Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле

В статті проведено дослідження експлуатаційної надійності схем релейного захисту мережі 6 кВ власних потреб Дніпровської ГЕС за методом дерева відмов для якого були використані статистичні функції розподілу імовірності відмов елементів схеми захисту. За результатами дослідження виявлено, що схема ре...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Літвінов, В.В., Саченко, Я.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2015
Schriftenreihe:	Гідроенергетика України
Schlagworte:	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/141607
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле / В.В. Літвінов, Я.С. Саченко // Гідроенергетика України. — 2015. — № 1-2. — С. 10-17. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-141607
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1416072018-09-10T01:23:15Z Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле Літвінов, В.В. Саченко, Я.С. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці В статті проведено дослідження експлуатаційної надійності схем релейного захисту мережі 6 кВ власних потреб Дніпровської ГЕС за методом дерева відмов для якого були використані статистичні функції розподілу імовірності відмов елементів схеми захисту. За результатами дослідження виявлено, що схема релейного захисту на мікропроцесорній базі має нижчу надійність ніж схема на електромеханічній базі. 2015 Article Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле / В.В. Літвінов, Я.С. Саченко // Гідроенергетика України. — 2015. — № 1-2. — С. 10-17. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. 1812-9277 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/141607 621.311 uk Гідроенергетика України Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
spellingShingle	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Літвінов, В.В. Саченко, Я.С. Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле Гідроенергетика України
description	В статті проведено дослідження експлуатаційної надійності схем релейного захисту мережі 6 кВ власних потреб Дніпровської ГЕС за методом дерева відмов для якого були використані статистичні функції розподілу імовірності відмов елементів схеми захисту. За результатами дослідження виявлено, що схема релейного захисту на мікропроцесорній базі має нижчу надійність ніж схема на електромеханічній базі.
format	Article
author	Літвінов, В.В. Саченко, Я.С.
author_facet	Літвінов, В.В. Саченко, Я.С.
author_sort	Літвінов, В.В.
title	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле
title_short	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле
title_full	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле
title_fullStr	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле
title_full_unstemmed	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле
title_sort	порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/141607
citation_txt	Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле / В.В. Літвінов, Я.С. Саченко // Гідроенергетика України. — 2015. — № 1-2. — С. 10-17. — Бібліогр.: 14 назв. — укр.
series	Гідроенергетика України
work_keys_str_mv	AT lítvínovvv porívnâlʹnijanalíznadíjnostíshemrelejnogozahistuzelektromehaníčnimitamíkroprocesornimirele AT sačenkoâs porívnâlʹnijanalíznadíjnostíshemrelejnogozahistuzelektromehaníčnimitamíkroprocesornimirele
first_indexed	2025-07-10T13:05:37Z
last_indexed	2025-07-10T13:05:37Z
_version_	1837265311854755840
