Динамические свойства устройств релейной защиты: электромеханическая элементная база
д.т.н. Булычев А.В., Осипова В.С.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия,
Грибков М.А.,
ПАО «Россети Московский регион», г. Москва, Россия,
Шалимов А.С.,
ООО НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: предложена методика оценки динамических свойств электромеханических измерительных реле для релейной защиты. Методика основана на представлении реле в виде сложного динамического звена при стандартизованном входном воздействии. Показано, что заданная идеальная функциональная связь между входом и выходом реле во времени искажается и возникает динамическая погрешность. Интегральное значение этой погрешности уменьшается по мере увеличения времени наблюдения за сигналом. При времени срабатывания защиты менее 0,1 секунды динамическая погрешность может достигать 15-­20%, что в большинстве случаев неприемлемо.

Ключевые слова: динамика, реле, динамическая погрешность, релейная защита, инерционность реле.

Dynamic properties of relay protection devices: electromechanical element base
D.Sc. Bulychev A.V.,Osipova V.S.,
«NPP Bresler» LLC,Cheboksary, Russia,
Gribkov M.A.,
PJSC «Rosseti Moscow Region», Moscow, Russia,
Shalimov A.S.,
SPE «Dynamics»,Cheboksary, Russia.

Abstract: a method for evaluating the dynamic properties of electromechanical measuring relays for relay protection is proposed. The technique is based on the representation of a relay in the form of a complex dynamic link with a standardized input effect. It is shown that a given ideal functional relationship between the input and output of the relay is distorted in time and a dynamic error occurs. The integral value of this error decreases as the time of observation of the signal increases. When the protection response time is less than 0.1 seconds, the dynamic error can reach 15­-20%, which in most cases is not acceptable.

Keywords: dynamics, relay, dynamic error, relay protection, relay inertia.

Дуговые защиты высоковольтных электроустановок. Возможные пути совершенствования
д.т.н. Нагай В.И., к.т.н. Сарры С.В., к.т.н. Нагай И.В., Украинцев А.В.,
Южно­Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова,
г. Новочеркасск, Россия.

Аннотация: рассмотрены информационные признаки внутренних повреждений электроустановок корпусной конструкции – комплектных распределительных устройств (КРУ) напряжением 6­-10 кВ, обеспечивающих возможность построения быстродействующих релейных защит (РЗ) от дуговых коротких замыканий (КЗ) и однофазных дуговых замыканий на землю. Выполнен анализ алгоритмов функционирования с позиции технического совершенства РЗ (селективность, быстродействие, чувствительность). Рассмотрены возможные варианты построения дуговых защит на основе локальных, групповых и централизованных устройств. Переход от локальных устройств дуговых защит ячеек КРУ к централизованным и групповым микропроцессорным системам позволяет снизить удельную стоимость дуговой защиты КРУ. Предложены алгоритмы функционирования дуговых защит с контролем параметров дополнительных информационных признаков, позволяющих минимизировать аппаратные затраты и объем выполняемых работ при монтаже и наладке дуговых защит в условиях эксплуатации.

Ключевые слова: информационные признаки дуговых повреждений в высоковольтных электроустановках корпусной конструкции, быстродействующая дуговая защита.

Arc protection of high-voltage electrical installations. Possible ways to improve
D.Sc. Nagay V.I., Ph.D. Sarry S.V., Ph.D. Nagay I.V., Ukraintsev A.V.,
Platov South­Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia.

Abstract: the information signs of internal damages of electrical installations of the hull structure ­ complete switchgear with (CSG) a voltage of 6-­10 kV, which provide the possibility of building high­speed relay protection (RP) against arc short circuits (SC) and single­phase arc faults to the ground, are considered. The analysis of functioning algorithms from the position of RP technical perfection (selectivity, speed, sensitivity) is carried out. Possible options for constructing arc protection based on local, group and centralized devices are considered. The transition from local devices for arc protection of cells of CSG to centralized and group microprocessor systems allows reducing the unit cost of arc protection of CSG. The algorithms of arc protection functioning with the control of parameters of additional information features, which allow minimizing hardware costs and the amount of work performed during installation and adjustment of arc protection under operating conditions, are considered.

