Реле защиты системы
Рассмотрим систему распределения среднего напряжения, имеющую локальную генерацию (например, нерабочую генерацию энергии), как показано на рисунке 1, которая также синхронизируется с сеткой. Во время возмущения сетки, если генераторы растений не будут успешно изолированы от сетки, они также погружаются в сетку.
Четыре типа реле защиты, используемые для обнаружения нарушений сетки и изоляции (на фото: реле защиты Micom P633, кредит: Edvard Csanyi)
Все это приводит к значительным потерям в производстве и повреждению технологического оборудования.
Рисунок 1 - Плененный генератор, который экспортирует электроэнергию и удовлетворяет местный спрос
Следующие реле используются для обнаружения таких нарушений, его серьезности и изоляции системы инсерта из сетки.
- Частотные реле и частотные реле
- Скорость изменения частотных реле
- Реле понижения напряжения
- Реле обратного потока энергии
- Электронные переключатели
Реле пониженной частоты и скорость изменения частотного реле
В случае сбоя сетки (рис. 2), неработающие генераторы, как правило, подают электроэнергию другим потребителям, подключенным к подстанции. Несбалансированность нагрузки приводит к падению частоты.
Реле R с пониженной частотой обнаруживает это падение и изолирует локальную генерацию от сети с помощью выключателя отключения в точке общей связи. После отключения от сетки необходимо убедиться, что в островной системе есть баланс нагрузки.
Из-за инерции машин частота постепенно уменьшается. Для ускорения решения островов используется скорость изменения частотных реле.
Рисунок 2 - Потеря полезности и перегрузка в неволе
Реле пониженного напряжения
Всякий раз, когда на сетке рядом с установкой происходит нечеткая неисправность, генераторы установок имеют тенденцию подавать неисправность, а напряжения в точке питания снижаются. Это может использоваться как сигнал для выделения из сетки.
Реле питания
Системы распределения имеют радиальный характер. Это справедливо и для распределительных систем, и для коммунальных предприятий. Если в системе распределения полезности есть неисправность, она может отключить прерыватель, тем самым изолируя установку от сети.
Эта установка все еще может оставаться подключенной к нагрузкам ниже по потоку, как показано на рисунках 3 и 4. Следовательно, мощность будет поступать от генератора установки к этим нагрузкам.
Если в состоянии prefault подавалось питание на установку, то это изменение потока мощности может быть использовано для создания островной генерации и загрузки из оставшейся системы.
Этот подход полезен для обнаружения потери сетевого питания, когда разница между нагрузкой и доступной генерацией недостаточна для получения заметной скорости изменения частоты, но активная мощность продолжает поступать в сетку для подачи внешних нагрузок.
Рисунок 3 - Утилита и генератор установки параллельно
Рисунок 4 - Изоляция переключения сетки потока мощности
пример
На рисунке 4 следует учитывать, что завод постоянно импортирует минимальную мощность 5 МВт. Исследования показывают, что для различных неисправностей в коммунальной части минимальный экспорт электроэнергии из генератора установки составляет 0, 5 МВт. Выключите установку реле обратной мощности.
Если генератор установки имеет мощность 50 МВт, какова вероятность недостаточной частоты или частоты изменения частотного реле, возникающего при таких неисправностях?
ОТВЕТ: Реверсивное реле потока мощности может быть установлено на 0, 4 МВт. Поскольку минимальный обратный поток мощности составляет 1% от мощности установки, вполне вероятно, что отключение утилиты может быть замечено нечасто или частотой изменения частотных реле.
Динамический характер энергосистемы
Обычно защита системы требует изучения динамики и контроля системы. Чтобы понять проблемы защиты системы, мы рассмотрим динамический характер энергосистемы. Поведение силовой системы можно описать в терминах дифференциальной и алгебраической системы уравнений.
Дифференциальные уравнения могут быть записаны для описания поведения генераторов, линий передачи, двигателей, трансформаторов и т. Д. Детализация зависит от временной шкалы исследования.
На рисунке 5 показаны различные временные масштабы, связанные с динамикой системы моделирования. Динамика, связанная с переключением, молнией, отказом нагрузки и т. Д., Имеет высокочастотную составляющую, которая быстро исчезает. При анализе такой динамики необходимо моделировать дифференциальные уравнения, связанные с индуктивностью и емкостями линий электропередач. Такой анализ ограничивается несколькими циклами.
Это делается с помощью программы электромагнитных переходных процессов (EMTP).
Рисунок 1 - Временной спектр
При большем масштабе времени (порядка секунд) воспринимается реакция электромеханических элементов. Эти переходные процессы обычно возбуждаются по вине, которые нарушают равновесие системы, нарушая баланс нагрузки генератора в системе. Вследствие неисправности электрическая мощность уменьшается мгновенно, а механический вход не изменяется мгновенно.
В результате дисбаланс в мощности (и крутящем моменте) возбуждает электромеханические переходные процессы, которые существенно медленны из-за инерции механических элементов (ротора и т. Д.).
Обнаружение и устранение неисправностей - это задача системы защиты (защита устройства). После сбоя система может или не может вернуться в положение равновесия.
Для определения стабильности системы пост-погрешности необходимы исследования стабильности переходных процессов. На практике, внеэтапная ретрансляция, сброс избыточной нагрузки, островение и т. Д. - это меры, используемые для повышения стабильности системы и предотвращения отключения электроэнергии.
Различие между защитой системы и ее контролем (например, демпфирование колебаний мощности) является более тонким. В сегодняшнем мире интегрированных систем управления и защиты (ICPS) это различие не имеет особого смысла.
Электромагнитная переходная программа - EMTP
Ссылка // Основы защиты энергосистемы - выдержка из ИИТ Бомбея NPTEL