fulltext	Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�92771010 ВВ ступ. Су час ний стан елект ро е нер ге тич ної сис те ми (ЕЕС) Ук - раїни та її ок ре мих підсис тем ха рак те ри зуєть ся нап ру же ним ре жи мом ро бо ти че рез знач не зно шен ня си ло во го, ко му таційно го та вто рин но го об лад нан ня. В та ких умо вах особ - ли ву важ ливість має дос товірне оціню ван ня надійності ро бо ти ЕЕС з ме тою виз на чен ня слаб - ких підсис тем та прий нят тя рішень що до їхньої мо дернізації. Для про ве ден ня та ко го оціню ван ня надійності ро бо ти ЕЕС в кількісно му еквіва ленті не обхідні по каз ни ки, які б вра хо ву ва ли [1]: ' технічний стан си ло во го, вто рин но го та ко - му таційно го об лад нан ня; ' імовірність відмо ви об лад нан ня кож но го ти - пу, мож ливі сце нарії роз вит ку аварії та її наслідки; ' сто хас тич ний ха рак тер ре жи му ЕЕС. Су часні світові тен денції за без пе чен ня на дій - ної ро бо ти ЕЕС свідчать про пос ту по вий пе рехід до кон цеп ції інте лек ту аль них ме реж "smart grid" та зас то су ван ня ри зик'ме не дж мен ту при прий - нятті рішень. Зас то су ван ня стра тегії ри зик'ме не - дж мен ту при ке ру ванні ЕЕС ви ма гає виз на чен ня ри зи ку як інтег раль но го по каз ни ка функціону - ван ня, який дає мож ливість найбільш пов но та дос товірно ха рак те ри зу ва ти стан ЕЕС [2]. Для ор ганізації ефек тив но го уп равління ЕЕС не - обхідний комп ле кс ний підхід, який би вра хо ву - вав ви пад ковість відмов еле ментів ЕЕС, сто хас - тич ний ха рак тер її ре жи му, мож ли вий сце нарій роз вит ку аварії та наслідки в технічно му, еко - номічно му чи ма теріаль но му еквіва ленті. Інтег - раль ним кри терієм надійності, який найбільш пов но охоп лює ці фак то ри, є технічний ри зик [3]. Ак ту альність проб ле ми. Згідно зі ста тис тич - ни ми да ни ми [4, 5] 23—28% важ ких аварій є наслідком неп ра виль них дій ре лей но го за хис ту та про ти а варійної ав то ма ти ки. В 50—70% ви падків во ни приз во дять до роз вит ку аварійних си ту ацій в тяжкі сис темні аварії [6]. Крім то го, приб лиз но, 30—40% неп ра виль них дій пов'язані з несп - равністю са мих прист роїв та схем ре лей но го за - хис ту: по мил ки в апа ратній час тині, логічній час - тині або в ал го рит мах. Як що не бра ти до ува ги дію ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ НАДІЙНОСТІ СХЕМ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ З ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИМИ ТА МІКРОПРОЦЕСОРНИМИ РЕЛЕ УДК 621.311 ЛІТВІНОВ В.В., канд. техн. наук; в.о. начальника ВТС Дніпровської ГЕС ПАТ "Укргідроенерго"; доцент кафедри гідроенергетики ЗДІА, САЧЕНКО Я.С., магістрантка кафедри гідроенергетики Запорізької державної інженерної академії В статті про ве де но досліджен ня експлу а таційної надійності схем ре лей но го за хис ту ме режі 6 кВ влас них пот реб Дніпровсь кої ГЕС за ме то дом де ре ва відмов для яко го бу ли ви ко - рис тані ста тис тичні функції роз поділу імовірності відмов еле ментів схе ми за хис ту. За ре - зуль та та ми досліджен ня ви яв ле но, що схе ма ре лей но го за хис ту на мікроп ро це сорній базі має ниж чу надійність ніж схе ма на елект ро ме ханічній базі. К л ю ч о в і с л о в а: ре лей ний за хист, технічний стан, імовірність, де ре во відмов, нечітка мо дель, транс фор ма тор стру му, мікроп ро це сор не ре ле. ЛІТВІНОВ В.В. САЧЕНКО Я.