Keywords: information signs of arc faults in high­voltage electrical installations of hull structure, fast­acting arc protection.

Особенности цифровых дистанционных защит при отклонениях частоты
д.т.н. Булычев А.В.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия,
Шалимов А.С.,
ООО «НПП «Динамика», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: исследуется вопрос согласования характеристик срабатывания цифровых дистанционных защит смежных элементов электроэнергетической системы на основе алгоритмов, построенных на решении дифференциального уравнения, описывающего защищаемый объект, и вычисления параметров векторов на основе дискретного преобразования Фурье в условиях отклонения промышленной частоты.

Ключевые слова: дистанционная защита, цифровые измерительные органы, отклонение частоты, тестирование.

Features of digital distance protection in frequency deviations
D.Sc. Bulychev A.V.,
«NPP Bresler» LLC, Cheboksary, Russia,
Shalimov A.S.,
SPE «Dynamics» LLC, Cheboksary, Russia.

Abstract: this paper analysis the coordination of digital distance protection settings of adjacent elements of the electric power system based on the fault loop equations and discrete Fourier transform, under conditions of industrial frequency deviation.

Keywords: distance protection, digital measuring elements, frequency deviations, protection testing.

Анализ устойчивости функционирования дифференциальной защиты генератора при соединении обмоток статора в треугольник
к.т.н. Осинцев А.А.,
Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), г. Новосибирск, Россия.

Аннотация: длительное существование апериодической составляющей в токе короткого замыкания может приводить к существенному искажению сигналов в токовых цепях релейной защиты (из-­за насыщения трансформаторов тока), что, как следствие, оказывает сильное влияние на устойчивость их функционирования. Но каков эффект этого влияния? Приведет ли это к нарушению селективности и быстродействию устройств защиты? Для ответа на эти вопросы зачастую бывает недостаточна оценка времени до насыщения, а такие технические мероприятия, как покупка нового трансформатора тока, более совершенной защиты, увеличение сечения контрольного кабеля, требуют финансовых и временных затрат. В данной статье на примере дифференциальной защиты генератора показывается, что небольшая корректировка выходной логики защиты позволяет исключить отказы в функционировании защиты даже при малом времени до насыщения трансформаторов тока.

Ключевые слова: дифференциальная защита, генератор, трансформатор тока, время до насыщения, устойчивость функционирования.

Analysis of the differential generator protection operation stability with the delta stator winding connection scheme
Ph.D. Osintsev A.A.,
Novosibirsk State Technical University (NSTU), Novosibirsk, Russia.

Abstract: if there is an aperiodic component in the short­circuit current for a long time, then this can lead to a significant distortion of the signals in the current circuits of the relay protection (due to saturation of the current transformers). This has a strong impact on the stability of the functioning of the protection. But what is the effect of this influence? Will this lead to a violation of the selectivity and speed of protection devices? To answer these questions, it is often not enough to estimate the time to saturation, and such technical measures as the purchase of a new CT, better protection, and an increase in the cross section of the control cable require financial and time costs. In this article, using the example of generator differential protection, it is shown that a small adjustment of the protection output logic makes it possible to eliminate failures in the functioning of the protection even at short times to saturation of the current transformers.

Keywords: differential protection, generator, current transformer, time to saturation, operation stability.

