Определение места повреждения по синхронизированным векторным измерениям с автоматическим выбором оптимального кадра данных

Ярослав Александрович Умнов; Игорь Иванов; Андрей Анатольевич Яблоков

Определение места повреждения по синхронизированным векторным измерениям с автоматическим выбором оптимального кадра данных

Ярослав Александрович Умнов, Игорь Иванов, Андрей Анатольевич Яблоков

Аннотация

Определение места повреждения (ОМП) на воздушных линиях электропередачи (ВЛЭП) неизменно остаётся важной и актуальной проблемой в электроэнергетике. Постоянное развитие техники и технологий побуждает исследователей в этой области разрабатывать новые методы и средства ОМП. В последнее время появляется всё больше исследований, в которых технология синхронизированных векторных измерений (СВИ) рассматривается в качестве инструмента, используемого при решении задачи ОМП на ВЛЭП. Реализация известных методов ОМП по параметрам аварийного режима (ПАР) на базе СВИ имеет свои особенности. Одной из важнейших является вопрос выбора оптимального кадра данных СВИ, который бы обеспечил требуемую точность ОМП.

Настоящее исследование посвящено разработке и тестированию алгоритма выбора кадра данных СВИ для его дальнейшего использования при реализации ряда известных выражений ОМП по ПАР. Разрабатываемый алгоритм предназначен для использования в ситуации, когда недоступны аварийные осциллограммы и какая-либо информация о типе фильтра устройства СВИ, т.е. на уровне концентраторов синхронизированных векторных данных. Помимо тестирования алгоритма на модели, его функционирование также оценивается при применении осциллограмм реальных коротких замыканий (КЗ), зафиксированных регистраторами аварийных событий, установленными на ВЛЭП 500_кВ Единой энергетической системы России. Разработанный алгоритм в подавляющем большинстве случаев выбирает кадр данных СВИ, который обеспечивает точность рассматриваемых выражений ОМП, регламентируемую соответствующими отраслевыми стандартами.

https://doi.org/10.71841/ep.elst.2024.1117.8.02

Ключевые слова

воздушная линия электропередачи, концентратор синхронизированных векторных данных, короткое замыкание, определение места повреждения, полная векторная погрешность, синхронизированные векторные измерения.

Полный текст:

PDF

Литература

Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Система мониторинга переходных режимов. Нормы и требования [Текст]: ГОСТ Р 59364-2021. – Введ. 2021-05-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 26 с.

Phadke, A.G. Synchronized Phasor Measurements and Their Applications [Text] / A.G. Phadke, J.S. Thorp. – New York: Springer, 2017. – 285 p.

Picard, S.D. Fault location using PMU measurements and wide-area infrastructure [Text] / S.D. Picard, M.G. Adamiak, V. Madani // In Proc. 68th Annual Conference for Protective Relay Engineers. – 2015. – P. 272 – 277.

Al-Mohammed, A.H. An adaptive fault location algorithm for power system networks based on synchrophasor measurements [Text] / A.H. Al-Mohammed, M.A. Abido // Electrical Power Systems Research. – 2014. – Vol. 108. – P. 153 – 163.

Becejac, T. Analysis of PMU algorithm errors during fault transients and out-of-step disturbances [Text] / T. Becejac, P. Dehghanian, M. Kezunovic // In Proc. IEEE PES Transmission & Distribution Conference and Exposition-Latin America (PES T&D-LA). – 2016. – P. 1 – 6.

Dobakhshari, A.S. A novel method for fault location of transmission lines by wide-area voltage measurements considering measurement errors [Text] / A.S. Dobakhshari, A.M. Ranjbar // IEEE Trans. on Smart Grid. – 2015. – Vol. 6, No. 2. – P. 874 – 884.

Terzija, V. Flexible synchronized measurement technology-based fault locator / V. Terzija, Z.M. Radojevic, G. Preston // IEEE Trans. on Smart Grid. – 2015. – Vol. 6, No. 2. – P. 866 – 873.

Cai, Y. A threshold free synchrophasor measurement based multi-terminal fault location algorithm [Text] / Y. Cai, A.D. Rajapakse, Т.M. Haleem, N.V. Raju // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. – 2018. – Vol. 96. – P. 174 – 184.

Jiang, Z. An effective fault location technique for transmission grids using phasor measurement units [Text] / Z. Jiang, S. Miao, H. Xu, P. Liu, B. Zhang // International Journal of Electrical Power & Energy Systems. –. 2012. – Vol. 42, No. 1. – P. 653 – 660.