С Рис. 1. Статистичні дані з відмов пристроїв релейного захисту на підприємствах Дніпровської ЕЕС: а — пристрої на електромеханічній базі, б — пристрої на мікропроцесорній базі Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�9277 1111 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І та технічний стан ре лей но го за хис ту при оціню - ванні ри зи ку ви ник нен ня аварійної си ту ації в ЕЕС, то бу де от ри ма но не дос товірний ре зуль тат. Та ким чи ном, для оціню ван ня ри зи ку ви ник нен - ня аварії в ЕЕС з ура ху ван ням всіх сце наріїв її роз вит ку не обхідно ма ти адек ватні мо делі для виз на чен ня технічно го ста ну прист роїв та схем вто рин ної ко му тації, в пер шу чер гу ре лей но го за - хис ту. Підсу мо ву ю чи ска за не, мож на зро би ти вис но вок, що кількісне оціню ван ня надійності ре - лей но го за хис ту в ЕЕС та її підсис те мах предс тав - ляє со бою ак ту аль ну за да чу. Особ ли во ак ту аль - ною ця за да ча є для схем ре лей но го за хис ту, в яких ви ко рис то ву ють ся мікроп ро це сорні прист - рої ре лей но го за хис ту (МПРЗ), які, згідно зі ста - тис тич ни ми да ни ми [6, 7], ма ють ниж чу експлу а - таційну надійність за схе ми з елект ро ме ханічни - ми ре ле. В ос танні ро ки на гідро е ле кт рос танціях Ук - раїни, які є підсис те ма ми ЕЕС Ук раїни, відбу - ваєть ся заміна фізич но та мо раль но зно ше них елект ро ме ханічних схем ре лей но го за хис ту та ав - то ма ти ки на су часні мікроп ро це сорні терміна ли. На Дніпровській ГЕС'1 МПРЗ вста нов лені на нас туп них об'єктах: ' гідро ге не ра то ри Г1'Г9 — вста нов лені мікро - п ро це сорні ре ле типів LGPG111, MZTU34, KCGG142, RARIC (ви роб ник: фірма Alstom), UBO100 (ви роб ник Microelectrica Scientifica); ' блочні транс фор ма то ри ГТ1'ГТ9 — вста нов - ле ні мікроп ро це сорні ре ле типів KCGG122, KBCH120 (ви роб ник: фірма Alstom); ' комірки КРП'6 кВ ме режі влас них пот реб ГЕС — вста нов лені мікроп ро це сорні ре ле типів MICOM P139, MICOM P922 (ви роб ник: фірма Areva). Та ка мо дернізація сис тем ре лей но го за хис ту ГЕС Ук раїни відповідає су час ним ук раїнсь ким та світо вим тен денціям у сфері ре лей но го за хис ту. Ниж че при ве де но ста тис тичні дані з пок вар таль - ної кіль кості відмов прист роїв ре лей но го за хис ту у Дніпровській ЕЕС про тягом 2010—2014 років. На Рис. 1, а предс тав лені відмо ви прист роїв ре - лей но го за хис ту на елект ро ме ханічній базі, а на Рис. 1, б — відмо ви прист роїв ре лей но го за хис ту на мікроп ро це сорній базі. Аналіз гістог рам по ка зує, що за галь на кількість відмов прист роїв на елект ро ме ханічній базі біль ша, але на ос нові ць о го не мож на ро би ти вис но вок про ви щу надійність прист роїв ре лей - но го за хис ту на мікроп ро це сорній базі, оскіль ки розг ля да ють ся аб со лютні кіль кості відмов без ура ху ван ня за галь ної кіль кості вста нов ле них прист роїв ре лей но го за хис ту на обох еле ме нт них ба зах [6]. На те перішній час, нез ва жа ю чи на тен - денцію до заміни елект ро ме ханічних за хистів на про це сорні, в Дніпровській енер го сис темі за кількістю знач но пе ре ва жа ють перші. В той же час, при ве дені гістог ра ми аб со лют них зна чень доз во ля ють зро би ти вис но вок, що кількість відмов МПРЗ на оди ни цю ча су за ос танні ро ки зрос тає, а кількість відмов елект ро ме ханічних прист роїв ре лей но го за хис ту змен шуєть ся. Це по - яс нюєть ся нас туп ни ми чин ни ка ми: ' відбу ваєть ся пос ту по ва заміна елект ро ме - ханічних схем ре лей но го за хис ту на мікроп ро це - сорні з відповідним змен шен ням за галь ної кіль - кості пер ших та збіль шен ням за галь ної кіль кості дру гих; ' вста нов лені МПРЗ за раз зна хо дять ся на етапі прип ра цю валь них відмов. Пос та нов ка за дачі. Пе ре ра хо вані ви ще чин - ни ки підтве рд жу ють ак ту альність та важ ливість за дачі кількісно го оціню ван ня надійності прист - роїв та схем ре лей но го за хис ту, в пер шу чер гу МПРЗ. Для ць о го не обхідно виз на чи ти по каз ник, за яким