Выбор параметров срабатывания защит от однофазных замыканий на землю в распределительных сетях при разных режимах нейтрали
д.т.н. Булычев А.В.,
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары, Россия

Аннотация: рассмотрена методика выбора параметров срабатывания и оценки чувствительности защит от однофазных замыканий на землю при разных режимах нейтрали. Выбор параметров срабатывания защит основан на отстройке от максимальных режимов, а оценка чувствительности защит – на проверке возможности срабатывания защит при наиболее неблагоприятных условиях. Показано, что чувствительность токовых защит от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью существенно зависит от суммарного емкостного тока сети в целом и снижается при уменьшении этой емкости. При резистивном заземлении нейтрали сети чувствительность защит во многом зависит от проводимости электрической связи между заземляющим устройством питающей подстанции и возможной точкой однофазного замыкания на землю. Показано, что в условиях, когда обратным проводником является только земля, приемлемая чувствительность защит не обеспечивается.

Ключевые слова: релейная защита, однофазные замыкания на землю, ток срабатывания, чувствительность защиты.

Selection of parameters for triggering protections against single-phase earth faults in distribution networks under different neutral modes
D.Sc. Bulychev A.V.,
«NPP Bresler» LLC,Cheboksary, Russia.

Abstract: the method of selecting the response parameters and assessing the sensitivity of protections against single­phase earth faults under different neutral modes is considered. The choice of the protection response parameters is based on detuning from the maximum modes, and the assessment of the sensitivity of the protections is based on checking the possibility of triggering the protections under the most unfavorable conditions. It is shown that the sensitivity of current protections against single­phase earth faults in networks with an isolated neutral significantly depends on the total capacitive current of the network as a whole, and decreases with a decrease in this capacity. With resistive grounding of the neutral of the network, the sensitivity of the protection largely depends on the conductivity of the electrical connection between the grounding device of the supply substation and the possible point of a single­phase earth fault. It is shown that in conditions when the reverse conductor is only the earth, the acceptable sensitivity of protection is not provided.

Keywords: relay protection, single­phase earth faults, tripping current, protection sensitivity.

Согласование передатчика ВЧ аппаратуры и ВЧ трактов по воздушным ЛЭП
к.т.н. Шкарин Ю.П.,
АО «Институт «Энергосетьпроект»,г. Москва, Россия,
к.т.н. Харламов В.А.,
ООО «Юнител Инжиниринг»,г. Москва, Россия.

Аннотация: в статье рассмотрено согласование передатчика высокочастотной аппаратуры и высокочастотных трактов по воздушным линиям электропередачи. Приведены способы улучшения данного согласования и проведена оценка их эффективности.

Ключевые слова: высокочастотный тракт, высокочастотная аппаратура, воздушная линия электропередачи, входное сопротивление, затухание несогласованности, фильтр присоединения, согласующий трансформатор, аттенюатор.

Matching the PLC equipment transmitter and HF paths along overhead power lines
Ph.D. Shkarin Y.P.,
JSC Institut Energosetproject, Moscow, Russia,
Ph.D. Kharlamov V.A.,
Unitel Engineering LLC,Moscow, Russia.

Abstract: this paper discusses the matching of the power line carrier equipment transmitter and high frequency paths along overhead power lines. The ways to improve this matching are given, and their effectiveness is evaluated.

Keywords: high frequency path, power line carrier equipment, overhead power line, input impedance, return loss, coupling device, matching transformer, attenuator.

Подход к автоматической локализации поврежденной опорной изоляции в экранированных токопроводах электростанций
Ивановский Д.А.,
АО «СО ЕЭС»,г. Москва, Россия,
к.т.н. Березкин Е.Д.,
Южно­российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова,
г. Новочеркасск, Россия.

Аннотация: отказ генераторных токопроводов вследствие различных повреждений опорной изоляции фаз токопровода является одной из причин аварийных отключений генерирующих блоков электростанции. Данное обстоятельство ведет к значительным экономическим издержкам генерирующих компаний, функционирующих на оптовом рынке электроэнергии и мощности. При этом существующие способы поиска поврежденной изоляции, применяемые в комплексе противоаварийных работ, обладают достаточно низкой степенью автоматизации, трудоемки и требуют значительных временных затрат. Кроме того, применение аппаратуры, предназначенной для определения места повреждения в воздушных и кабельных линиях, неэффективно вследствие особенностей конструкции токопровода и характера повреждений. Авторами выполнен анализ применения системы мониторинга переходных режимов на объектах генерации, а также рассмотрены технические характеристики данной системы. Определены параметры схемы замещения токопровода, произведено математическое моделирование участка токопровода, содержащего поврежденный изолятор. На базе метода сигнальных графов рассчитаны параметры высокочастотного переходного процесса при частичных разрядах. Авторами даны предложения по совершенствованию системы мониторинга переходных режимов с целью автоматизации поиска и локализации поврежденной изоляции.

