekaterinburg, Russia, 13-15 Nov. 2020. - P. 130-133. - DOI: 10.1109/USEC50097.2020.9281227.

76. Воробьев, Е.С. Принципы управления размерностью структурных моделей электрических сигналов интеллектуальной энергетики. / Е.С. Воробьев, В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов, Н.Г. Иванов // Релейная защита и автоматизация. - 2021. - №1(42). - С. 20-27.

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение А

Пример расчета параметров схемы замещения для 4, 5 и 6 секции шин

Казанской ТЭЦ-2

S-1t

Т-7/

ТЫ-6.

л)

S-3

Т-9(к

Ь-6

ТЫ-1

П П П П Г\ ПП Г! П П

Б-Г 0-7

4 с. ГРУ-10 кВ

I

и и и

и

и

5

>о>г) кУО

ТЫ-7 0-8

Б-2

0-9

Б-3

/

5 с. ГРУ-10 кВ

6 с. ГРУ-10 кВ

Рисунок А.1 - Схема сборных шин 4, 5 и 6 секций Казанской ТЭЦ-2: 0-7 - 0-9 -

генераторы; Т-7 - Т-9 - силовые трансформаторы; ТЫ-1, ТЫ-6, ТЫ-7, ТЫ--10, ТЫ-11 - нейтралеобразующие трансформаторы; Я-1, Я-2 - токоограничивающие реакторы; Ь-3 - Ь-6 - дугогасящие реакторы; Б-1, Б-2, Б-3 - эквивалентированная нагрузка 4, 5, и 6 секции соответственно; S-1 - S-3 эквивалентные источники

внешней электрической сети

Приведем пример построения универсальной модели для Казанской ТЭЦ-2 (Рисунок А.1), параметры оборудования 4-й, 5-й и 6-й секций которой сведены в Таблицы А.1 - А.5

Эквивалентная индуктивность всех включенных дугогасящих катушек в режиме работы с одним генератором 0-7 минимальна, когда емкость эквивалентной нагрузки сети максимальна. Из Таблицы А.3 следует, что =

0,0608 Гн. Тогда емкость фазы сети

С,

= Су-Сг =

1

- Сс = 55,3 мкФ.

(А.1)

тШ

Согласно (1.7) максимальное значение относительной проводимости кв

равно

к

С

В,тах

Втах

~сГ

= 276,8-

(А.2)

Значение коэффициентов кв и кЕ рассчитываются по выражениям (1.5) и (1.6) в зависимости от количества работающих генераторов.

Значения параметров схемы замещения сведены в Таблицу А.6. Результаты расчета уровня гармоник ЭДС представлены в Таблице А.7.

Таблица А.1 - Параметры генераторов

Обозначение Марка ^ном, МВА Uном, кВ Я, мОм X*, о.е. ь*, мГн С, мкФ q а, град. в

0-7 ТВФ-63-2 78,75 10,5 0,80 2,19 2,2 9,804 0,2 12 54,8 0,833

0-8, 0-9 ТВФ-60-2 75 10,5 0,80 4,34 1,7 7,955 0,21 12 54,8 0,833

^ном - номинальная полная мощность; ином - номинальное напряжение; Я - активное сопротивление; X* (Ь*) -синхронное индуктивное сопротивление (индуктивность) по продольной оси; С - емкость на фазу; q - число пазов на полюс и фазу; а - половина угловой длины, на которой располагается обмотка возбуждения; в -относительный шаг обмотки по отношению к полюсному делению.

Таблица А.2 - Параметры силовых трансформаторов

Обозначение Марка ^ном, МВА Uном.нн, кВ ЛРк, кВт иК, % Ят, мОм Ьт, мГн

Т-7, Т-9 ТРДН-63000 63 10,5 245 10 6,806 0,557

Т-8 ТРДН-63000 63 10,5 275,38 10,87 7,649 0,605

^ном - номинальная полная мощность; ином.нн - номинальное напряжение стороны низшего напряжения; ЛРк -потери активной мощности короткого замыкания; ик - напряжение короткого замыкания; Ят - активное сопротивление; Ьт - индуктивность.

Таблица А.3 - Параметры дугогасящих реакторов

Обозначение Марка ^жм кВА Uном, кВ -^ком^ А Ь, Гн

Ь-3 ЗРОМ-300/10 300 10 25-50 0,3676- -0,7351

Ь-4 ЗРОМ-500/10 500 10 50-100 0,1838- -0,3676

Ь-5,Ь-6 РДМР-485/10 485 10,5 10-80 0,2412- -1,9297

^ном - номинальная полная мощность; ином - номинальное напряжение; /комп - максимальный ток компенсации; Ь - индуктивность.