бу де про во ди тись оціню ван ня надійності. Є ве ли ка кількість різно манітних по каз ників [8], і при ви борі найбільш доціль но го та інфор ма тив - но го по каз ни ка не обхідно вра хо ву ва ти такі фак - то ри: ' біль ше 99% всь о го ча су експлу а тації схе ми ре лей но го за хис ту зна хо дять ся в ре жимі "очіку - ван ня", наслідком чо го є мож ливість ви ник нен ня в них так зва них "при хо ва них відмов", які про яв - ля ють ся ли ше під час ав то ма тич ної ліквідації аварійно го ре жи му у виг ляді не ви ко нан ня прист - роєм ре лей но го за хис ту своїх функцій; ' різно манітність видів відмов прист роїв та схем ре лей но го за хис ту (відмо ви у спра цю ванні, хибні спра цю ван ня, над лиш кові спра цю ван ня); ' складність прист роїв та схем ре лей но го за - хис ту. Про а налізу вав ши існу ючі по каз ни ки на дій - но сті, які зас то со ву ють ся для прист роїв ре лей но - го за хис ту, та пе ре ра хо вані особ ли вості ре лей но - го за хис ту, для по даль шо го досліджен ня їхньої надійності об ра но імовірність відмо ви у спра цю - ванні прист рою ре лей но го за хис ту на інтер валі ча су Q(Δt), або, інши ми сло ва ми, імо вір ність зна - ход жен ня прист рою або схе ми ре лей но го за хис ту в неп ра цез дат но му стані при ви ник ненні на інтер - валі ча су аварійної си ту ації, яку має ліквіду ва ти розг ля ду ва ний пристрій ре лей но го за хис ту. От - ри ма на ве ли чи на імовірності Q(Δt) та кож є адап - тив ною для ви ко рис тан ня в імо вір нісно'ста тис - тич них ал го рит мах оціню ван ня ри зи ку ви ник - нен ня аварії в ЕЕС та її підсис те мах [2]. Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�92771212 Ме тод оціню ван ня надійності схем ре лей но - го за хис ту. Для виз на чен ня кількісної оцінки імовірності відмо ви у спра цю ванні ре лей но го за - хис ту на інтер валі ча су Q(Δt) не обхідно виз на чи - тись з ме то дом оціню ван ня надійності. Існує ряд ме тодів виз на чен ня надійності прист роїв та схем ре лей но го за хис ту [8—10], кож ний з яких має пе - ре ва ги та не доліки з точ ки зо ру то го, які са ме по - каз ни ки не обхідно виз на чи ти. Аналіз цих ме тодів по ка зав, що для кількісно го виз на чен ня імовірності Q(Δt) найбіль ше підхо дить ме тод "де - ре ва відмов" [8], який доз во ляє виз на чи ти шу ка - ну ве ли чи ну Q(Δt) як функцію від по каз ників надійності еле ментів, що скла да ють схе му ре лей - но го за хис ту як на елект ро ме ханічній так і на мікроп ро це сорній базі. Та кож цей ме тод є адап - тив ним до вра ху ван ня технічно го ста ну конк рет - них прист роїв ре лей но го за хис ту при ви ко рис - танні нечітко'ста тис тич но го підхо ду [2] при оціню ванні ри зи ку ви ник нен ня аварії в ЕЕС. По бу до ва де ре ва відмов по чи наєть ся з фор - му лю ван ня кінце вої події про відмо ву сис те ми. Кінце ва подія пер шо го рівня виз на чаєть ся проміжни ми подіями дру го го рівня. Потім для подій дру го го рівня зна хо дять ся події треть о го рівня та їхні логічні зв'яз ки (АБО/І) в то му ж по - ряд ку, що і для подій дру го го і пер шо го рівнів. Про цес за пи су подій і логічних зв'язків про дов - жуєть ся до тих пір, по ки на всіх рівнях не за ли - шать ся одні події відмов ок ре мих еле ментів сис - те ми. Для по бу до ви де ре ва відмов ви ко рис то - вуєть ся ме тод мінімаль них пе ре тинів, або ме тод розк ла дан ня по еле мен там [11]. Суть обох цих ме - тодів по ля гає в то му, що при описі умов неп ра цез - дат ності сис те ми слід ви ко рис то ву ва ти тіль ки такі поєднан ня несп рав нос тей, з яких не мож на вик лю чи ти жо ден еле мент без то го, щоб сис те ма ста