Ключевые слова: опорная изоляция токопроводов, отказ, диагностика, моделирование токопровода, высокочастотный переходной процесс, система мониторинга переходных режимов.

Approach to automatic localization of damaged reference insulation in electric power plant shielded current leads
Ivanovskiy D.A.,
«SO UPS», JSC,Moscow, Russia,
Ph.D. Berezkin E.D.,
Platov South­Russian State Polytechnic University (NPI)Novocherkassk, Russia.

Abstract: generators current leads failure caused by different damages of current lead phases reference insulation is one of the reasons of electric power plant generators emergency turn­off. This causes large costs for power companies that run on wholesale electricity market. At the same time existing methods of damaged insulation searching while accident­prevention maintenance have low automation degree, labor­ and time consuming. Besides hard­ware for fault location in overhead lines and underground power cables applying is not effective due to current leads design peculiarities and damages features. The analysis of wide­area measurement system applying on generating objects and technical characteristics review has been made by the authors. Current lead equivalent circuit parameters have been named, mathematic simulation of current lead section including damaged insulator has been executed. Based on signal graph method the parameters of high frequency transients while partial discharges have been calculated. The authors made proposals on wide­area measurement system refinement for damaged insulation searching and localization automation.

Keywords: current lead reference insulation, failure, diagnostics, current lead simulating, high frequency transients, wide­area measurement system (WAMS).

Построение отказоустойчивого кластера ПТК ЦПС на платформе виртуализации
Кашеманов А.В., Прокопьев В.В., Чернов В.К.,
ООО НПП «ЭКРА», г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассмотрена реализация кластерной системы виртуализации для сегмента серверов уровня подстанции. Описаны особенности работы кластера, ее архитектура и организация взаимодействия между устройствами в системе.

Ключевые слова: виртуализация, кластер, виртуальная машина, контейнер, АСУ ТП, гипервизор, отказоустойчивость, SCADA.

Building a fault tolerance cluster on the virtualization platform for digital substation
Kashemanov A.V., Prokopiev V.V., Chernov V.K.,
EKRA Research and Production Enterprise LTD, Cheboksary, Russia.

Abstract: the implementation of a cluster virtualization system for the substation­level server segment is considered. The article describes the features of the cluster operation, its architecture and the organization of interaction between devices in the system.

Keywords: virtualization, cluster, virtual machine, container, APCS, hypervisor, fault tolerance, SCADA.

Методика и алгоритм проверки параметров настройки функции LVRT ветроэнергетических установок ветровых электростанций при их интеграции в ЕЭС России
Симонов А.В.,
ООО «РТСофт­СГ», г. Екатеринбург, Россия,
д.т.н. Илюшин П.В.,
Институт энергетических исследований Российской академии наук, г. Москва, Россия.