Таблица А.4 - Параметры нейтралеобразующих трансформаторов

Обозначение Марка ^ном, МВА Uном, кВ ДРк, кВт ик, % Кт, Ом Ьт, мГн

т-1 ТМПС-250/10 0,25 10,5 2,84 4,5 5,010 63,169

TN-6 ТМ-5600/35 5,6 10,5 41 8 0,144 5,013

TN-7 ТДНС-16000/20000 16 10,5 81 12 0,035 2,632

Ш-10, 7Ж-11 ТД-10000/35 10 10,5 93,6 10 0,103 3,509

^ном - номинальная полная мощность; ином - номинальное напряжение стороны низшего напряжения; ДРк -потери активной мощности короткого замыкания; ик - напряжение короткого замыкания; Кт - активное сопротивление; Ьт - индуктивность.

Таблица А.5 - Параметры токоограничивающих реакторов

Обозначение Марка бном, МВАр ^Лгем кВ Ь, мГн

К-1 РТСТ-10 50 10 6,366

К-2 РТСТ-10 42 10 7,579

бном - номинальная реактивная мощность; ином - номинальное напряжение; Ь - индуктивность.

Таблица А.6 - Параметры схемы замещения при различном числе генераторов

Работающие на сборные шины генераторы ко кк кв кк

0-7 0 0

0-7 и 0-8 1,23 1,05 0-276,8 1

0-7, 0-8 и 0-9 2,47 2,1

Таблица А.7 - Относительный уровень ЭДС гармоник генераторов

V 1 3 5 7 9 11 13 15

р* 1,0 0,017953 0,002638 0,000387 0,001843 0,000848 0,00008 0,000559

Приложение Б

Высшие гармоники тока генератора, работающего на сборные шины

В Таблицах Б.1 - Б.4 приведены выражения для расчета относительных значений гармоник токов генератора в нормальном режиме, а также в режимах внутреннего и внешнего ОЗЗ защищаемого генератора. За базисное значение у-й гармоники тока ¡ь^^ принимается комплексное действующее значение собственного емкостного тока защищаемого генератора в особой фазе / на соответствующей гармонике (1.12).

(х)

Приняты следующие обозначения: - комплексное значение v-й

(х)

гармоники тока в фазе х около нейтрали защищаемого генератора; -

комплексное значение v-й гармоники дифференциального тока фазы х защищаемого генератора; х может принимать несколько значений: / = А, В, С -обозначение особой фазы, о = А, В, С - обозначение смежных фаз, / Ф о, в = 0 -обозначение симметричной составляющей нулевой последовательности.

Таблица Б.1 - Относительные значения токов нормального режима_

х Токи в нейтральных выводах (х) Дифференциальные токи

0 0 е(0) 1 (! + КЕ) ] _ (1 + кЕ + кв)(1-кК1У)_

Г (¿»-^{УЕ + кв+^Ц^ -(€(Г)-€(°))1 + 1(°) Ёл ) 2+ ±А,У

Таблица Б.2 - Относительные значения токов при ОЗЗ в нейтрали защищаемого генератора (К2)__

х Токи в нейтральных выводах (х) Дифференциальные токи Ц^

0 {(1 + кЕ + кв)(1 - кПу) -1-кЕ] е(0) 2

Г е(п 2

Таблица Б.3 - Относительные значения токов при внутреннем ОЗЗ (К1)

о

Токи в нейтральных выводах /

(у)

Дифференциальные токи /ду;

(е® - Г^У) (1 + кв + кв)(1 - кВЛ,) -

а

[(¿0) - Ус^) (1 + ^ + кв)(1 - кк„) -

кР\1 1 + кг

2

1 к

1 + к

+

о

(/) -V

~ 3(1+ ко)

+

2 • -^в ~

еУ)к0(1-2Гс)2

1+ к

+

/

-2 [(¿0) - (1 + кв + кв)(1 - кя^) -

(0) Л кЛ1 (1 + ко -7ско) у (2 + 2 )] 1 + кп +

+

(в<л-£<0))

- е(л

1 кв

2 + + кв + Хв/у к0(1-2кс)2

1

1+ к

3 (¿0) - Кс^) (1 + кв + кв)(1 - -

3(1 +ко)

о

1

Таблица Б.4 - Относительные значения токов при внешних ОЗЗ (КЗ)

X (у) Токи в нейтральных выводах Дифференциальные токи

0 0 -(-V0)-27в-Vr))1

а [(^-Кв^а + кв + кв^-к +(£Vff)-£V0))[! + кf + кв+Iв,v Ч (0)/1 кя\1 ^ ^ (2+2)]1 + ко + 1 (Г)кв(1-2Гв)2 1 + ко ^2 3(1+ ко)

/ -2 [(^-К^а + кя + кв)^-+ (¿/)-¿0))[! + |+кв+Ъ,v к ) Р(0) (1 +кв)] + ^ (2+ 2 )]1 + ко + 1 , (1-2Кв)2 1 + ко ' ^ 3(1 + ко) -(вV/)-27в,V/))!

Приложение В

Акт о внедрении алгоритма защиты в цифровой терминал серии ЭКРА200

Приложение Г Акт о внедрении защиты в опытную эксплуатацию