Методы распознавания высших гармоник на фоне доминирующего гармонического шума для целей защиты от однофазного замыкания на землю

Александр Вячеславович Солдатов; Мария Николаевна Кудряшова; Владислав Иванович Антонов; Николай Геннадьевич Иванов; Михаил Олегович Иванов

doi:10.34831/EP.2021.1080.7.005

Методы распознавания высших гармоник на фоне доминирующего гармонического шума для целей защиты от однофазного замыкания на землю

Александр Вячеславович Солдатов, Мария Николаевна Кудряшова, Владислав Иванович Антонов, Николай Геннадьевич Иванов, Михаил Олегович Иванов

Аннотация

Высшие гармоники представляют собой широкий информационных базис для защит от однофазных замыканий на землю в электрической сети с изолированной и компенсированной нейтралью. Однако все информационное богатство высших гармоник может быть реализовано в полной мере только в тех защитах, которые обладают способностью оценивать уровень гармоник на фоне существенно преобладающей основной гармоники в режимах сети с широким диапазоном изменения частоты.

Рассматриваются методы распознавания высших гармоник на фоне доминирующего гармонического шума в условиях изменения частоты сети в широких пределах. Доказано, что классические алгоритмы цифровой обработки сигналов, выполненные на базе неадаптивных фильтров Фурье, не способны распознавать слабые слагаемые сигнала при отклонении частоты сети от номинальной. Показано, что прецизионная оценка параметров высших гармоник на фоне доминирующей основной гармоники реализуется на базе методов адаптивного структурного анализа. Приведены инструкции по выбору параметров настройки адаптивных структурных моделей для их использования в защитах от однофазных замыканий на землю.

На примере цифрового сигнала тока Казанской ТЭЦ-2 продемонстрирована работа методов оценки уровней высших гармоник на фоне преобладающей основной гармоники при отклонении частоты сети от номинальной.

Ключевые слова

цифровая защита, однофазное замыкание на землю (ОЗЗ), цифровая обработка сигнала, адаптивный структурный анализ сигналов.

Полный текст:

PDF

Литература

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

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 [Text] / A.V. Soldatov [et al.] // Power Technology and Engineering. – 2019. – Vol. 53. -- No. 4. – P. 496 -- 502. -- (DOI 10.1007/s10749-019-01105-w).

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

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 [Text] / A.V. Soldatov [et al.] // Power Technology and Engineering. – 2019. – Vol. 53. – No. 2. – P. 233 -- 239. -- (DOI 10.1007/s10749-019-01065-1).

Soldatov, A.V. Informational fundamentals of the multiparameter differential protection of busbar generators against single line-to-ground faults [Text] / A.V. Soldatov, V.A. Naumov, V.I. Antonov // Power Technology and Engineering. – 2020. – Vol. 54. -- No. 1. – P. 111 -- 118. -- (DOI: 10.1007/s10749-020-01177-z).

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

Antonov, V.I. Recognition of Weak Harmonic Signal Components in Generator Protection Against Single-Phase Earth Fault [Text] / V.I. Antonov, V.A. Naumov, A.V. Soldatov [at al.] // Power Technology and Engineering. – 2018. – Vol. 52. -- No. 2. – P. 231 -- 234. -- (DOI 10.1007/s10749-018-0937-x).

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

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

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

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

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.

Воробьев, Е.С. Функциональная совместимость устройств РЗА мультивендорных цифровых подстанций. [Текст] / 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.

Антонов, В.И. Распознавание информационного образа электрического сигнала в условиях его структурной неопределённости [Текст] / 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.

Воробьев, Е.С. Принципы управления размерностью структурных моделей электрических сигналов интеллектуальной энергетики [Текст] / 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 - .

Антонов, В.И. Обработка сигнала с высокой частотой дискретизации в цифровой релейной защите и автоматике [Текст] /В.И. Антонов, В.А. Наумов, А.В. Солдатов [и др.] // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: сб. науч. труд. НПП «ЭКРА», 2013. – Вып. 2. – С. 12 -- 21.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2021.1080.7.005