1

Тема: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Александр США пишет:

Новые быстродействующие методы защит на Бегущей Волне, вообще не требуют связи между концами линии

интересно,
что это такое?
--------
это явно не обнаружение места повреждения на волновом принципе, где требуется связь

- наверное типа: поймать фронт напряжения и тока, определив направление, откуда пришло?

2

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Пользователь пишет:

есть волновой односторонний метод обнаружения повреждения:
1) принимаем волну напряжения в момент времени to,
2) волна убегает обратно в линию, отражается от места повреждения, и в момент времени t1 приходит на начало линии
3) по разности t1-to высчитываем растояние до места повреждения,
------------
но это - метод с относительной селективностью, хуже чем дифф защита

На самом деле, в этом реле заключена комбинация разных типов защит. Все то, что было включено в состав ДЗЛ предыдущего поколения, от самых простых направленных, дистанционных, линейно дифференциальных, с телеускорением и блокировкой, и прочих, прочих и прочих - также находится и в этом реле.
Разница в том, что все эти элементы приправлены солидной долей релейного мельдония, позволяющего T-400L  работать в диапазонах скорости срабатывания отдельных элементов от одной миллисекунды (0.001 Sec).
Несколько таких реле я уже установил и ввёл в работу на очень давно построенных линиях 138 кВ параллельно с уже работающими МП защитами более раннего поколения, для опробования и сравнения с давно установленными устройствами «традиционной релейной ориентации» )).
На сегодняшний день, пока было зафиксировано одно событие с отключением и однократным успешным АПВ на однофазное КЗ.
Сравнение показало правильное срабатывание таких элементов как
TD21, Incremental quantity Distance, прим. 3 мСек
TD32, Incremental Quantiry Direct. 
TW32, Traveling Wave Directional,  около 2.1 мСек
TD87,  Traveling Wave Line Diff. , прим. 2.5 мосек
TD67,  Incr. Time Direct. Overturr. 

Поскольку контакты  этих реле ПОКА не заведены на отключение, КЗ было отключено старыми реле, с более медленными временами срабатывания, но философия работы новых реле была опробована и подтвердила готовность к установке в «реальной жизни».

T-400L более точно, чем SEL-311L и SEL-421 определило место КЗ, уложившись в пределах заявленной спецификации +\- 150 Метров (примерно один пролёт линии).

ОВБ был найден след от дуги через изолятор одной из фаз, причём сделано это было в ночное время. Через несколько дней гирлянда была заменена.

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

3

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Lekarь пишет:

точность определения места повреждения - несколько сантиметров

скорее несколько метров,
и то наврядли.

при частоте дискретизации АЦП 1 МГц, шаг по времени 1 мкс
точность будет порядка 300 метров

Добавлено: 2018-02-28 22:37:57

Александр США пишет:

Сравнение показало правильное срабатывание таких элементов как
TD21, Incremental quantity Distance, прим. 3 мСек
TD32, Incremental Quantiry Direct.
TW32, Traveling Wave Directional,  около 2.1 мСек
TD87,  Traveling Wave Line Diff. , прим. 2.5 мосек
TD67,  Incr. Time Direct. Overturr.

1. всё, что работает быстрее 20мсек - работает на переходных процессах (фронт волны)
а не на рабочей частоте 50Гц
2. при этом цикл работы программы (через какое время повторяется работа) - должен быть порядка миллисекунды, что явно избыточно для остальных защит
3. если учесть еще время срабатывания высоковольтного выключателя (десятки и сотни миллисекунд) - то время срабатывания 2-3 миллисекунды - скорее маркетинговый ход

4

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Александр США пишет:

На самом деле, в этом реле заключена комбинация разных типов защит. Все то, что было включено в состав ДЗЛ предыдущего поколения, от самых простых направленных, дистанционных, линейно дифференциальных, с телеускорением и блокировкой, и прочих, прочих и прочих - также находится и в этом реле.Разница в том, что все эти элементы приправлены солидной долей релейного мельдония, позволяющего T-400L  работать в диапазонах скорости срабатывания отдельных элементов от одной миллисекунды (0.001 Sec).

