Підвищення ефективності систем захисту електромереж від замикань на основі вейвлет-перетворень струмів і напруг нульової послідовності

Abstract

Для електричних мереж напругою 6-35 кВ, що працюють з компенсованою або ізольованою нейтраллю, розроблено селективний захист від замикань фази на землю, який реагує на напрям реактивної потужності, яка визначається за допомогою коефіцієнтів вейвлет-перетворень струму і напруги нульової послідовності, а також їх похідних, введених для забезпечення фазового зсуву на 90 градусів і підвищення чутливості захисту. Коефіцієнти знаходять шляхом згортки дискретних значень струму, напруги та їх похідних із сигналами материнської функції Морле, обчислення яких проводиться за допомогою квадратної матриці, для якої викладено правила її формування. Реактивна потужність визначається на кожному кроці розрахунку як сума добутків вейвлет-коефіцієнтів струму і похідної від напруги, а також напруги і похідної від струму, тобто коефіцієнтів, що мають однаковий порядковий номер. Пуск захисту відбувається за фактом перевищення амплітудою напруги нульової послідовності заданого значення. За допомогою математичної моделі мережі виконано дослідження поведінки захисту за глухих і дугових замикань фази на землю, для різного ступеня компенсації ємнісних струмів, для різних значень напруги в момент замикання. У всіх режимах отримано надійну роботу захисту, чутливість якого в 5-8 разів перевищує чутливість захисту за алгоритмом, заснованим на перетворенні Фур’є.Phase-to-earth fault selective protection algorithm has been developed. In that algorithm, first derivatives of currents and voltages of zero sequence are found, to reduce the influence of aperiodic components. And then, by using of the wavelet transform with Morlet mother function, an orthogonal components are extracted from them. Reactive power is calculated for transient component. If that reactive power excess of threshold, the relay will make a decision. The reliability of the developed protection algorithm is confirmed by the results of mathematical modelling and verification of the test sample at the laboratory stand and by means of field signals that were recorded by digital loggers at the substations.