ла пра цез дат ною. За ре зуль та том по бу до ви де - ре ва відмов скла даєть ся послідов ний лан цюг з мінімаль них пе ре тинів (ла нок), які предс тав ля - ють со бою па ра лель не з'єднан ня еле ментів за хис - ту, од но час на відмо ва яких ро бить за хист неп ра - цез дат ним. Для виз на чен ня імовірності зна ход жен ня схе ми ре лей но го за хис ту в неп ра цез дат но му стані на інтер валі ча су Δt = t2 − t1 не обхідно виз на чи ти імовірності відмо ви за хис ту в мо мен ти ча су t1 і t2. Во ни виз на ча ють ся за лан цю гом відмов прист - рою ре лей но го за хис ту: Q(t) = 1 − P1(t)...Pi (t)...Pm (t) , (1) де Pi (t) — імовірність безвідмов ної ро бо ти в мо - мент ча су t і'ї лан ки лан цю га відмов об'єкта. Оскіль ки лан ки у лан цю гу з'єднані послідов но, імовірність безвідмов ної ро бо ти лан цю га виз на - чаєть ся як до бу ток імовірнос тей безвідмов ної ро - бо ти всіх ла нок. В свою чер гу, імовірність безвідмов ної ро бо - ти кож ної лан ки Pi (t) виз на чаєть ся як су ма імовірнос тей сумісних подій, так як кож на лан ка предс тав ляє со бою па ра лель не з'єднан ня еле - ментів ре лей но го за хис ту, од но час на відмо ва яких приз во дить до неп ра цез дат ності всь о го за - хис ту. В за галь но му ви пад ку для і'ї лан ки з па - ра лель них еле ментів імовірність безвідмов ної ро - бо ти скла дає: , (2) де PWj(t) — імовірність безвідмов ної ро бо ти еле - мен та ре лей но го за хис ту Wj, j ∈ W, де W —мно жи - на еле ментів, з яких скла даєть ся схе ма за хис ту. Імовірності безвідмов ної ро бо ти еле ментів ре лей но го за хис ту виз на ча ють ся од ним з нас туп - них спо собів: 1) за екс по ненціаль ним за ко ном роз по ді - лен ня імовірності відмо ви об'єкта за незмінних па ра метрів по то ку відмов відповідних еле ментів ωj = const, j ∈ W : ; (3) 2) за ста тис тич ни ми інтег раль ни ми функ ція - ми роз поділу імовірності відмов еле ментів ре лей - но го за хис ту кож но го ти пу Fj (t): PWj(t) = 1 − Fj (t); (4) 3) за ста тис тич ни ми інтег раль ни ми функція - ми роз поділу імовірності відмов, мо дифіко ва ни - ми з ура ху ван ням фак тич но го технічно го ста ну кож но го ок ре мо го еле мен тa за хис ту : . (5) Ко жен з зап ро по но ва них спо собів має свої пе ре ва ги та не доліки. Виз на чен ня імовірності відмо ви за екс по ненціаль ним за ко ном є найп - ростішим, оскіль ки усе ред нені зна чен ня по токів відмов ок ре мих еле ментів ре лей но го за хис ту (транс фор ма то ри стру му, стру мові ре ле, ре ле ча - су, проміжні ре ле, мікроп ро це сорні терміна ли, то - що) є довідни ко ви ми ве ли чи на ми, але, з іншо го бо ку, оцінка надійності про ве де на з ви ко рис тан - ням усе ред не них па ра метрів є най менш точ ною і, згідно з [12], є при дат ною ли ше для про ве ден ня різно го ро ду порівняль них оцінок надійності і неп ри дат ною для оціню ван ня надійності ок ре мо - Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�9277 1313 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І го об лад нан ня. Оціню ван ня імовірності відмо ви прист рою ре лей но го за хис ту з ви ко рис тан ням інтег раль них функцій роз поділу імовірності відмов є більш точ ною, оскіль ки функції Fj (t) ба - зу ють ся на ге не ральній су куп ності подій і предс - тав ля ють со бою імовірнісні ха рак те рис ти ки ок ре - мо го ти пу об лад нан ня [2]. Мо дифіко вані функції з ура ху ван ням технічно го ста ну конк рет - них еле ментів розг ля ду ва ної схе ми ре лей но го за - хис ту доз во ля ють от ри ма ти найбільш точ ну кількісну оцінку імовірності безвідмов ної ро бо ти кож но го еле мен та і, як наслідок, всієї схе ми ре - лей