В комбинации нескольких защит в одном устройстве, да еще и работающих на разных принципах (циклах обработки) есть одна проблема (а может и несколько).... Она заключается в следующем: Рассмотрим близкое 1-ф КЗ в зоне с большими токами с ТТ класса 5(10)Р. ТТ насыщается, например через 5мс (выбран правильно, но "нарвались" на большую остаточную намагниченность, да еще и с апериодикой). "Быстрый" алгоритм ДЗЛ (время работы 5мс) дает сигнал на отключение 1-й (поврежденной) фазы. Через, например 25мс от начала КЗ "отрабатывает" классическая (преобразование Фурье) ДистЗащ, но,  из-за насыщения ТТ определят другой вид повреждения (например АВ). Что делать? Отключать три фазы? Похожая картина (только еще хуже) происходит при "близком" внешнем КЗ, даже при "алгоритмическом" суммировании токов в 1,5 схеме с насыщением одного из ТТ.

5

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Conspirator пишет:

В комбинации нескольких защит в одном устройстве, да еще и работающих на разных принципах (циклах обработки) есть одна проблема (а может и несколько).... Она заключается в следующем: Рассмотрим близкое 1-ф КЗ в зоне с большими токами с ТТ класса 5(10)Р. ТТ насыщается, например через 5мс (выбран правильно, но "нарвались" на большую остаточную намагниченность, да еще и с апериодикой)..

А у намагниченности есть ведь характерные признаки, как и у апериодики. Если их убрать расчетными иетодами?

6

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Conspirator пишет:

В комбинации нескольких защит в одном устройстве, да еще и работающих на разных принципах (циклах обработки) есть одна проблема (а может и несколько).... Она заключается в следующем: Рассмотрим близкое 1-ф КЗ в зоне с большими токами с ТТ класса 5(10)Р. ТТ насыщается, например через 5мс (выбран правильно, но "нарвались" на большую остаточную намагниченность, да еще и с апериодикой). "Быстрый" алгоритм ДЗЛ (время работы 5мс) дает сигнал на отключение 1-й (поврежденной) фазы. Через, например 25мс от начала КЗ "отрабатывает" классическая (преобразование Фурье) ДистЗащ, но,  из-за насыщения ТТ определят другой вид повреждения (например АВ). Что делать? Отключать три фазы? Похожая картина (только еще хуже) происходит при "близком" внешнем КЗ, даже при "алгоритмическом" суммировании токов в 1,5 схеме с насыщением одного из ТТ.

Хороший вопрос. Во-первых они предусмотрели меры безопасности для вынесения решения на отключения ДО того, как ТТ войдет в насыщение (пять миллисекунд, при правилььном выборе класса и Ктт, мне кажется Вы слегка погорячились, даже если с большим реманенсом, с апериодикой или с постоянной составляющей).

Как Вам, вероятно, известно, ANSI/IEEE имеет пересекающиеся и дополняющие друг друга, стандарты: С37.13 (Применение Измерительных Трансорматоров), С37.100 и C37.110 (Применение Трансформаторов Тока в РЗА). Напомню, что класс РЗА  ТТ опредеделяется или как Т (tested) или как C (calculated). В подавляющем большинстве случаев используется именно С-класс.
Пусть мы имеем на выключателе линии 138кВ, CT класса С800 , чей Ктт=1200/5. В соотв.с их стандартами этот ТТ будет способен развить вплоть до 800 Вольт и степень его вранья в этом неблагоприятном режиме не должна будет превышать 10% от расчетного,  при подаче этим ТТ не более 5*20=100 Ампер вторичного тока на нагрузку в максимум  8 Ом (сопротивление провода "туда" и "назад" при однофазном КЗ, плюс неизмеримо малое сопротивление токовых входов современного МП реле).
100 Ампер на вторичной соответствует току 1200*20=24кА на первичной стороне. Чисто эмпирически, если был сделан правильный выбор ТТ с учетом зверского КЗ случившегося пусть даже "за забором подстанции", этот ТТ если и войдет в насыщение, то только если будут превышены следующие требования стандарта С37.110:
20≥(X/R+1)*If*Zb, где X/R - это характеристический угол линии, If - это ток КЗ, и Zb - это импеданс нагрузки входных цепей реле и вторичных проводов ТТ. Можно долго писать и расписывать, но это можно сделать чуть позже.

