Диагностирование аварийных режимов в разветвленной сети электроснабжения на основе анализа среднеквадратичного значения тока

Abstract

В современных автоматических выключателях (АВ) используются микропроцессорные расцепители, позволяющие существенно расширить информационно-измерительные и коммуникационные функции. В то же время, возможности цифровых технологий для анализа процессов в защищаемых сетях электроснабжения с целью идентификации аварийных ситуаций (короткое замыкание (КЗ) в месте установки аппарата, удалённое КЗ, обрыв нейтрального проводника) и соответствующей реакции защиты, используются недостаточно. Даже при защите электрических сетей выключателями передовых фирм, таких как ABB, Schneider Electric, Siemens, применяются внешние устройства, реагирующие на те аварийные ситуации, к которым нечувствительны сами выключатели. Например, терминалы БМРЗ-0,4 способны по соотношению приращений активной и реактивной составляющих тока прямой последовательности, обеспечить защиту от удалённых КЗ (дальнее резервирование). Кроме проблем связанных с обеспечением дальнего резервирования существует ряд задач, которые приходится решать, привлекая для анализа аварийных ситуаций кроме среднеквадратичного значения фазного тока и другие параметры защищаемой цепи. Так при реализации мгновенной защиты I ("отсечки") для быстрого её срабатывания в качестве критерия используют мгновенные значения тока в момент возникновения тока возмущения. Однако параметр не позволяет обеспечить надёжную селективность работы выключателей. Отдельно отметим проблему нелинейных искажений синусоиды фазных токов и, как следствие, появление высших гармоник тока, без учета которых невозможно построить полноценную защиту при однофазных КЗ на нейтральный проводник, при токовых перегрузках электродвигателей (ЭД) и других элементов электрической сети, а также при обрыве нейтрального проводника (N-проводника). Существующие методы анализа гармонического спектра фазных токов оказались избыточными для применения в устройствах релейной защиты, так как математический аппарат указанных методов существенно отличается от математического аппарата, традиционно используемого в расцепителях АВ. Цель статьи – проанализировать существующие проблемы в организации релейной защиты электрических сетей и способы их решения на основе оценки действующих значений тока вычисленных различными методами с целью определения необходимых параметров для идентификации вида тока возмущения электрической цепи.How the digital processing of signals from the current sensors allows to empower of circuit breakers trip units protective ability is shown. The RMS phase currents distortion degree in the electrical circuit the emergency type identification possible is demonstrated.