- направленная защита с высокочастотной блокировкой, то есть с блокировкой токами высокой частоты, основанная на сравнении направлений мощности короткого замыкания по концам защищаемой линии;
- дифференциально-фазные высокочастотная защита, основанная на сравнении фаз токов по концам линии.
2.3. Элементы релейной защиты
Устройства релейной защиты, согласно [8], состоят из нескольких реле, соединенных друг с другом по определенной схеме. Реле представляет собой автоматическое устройство, которое приходит в действие при определенном значении воздействующей на него входной величины. В релейной защите применяются реле с контактами — электромеханические, бесконтактные — на полупроводниках или на ферромагнитных элементах. У первых при срабатывании замыкаются или размыкаются контакты, у вторых — при определенном значении входной величины х скачкообразно меняется выходная величина у.
Каждый комплект релейной защиты подразделяется на две части:
- реагирующая;
- логическая.
Реагирующая часть является главной, она состоит из основных реле, которые непрерывно получают информацию о состоянии защищаемого элемента и реагируют на повреждения или ненормальные режимы, подавая соответствующие команды на логическую часть защиты.
Логическая часть является вспомогательной, она воспринимает команды реагирующей части и, если их значение, последовательность и сочетание соответствуют заданной программе, происходит заранее предусмотренные операции и подает управляющий импульс на отключение выключателей. Логическая часть может выполнятся с помощью электромеханических реле или схем с использованием полупроводниковых приборов. В соответствии с этим делением защитных устройств реле также делятся на две группы:
- основные, реагирующие на повреждения;
- вспомогательные, действующие по команде первых и используемые в логической части схемы.
В качестве реагирующих реле применяют:
- токовые реле, реагирующие на величину тока;
- реле напряжения, реагирующие на величину напряжения;
- реле сопротивления, реагирующие на изменение сопротивления.
Кроме того, широкое распространение получили реле мощности, реагирующие на величину и направление мощности короткого замыкания, проходящий через место установки защиты. Для защит от ненормальных режимов, так же как и для защит от коротких замыканий, используются реле тока и напряжения. Первые служат в качестве реле, реагирующих на перегрузку, а вторые — на опасное повышение или снижение напряжения в сети. Кроме того, применяется ряд специальных реле, например, реле частоты, действующее при недопустимом снижении или повышении частоты; тепловые реле, реагирующие на увеличение тепла, выделяемое током при перегрузках.
К числу вспомогательных реле относятся:
- реле времени, служащие для замедления действия защиты;
- реле указательные, служащие для сигнализации и фиксации действия защиты;
- реле промежуточные, передающие действие основных реле на отключение выключателей и служащие для осуществления взаимной связи между элементами защиты.
В настоящее время в различных устройствах релейной защиты получили распространение интегральные транзисторно-транзисторные логические схемы [9]. Для устройств релейной защиты и автоматики широко применяются элементы интегральной высокопороговой транзисторно-транзисторной логики серии К155 и К511, предназначенных для работы в условиях повышенных электромагнитных помех.
Практика применения логических элементов показывает, что наиболее рациональным является применение в устройствах релейной защиты унифицированных логических элементов, реализующих последовательно две логические операции «ИЛИ – НЕ» и «И – НЕ». Они образуют функционально полную группу [10], то есть на основе элементов только одного из этих типов возможно построить любую заданную логическую схему. Однотипность логических элементов облегчает проектирование, изготовление и эксплуатацию устройств релейной защиты. Еще одним преимуществом унифицированных логических элементов, включающих в себя инверторы, является наличие в их схеме активного усилительного элемента, состоящего из одного или нескольких транзисторов. Это исключает возможность затухания уровня сигнала в цепочке из нескольких последовательно соединенных элементов.
При проектировании схем с интегральными логическими элементами типа К155 и К511 необходимо учитывать особенность режима работы выходных каскадов этих элементов при переходе выходного сигнала от 1 к 0 и наоборот. В момент перехода возможен кратковременный режим, когда открыты оба транзистора выходного каскада, что резко увеличивает потребляемый элементом ток. Такие броски тока могут вызвать резкие колебания напряжения питания элементов и вследствие этого сбои в работе узлов схемы. Для исключения таких сбоев непосредственно на выводах питания микросхем устанавливаются конденсаторы, с малой собственной индуктивностью, например типа КМ и КЛС.
3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
3.1. Причины аварий в энергосистеме
Анализ аварийности в энергосистеме является основной задачей расследования технологических нарушений. При этом под аварийностью будем понимать состояние системы, которое характеризуется числом нарушений и их последствиями за определенный период. При эксплуатации электрооборудования ежемесячно составляются сведения о числе нарушений за истекший период. На основании этого отчета определяются абсолютные и относительные изменения по сравнению с предыдущим периодом эксплуатации.
Использование методов надежности для анализа аварийности электрооборудования в энергосистеме связано с определенными трудностями. Данные методы направлены на оценку надежности и эффективности серийного оборудования. При известных параметрах надежности отдельных элементов системы эти методы позволяют оценить надежность связей между узлами системы. Однако, причинами нарушений являются не только неполадки в оборудовании, но и опасные внешние воздействия на элементы системы и ошибки человека при управлении технологическими процессами в энергосистеме. Поэтому необходимо учитывать поведение человека и влияние внешней среды существенно ограничивают применение теории надежности для целей анализа аварийности в энергосистеме. Функциональная модель возникновения аварий в энергосистеме представлена на рис. 3.1. Качественный