в общем, если верить их стандарту (очень краткая выжимка см. выше), то можно избежать проблем с насыщением даже в самых неблагоприятных условиях приведенных Вами.

При этом, в мануале T400L приводится дополнительная формула, оговаривающая дополнительные требоания к ТТ, вводя такой параметра как Кtd, который использует немного другое приближение к критерию максимального напряжения насыщения ТТ и я ее не привожу  (хотя я и не полностью разобрался в этих ТТ делах, мне не очень нравится, так этот фактор или Ktd, можно упустить из виду, устанавливая НОВЫЕ реле на СТАРЫЕ ТТ, прежде удовлетворявшие СТАРЫЕ "медленные" реле).

Хороший вопрос! И извините за некоторый сумбур с моими ответами, так сам только разбираюсь с детлями и реле находятся в стадии испытаний. На днях позвоню местным представителям SEL, в этом городе есть целый большой филиал компании, один из более дюжин по всему миру, полный инженеров и разработчиков.
Если судить по их мануалу, то у них есть целая группа алгоритмов и ноухау, (описанных в мануале, но не прочитанных и анализированных мной в полной мере), позволяющих избежать борьбы между фурьевскими и traveling wave элементами за принятие решения, и я обязательно отвечу на Ваши вопросы подробнее после консультации с представителями SEL и нашими инженерами.

Еще раз, замечу, что одно из этих реле не так давно сработало на однофазное КЗ и совершенно точно определило его природу и место и сделало это за три-четыре миллисекунды, не более. Но оно пока не работает на отключение.

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

7

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Lekarь пишет:

А у намагниченности есть ведь характерные признаки, как и у апериодики. Если их убрать расчетными иетодами?

Не очень понимаю, как убрать (или выявить) намагниченность? ТТ трансформирует сначала правильно, а потом резко насыщается (начинает трансформировать "неправильно"). Быстродействующий алгоритм уже отработал (предположим, правильно), а "традиционный" при насыщении работает ложно. Можно его "заблокировать" работой быстродействующего. Но он все-равно отработает "ложно", если быстродействующий по каким-то причинам не "отработал" и не дал блокировку. Вообще, с блокировками нужно быть поосторожней (а то "отключать" будет нечем....).  Апериодику пока "убираем" фильтрацией 50Гц, но на это опять же нужно время

8

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Александр США пишет:

это дело сделать невозможно

речь не об этом,
речь вот о чем:
- обычная защита - 20мсек+100мсек работа выключателя
- новая защита     - 2мсек  +100мсек работа выключателя
--------------
выигрыш - от 120 до 102 мсек,

не совсем заметен выигнрыш

9

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Пользователь пишет:

речь не об этом, речь вот о чем: - обычная защита - 20мсек+100мсек работа выключателя- новая защита     - 2мсек  +100мсек работа выключателя--------------выигрыш - от 120 до 102 мсек,не совсем заметен выигнрыш

Резонный вопрос.
Не знаю как в России, но в США рынок ЭЭ носит априори не избыточный, а дефицитный характер, таков принцип свободного рынка. В этих условиях каждая срезанная миллисекунда, по словам основателя компании Эда Швайцера III (B.S. Masters and Ph.D in Electrical Engineering, Honorable Fellow IEEE, основатель SEL), увеличивает угловую и напряженческую устойчивость системы на 15 мегаватт.
15 мегаватт в США - это среднего размера радиальный фидер на средних размеров распредподстанции
От восьми до двенадцати миллисекунд на 15 мегаватт - это восемь - двенадцать спасенных от АЧР или другой ПА фидеров в отдельном узле энергосистемы.. Так я понимаю бенефиты этой системы на сегодняшний день. С точки зрения применения этих реле в штатах, особенно в Калифорнии летом - это имеет полный смысл применять и цена в $12,000 за реле не отпугивает заказчиков, даже принимая во внимание тот факт, что реле появилось на рынке лишь неполных два года назад.