Аннотация: высокая энергетическая и экологическая эффективность возобновляемых источников энергии (ВИЭ) способствует их массовому строительству во многих странах. Рост доли ветровых электростанции (ВЭС) в структуре генерирующих мощностей требует обеспечения их надежного функционирования при нормативных возмущениях в прилегающей сети. Массовые отключения ветроэнергетических установок (ВЭУ) на ВЭС возможны из-­за неправильной настройки функции Low Voltage Ride Through (LVRT) ВЭУ, некорректного выбора параметров настройки устройств релейной защиты (РЗ) в прилегающей сети, а также отключений в инверторах ВЭУ функции инжекции реактивного тока при внешних коротких замыканиях (КЗ). Отключения ВЭУ при провалах напряжения могут приводить к аварийным набросам нагрузки на прилегающую сеть и другие генерирующие установки традиционных электростанций, а также утяжелению послеаварийных режимов в энергосистемах. В настоящее время в России отсутствует утвержденная методика проверки параметров настройки функции LVRT ВЭУ. В статье представлены разработанные методика и алгоритм проверки параметров настройки функции LVRT ВЭУ при их интеграции в ЕЭС России. Для подтверждения соответствия ВЭУ российским техническим требованиям необходимо выполнение расчетов электромеханических переходных процессов и проведение сравнительного анализа результатов расчетов с параметрами настройки функции LVRT ВЭУ. Обоснована эффективность активации на всех ВЭУ функции инжекции реактивного тока при КЗ во внешней сети для предотвращения срабатывания функции LVRT ВЭУ во временном диапазоне 0­-200 мс. Представлены рекомендации по изменению параметров настройки и модернизации устройств РЗ в прилегающей к ВЭС сети.

Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, инвертор, функция Low Voltage Ride Through (LVRT), провалы напряжения, инжекция реактивного тока, технические требования, нормативное возмущение, релейная защита.

The methodology and algorithm used to check the LVRT function setup parameters in wind driven generators of wind power plants being integrated in the Russian UPS
Simonov A.V.,
RTSoft­Smart Grid LLC, Ekaterinburg, Russia,
D.Sc. Ilyushin P.V.,
Energy Research Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.

Abstract: high energy and ecological efficiency of renewable energy sources (RES) promotes their widespread construction across the globe. As the share of the wind power plants (WPP) in the generation grows, it becomes important that their reliability is maintained despite the reference incidents in the adjacent grids. Massive WPP wind driven generators (WDG) shutdowns may be caused by the incorrect WDG Low Voltage Ride Through (LVRT) function setup, incorrect setup parameters of relay protections (RP) in the adjacent grid, as well as disabling the reactive current injection function in WDG inverters during external short circuits (SC). WDG shutdowns caused by voltage dips can result in emergency load rise in the adjacent grid and other traditional power plants generators as well as aggravate post­emergency conditions in the energy systems. Russia currently has no approved methodology to check the WDG LVRT function setup parameters. The article presents the developed methodology and algorithm used to check the LVRT setup parameters for the WDGs being integrated in the Russian UPS. A WDG is proven to be compliant to the Russian technical requirements via a set of electromechanical transient’s calculations, the results of which are then analyzed comparatively against the WDG LVRT function setup parameters. The paper justifies the efficiency of the external fault reactive current injection function activation in all WDGs to prevent the WDG LVRT function trip in the 0­200 ms timespan. It also provides recommendations on the changes in the RP setup and modernization in the grids adjacent to WPPs.

Keywords: wind driven generator, invertor, Low Voltage Ride Through (LVRT), voltage dips, reactive current injection, technical requirements, reference incident, relay protection.

Опыт и особенности практической реализации проекта по замене генераторных выключателей Чебоксарской ГЭС
к.т.н. Воронов П.Л.(1,2),к.т.н. Ермолаева Н.М.(2),к.т.н. Злобина И.Г.(2),к.т.н. Щедрин В.А.(2),
1) ООО НПП «ЭКРА», 2) ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия.

Аннотация: рассмотрены особенности выбора нового типа генераторных выключателей при осуществлении реконструкции и замене изношенных воздушных выключателей ВВГ-­20 гидростанции с учетом специфических условий и режимов работы укрупненных блоков с параллельно включенными парами генераторов на основе соответствующих нормативных отечественных и международных стандартов и документов, а также положений технической политики ГидроОГК (в настоящее время ПАО «РусГидро»).

Ключевые слова: генераторный выключатель, элегазовый выключатель, гидроэлектростанция, ток короткого замыкания, адаптивная релейная защита, электротермическая и электродинамическая стойкость.