Mukhopadhyay, P. Case study on fault analysis using PMU [Text] / P. Mukhopadhyay, R. Anumasula, A. Gartia, C. Kumar, P. Seshadri, S. Patil // In Proc. Eighteenth National Power Systems Conference (NPSC). – 2014. – P. 1 – 6.

Lopes, F.V. Real-World case studies on transmission line fault location feasibility by using M-Class phasor measurement units [Text] / F.V. Lopes, A. Mouco, R.O. Fernandes, and F.C. Neto // Electrical Power Systems Research. – 2021. – Vol. 196. – P. 1 – 7.

Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. Релейная защита и автоматика. Система мониторинга переходных режимов. Устройства синхронизированных векторных измерений. Нормы и требования [Текст]: ГОСТ Р 59365-2021. – Введ. 2021-05-01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 26 с.

International Standard -- Measuring relays and protection equipment -- Part 118-1: Synchrophasor for power systems – Measurements [Text]: IEC/IEEE 60255-118-1:2018. – 2018.

Иванов, И.Е. Определение места повреждения на воздушных линиях 500 кВ ЕЭС России по данным синхронизированных векторных измерений [Текст] / И.Е. Иванов, Я.А. Умнов, А.В. Жуков, Д.М. Дубинин // Энергетик. – 2023. – № 7. – С. 31 -- 39.

Методические указания по определению мест повреждений ВЛ напряжением 110 кВ и выше [Текст]: СТО 56947007.29.240.55.224-2016. – Введ. 2016-08-17. – М.: ПАО «ФСК ЕЭС». – 2016.

Об утверждении требований к оснащению линий электропередачи и оборудования объектов электроэнергетики классом напряжения 110 кВ и выше устройствами и комплексами релейной защиты и автоматики, а также к принципам функционирования устройств и комплексов релейной защиты и автоматики [Текст]: утв. Министерством энергетики Российской Федерации от 13 февраля 2019 г. № 101. – 2019. – 36 с.

Ivanov, I.E. Multimodel Analysis of Fault Location Errors for High and Extra-High Voltage Transmission Lines with a PMU Simulation [Text] / I.E. Ivanov, A.A. Yablokov, Y.A. Umnov, A.R. Tychkin // 6th International Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation (RPA). – 2023. – P. 1 -- 22.

Аржанников, Е.А. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи [Текст] / Е.А. Аржанников, В.Ю. Лукоянов, М.Ш. Мисриханов; под ред. В.А. Шуина. -- М.: Энергоатомиздат, 2003.

Das, S. Impedance-based fault location in transmission networks: theory and application [Text] / S. Das, S. Santoso, A. Gaikwad, M. Patel // IEEE Access. – Vol. 2. – P. 537 – 557.

Saha, M. Fault Location on Power Networks [Text] / M. Saha, J. Izykowski, E. Rosolowski // SpringerVerlag. – 2010.

Voloh, I. Fault locator based on line current differential relays synchronized measurements [Text] / I. Voloh, Z. Zhang // In Proc. 63rd Annual Conference for Protective Relay Engineers. – 2013. – P. 1 – 13.

Zimmerman, K. Impedance-based fault location experience / K. Zimmerman, D. Costello // SEL Journal of Reliable Power. – 2010. – Vol. 1, No. 1.

Avendano, O. Tutorial on fault locating embedded in line current differential relays – methods, implementation, and application considerations [Text] / O. Avendano, B. Kasztenny, H.J. Altuve, B. Le, N. Fischer // In Proc. 41st Annual Western Protective Relay Conference. – 2014. – P. 1 – 13.

Определение места повреждения. Терминал микропроцессорный серии «Бреслер-0107.090» [Электронный ресурс]: БРСH.656122.090 РЭ. – Чебоксары: НПП «Бреслер», 2024. – (www.bresler.ru).

Rahmatian, M. Incorporating Goodness-of-Fit Metrics to Improve Synchrophasor-Based Fault Location [Text] / M. Rahmatian, Y.C. Chen, W.G. Dunford, F. Rahmatian // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2018. – Vol. 33, No. 4. – P. 1944 – 1953.

Riepnieks, A. An Introduction to Goodness of Fit for PMU Parameter Estimation / A. Riepnieks, H. Kirkham // IEEE Transactions on Power Delivery. – 2017. – Vol. 32, No. 5. – P. 2238 – 2245.

Das, S. Robust algorithm to estimate fault synchrophasor from fault-transient synchrophasor in phasor data concentrator [Text] / S. Das, T. Sidhu // IET Gener. Transm. Distrib. – 2015. – Vol. 9, No. 2. – P. 124 -- 132.