Добавлено: 2018-03-01 04:27:47

Conspirator пишет:

Не очень понимаю, как убрать (или выявить) намагниченность? ТТ трансформирует сначала правильно, а потом резко насыщается (начинает трансформировать "неправильно"). Быстродействующий алгоритм уже отработал (предположим, правильно), а "традиционный" при насыщении работает ложно. Можно его "заблокировать" работой быстродействующего. Но он все-равно отработает "ложно", если быстродействующий по каким-то причинам не "отработал" и не дал блокировку. Вообще, с блокировками нужно быть поосторожней (а то "отключать" будет нечем....).  Апериодику пока "убираем" фильтрацией 50Гц, но на это опять же нужно время

Попробуйте забыть все что Вам известно об аналоговых и цифровых реле, и затем  взглянуть на ЭТО реле не как на устройство манипулирующее векторами (phasors) тока и напряжения а как на устройство, определяющее то место гитарной струны, где Вы извлекли звук медиатором. Амплитуда и полярность отправленного и отраженного фронтов могут быть приняты как через TT так и через СCVT, что (надо уточнить) вероятно  можно задать уставками. SEL утверждает, что последовательные конденсаторы компенсации реактивности линии - не оказывают влияния на прохождение этих фронтов, что является еще одним аргументом в пользу этих защит, поскольку нет необходимости учитывать компенсацию линии с тем, чтобы избежать ошибочных срабатываний при несвоевременном (запоздалом) шунтировании этих устройств во время КЗ как это делается в традиционных numerical реле, помимо всего прочего..
Предваряя возможные вопросы и предположения  - я ни в коем случае не продвигаю эти реле, я не являюсь экспертом в области их прменениния  и только говорю основываясь на  известной мне информации из мануалов, публикаций  в IEEE, двух установленных для испытаний SEL-T400L на моих подстанциях, а также двух-трех классов, промышленных презентаций и семинаров, в том числе и с участием представителей SEL

Наказанием за гражданскую пассивность является власть злодеев /ПЛАТОН/

10

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Conspirator пишет:

Не очень понимаю, как убрать (или выявить) намагниченность? ТТ трансформирует сначала правильно, а потом резко насыщается (начинает трансформировать "неправильно"). Быстродействующий алгоритм уже отработал (предположим, правильно), а "традиционный" при насыщении работает ложно. Можно его "заблокировать" работой быстродействующего. Но он все-равно отработает "ложно", если быстродействующий по каким-то причинам не "отработал" и не дал блокировку. Вообще, с блокировками нужно быть поосторожней (а то "отключать" будет нечем....).  Апериодику пока "убираем" фильтрацией 50Гц, но на это опять же нужно время

Локационный принцип, как говорит американский коллега, несколько иной. У Вас провод линии - это среда, в которой идут импульсы. Пока они уходят в бесконечность все хорошо. Как только они начинают возвращаться, то это плохо.
Как радиолокация определяет, есть самолет в воздухе или нет - по отраженному от него сигналу. Тут, как понял, проведены исследования и точка , где произошло повреждение-работает как зеркало для определенных пакетов сигналов. А ТТ, работает как дополнительный модуль, фиксирующий наличие тока в линии.

11 (2018-03-01 21:54:05 отредактировано Golemlego)

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Коллеги, я правильно понимаю, что T-400L сам генерирует импульсы или это все же пассивное устройство? А как он отстраивается от помех, например грозовых?

12 (2018-03-01 22:32:39 отредактировано Пользователь)

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Golemlego пишет:

Коллеги, я правильно понимаю, что T-400L сам генерирует импульсы или это все же пассивное устройство? А как он отстраивается от помех, например грозовых?

волновые методы - время срабатывания - миллисекунды

1. двусторонний волновой метод:
- как ВЧБлокировка, только на волновом принципе (фронт волны тока и напряжения, определяем направление, откуда пришло)
- защита с абсолютной селективностью,

2. односторонний волновой метод:
- как локатор (волна напряжения), только падающая t0 и отраженная t1 (от места КЗ) волна, дальность (t1-t0)*C
- + определяем направление, откуда пришло
- защита с относительной селетивностью (типа дистанционных)

3. с грозовыми помехами - проблемы
--------
как говорят, ИМХО

Внешняя ссылка

13 (2018-03-01 22:47:42 отредактировано Golemlego)

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Пользователь пишет:

с грозовыми помехами - проблемы

И как их решают? ))

Александр США пишет:

Несколько таких реле я уже установил и ввёл в работу на очень давно построенных линиях 138 кВ

За время эксплуатации грозы были?

14 (2018-03-02 09:58:28 отредактировано SYSTEM)

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Александр США пишет:

В этих условиях каждая срезанная миллисекунда, по словам основателя компании Эда Швайцера III (B.S. Masters and Ph.D in Electrical Engineering, Honorable Fellow IEEE, основатель SEL), увеличивает угловую и напряженческую устойчивость системы на 15 мегаватт.

Правильно я Вас понимаю, что система не имеет запаса по устойчивости и каждая миллисекунда в данном случае дорога?

Добавлено: 2018-03-02 08:54:29

Александр США пишет:

Еще раз, замечу, что одно из этих реле не так давно сработало на однофазное КЗ и совершенно точно определило его природу и место и сделало это за три-четыре миллисекунды, не более. Но оно пока не работает на отключение.

Правильно я понимаю алгоритм работы данного реле: допустим короткое замыкание на ВЛ - релейная защита (реле) определяет по уставкам, что короткое замыкание в зоне - ещё 2 мсек релейной защите требуется для точного определения места КЗ? Т.е. работает по принципу: "определяет улицу (ВЛ) - конкретный дом (допустим опора или 159,6 м ВЛ) - отключение".
Время 2 мсек это десятая часть периода переменного тока частотой 50 Гц. Реле с временем определения места короткого замыкания равным 2 мсек это конечно отлично, но существует множество причин когда показатели качества эл. энергии не соответствуют нормам и могут длится более 2 мсек и быть похожими на КЗ, а чтобы реле не реагировало на все не нужные причины, которые могут привести к ложному срабатыванию реле, я так понимаю необходимо, чтобы реле задали какую-то стандартную форму фронта волны и её небольшие отклонения (производные), и реле должно проверить все параметры фронта волны, чтобы сказать нам: "это КЗ, отключаю". Ведь форма волнового фронта зависит от формы источника колебаний и свойств среды. Такое быстродействие (2 мсек) в наших эл. сетях возможно ни к чему - нет дефицита генерирующей мощности, да и всегда запас учитывается, не знаю как в действительности, но по книгам РЗА и НТД это так. Это я так понимаю, если локационный метод рассматриваем.

Добавлено: 2018-03-02 11:30:03

Lekarь пишет:

Локационный принцип, как говорит американский коллега, несколько иной. У Вас провод линии - это среда, в которой идут импульсы. Пока они уходят в бесконечность все хорошо.

Интересно какой промежуток времени между импульсами и в каком диапазоне частот? На каждую линию импульсы со своей частотой? Заградители нужны? Линии не бесконечны и режимы меняются - могут отразить импульс и тогда обеспечена неправильная работа реле. Согласующие элементы встроены в реле? Как подключено данное реле к ВЛ напряжением выше 1 кВ?

15

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

И все-таки: "волновая" защита - это защита с "относительной селективностью? Если так, то как ее "согласовывать" с "традиционными" защитами и что делать с "дальним" резервированием?
Для нее не нужны ТТ и ТН? 
Чем мы ее "резервируем"?
Возможно, все это есть в "мануале", но может кто-то его уже прочитал?

16

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

SYSTEM пишет:

импульсами и в каком диапазоне частот?

на линии было 110 кВ, стало 0 от КЗ, - вот импульс

Conspirator пишет:

не нужны ТТ и ТН?

чем еще измерять ток и напряжение в линии? только ТТ и ТН

17

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Пользователь пишет:

на линии было 110 кВ, стало 0 от КЗ, - вот импульс


чем еще измерять ток и напряжение в линии? только ТТ и ТН

А зачем Вам их измерять? Вам нужно выявить факт повреждения или электрические параметры на объекте. Вспомните дуговую защиту на оптике. Она может не знать есть ли вообще напряжение на оборудовании.

Добавлено: 2018-03-02 10:14:21

SYSTEM пишет:

Интересно какой промежуток времени между импульсами и в каком диапазоне частот? На каждую линию импульсы со своей частотой? Заградители нужны? Линии не бесконечны и режимы меняются - могут отразить импульс и тогда обеспечена неправильная работа реле. Согласующие элементы встроены в реле? Как подключено данное реле к ВЛ напряжением выше 1 кВ?

Я не знаю. Наши держат всё в секрете, что-то уже проходит испытания. Может даже удачно.
С другой стороны посмотрите на весь этот процесс. В небе, особенно над Европой и штатами летают тысячи самолетов, десятки из них летают в одном коридоре на разных высотах. Все диспетчерские пункты, обслуживающие свою территорию знают кто летит и на какой высоте. Судя же по количеству катастроф, точность определения места самолета или другого предмета в воздухе очень высокая. Какие средства локации наши изобретатели для ЛЭП придумали узнаем в недалеком будущем.
Что на мой взгляд плохо, так это то, что внутри самой энергетики очень негативно относятся не то что к применению инноваций из других областей техники, а даже к изучению того, что есть у других.

18

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Conspirator пишет:

И все-таки: "волновая" защита - это защита с "относительной селективностью?

Должна быть между ними оптическая связь. ИМХО, аналогично действию устройства ОМП типа Qualitrol.

19 (2018-03-02 10:14:09 отредактировано SYSTEM)

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

senior пишет:

Должна быть между ними оптическая связь. ИМХО, аналогично действию устройства ОМП типа Qualitrol.

Внутренний GPS приёмник должен быть. Можете посчитать насколько метров ошибётся реле, если погрешность синхронизации реле будет хуже 1 мкс при волновом методе контроля.

Добавлено: 2018-03-02 14:15:55

Волновой метод, я так понимаю, работает следующим образом: КЗ на ВЛ - от места КЗ идёт волна в сторону реле- реле принимает данный фронт волны - ждёт повторный фронт волны, т.е. волна вернулась к месту КЗ и поторно отразилась от места КЗ - реле принимает повторный фронт воны (пересчитывает время прохождение сигналов и расстояние до места КЗ) - отключение. Возможно основная проблема - выделить фронт волны переходного процесса из совокупности электромагнитных процессов, причём, видимо, второй фронт придёт ещё более искажённым чем первый. А если два реле - каждый на своём конце ВЛ, то синхронизация должна быть обязательна. Нет спутника - нет синхронизации.
Импульсный метод подразделяется на локационный и волновой, а иначе мы запутаемся: кто о чём пишет.
Наш американский коллега не говорит о недостатках, а стоило бы.

20

Re: Волновой метод определения повреждения и комбинация защит

Так все-таки, нужны ТТ и (или ТН)? Или достаточно примитивных делителей напряжения, чтобы принять (или передать?) импульс (с последующим замером времени)? И как быть с оптическими ТТ (ТН)? И зачем GPS? Как я понял, работает односторонне, достаточно кварца для работы процессора, чтобы "измерить" время "туда -назад".....