но го за хис ту, але їхнє ви ко рис тан ня ви ма гає на яв ності адек ват них мо де лей ста ну ок ре мих прист роїв та ре ле, що уск лад не не внаслідок їхньої ве ли кої різно манітності. Інтег ральні ста тис тичні функції Fj (t) та мо дифіко вані інтег ральні ста тис - тичні функції мож на ви ко рис то ву ва ти при оціню - ванні надійності конк рет ної схе ми ре лей но го за - хис ту. Після виз на чен ня імовірнос тей відмо ви розг - ля ду ва ної схе ми ре лей но го за хис ту в мо мен ти ча - су t1 і t2 за (1), виз на чаєть ся імовірність відмо ви схе ми ре лей но го за хис ту на інтер валі ча су. Як що відо мо, що в мо мент ча су схе ма ре лей но го за хис - ту бу ла пра цез дат ною, то імовірність її відмо ви на інтер валі ча су Δt виз на чаєть ся як: . (6) Як що відо мості що до пра цез дат ності схе ми на мо мент ча су відсутні, то імовірність її відмо ви на інтер валі ча су виз на чаєть ся за ви ра зом: Q(Δt) = Q(t2) − Q(t1). (7) От ри ма на імовірність відмо ви є кількісною ха рак те рис ти кою надійності схе ми ре лей но го за - хис ту на інтер валі ча су і мо же бу ти ви ко рис та на в за да чах оціню ван ня ри зи ку ви ник нен ня аварії в ЕЕС та по даль шо го прий нят тя рішень що до зни - жен ня йо го ве ли чи ни. Прик лад. На Дніпровсь кий ГЕС'1 у 2009—2010 ро ках бу ла про ве де на заміна комірок КРП'6 кВ ме - режі влас них пот реб з елект ро ме ханічни ми за хис - та ми на су часні комірки, оз доб лені мікроп ро це сор - ни ми терміна ла ми MICOM P139 (стру мові ре ле) та MICOM P922 (ре ле нап ру ги). Приєднан ня ме - режі 6 кВ за хи ща лись нас туп ни ми за хис та ми: ' мак си маль ний стру мо вий за хист (МСЗ); ' стру мо ва відсічка (СВ). Після заміни комірок, комп лект стру мо вих за хистів за ли шив ся незмінним. Струк турні схе ми за хистів приєднань 6 кВ до заміни (на елект ро ме - ханічній базі) та після (на мікроп ро це сорній базі) при ве дені на Рис. 2. На Рис. 2: ТСА, ТСС — транс фор ма то ри стру - му у фа зах А та С відповідно; РСАМСЗ, РССМСЗ — елект ро ме ханічні стру мові ре ле МСЗ у стру мо - вих ко лах фаз А та С відповідно; РСАСВ, РСССВ — елект ро ме ханічні стру мові ре ле СВ у стру мо вих ко лах фаз А та С відповідно; РЧ — елект ро ме ха - ніч не ре ле ча су; РП — елект ро ме ханічне про між - не ре ле; ШЗ — ши ни опе ра тив но го стру му за хис - ту; ШУ — ши ни опе ра тив но го стру му уп равління ви ми ка чем, В — ви ми кач у комірці КРУ'6 кВ; УО — елект ро магніт відклю чен ня ви ми ка ча; МПРЗ — мікроп ро це сор ний пристрій ре лей но го за хис ту. Для схем ре лей но го за хис ту з Рис. 2 не обхідно про вес ти порівняль ний аналіз їхньої надійності на інтер валі ча су Δt = 3 міс (t1 = 5 років та t2 = 5,25 ро ків) за зап ро по но ва ним ви ще ме то дом. Для от ри ман ня кількісної оцінки імовірності відмо ви у спра цю ванні ре лей но го за хис ту на інтер валі ча су ви ко рис то вуєть ся ме тод де ре ва Рис. 2. Структурні схеми МСЗ та СВ комірок КРУ*6 кВ мережі власних потреб Дніпровської ГЕС (а — на електромеханічній базі, б — на мікропроцесорній базі) Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�92771414 відмов з розк ла дан ням схе ми по об ра - но му еле мен ту. Слід заз на чи ти, що для різних видів ко рот ко го за ми кан ня (КЗ), які мо жуть ви ник ну ти у ме режі 6 кВ з ізоль о ва ною нейт рал лю, а са ме три фаз не КЗ АВС та дво фазні АВ, ВС та СА, виг ляд де ре ва відмов бу де різним. Та кож йо го струк ту ра бу де за - ле жа ти від то го відбу лось КЗ на по - чат ку за хи щу ва ної лінії (зо на дії СВ) чи в кінці (зо на дії МСЗ). В ць о му дослідженні оціню ван ня надійності схем ре лей но го за хис ту і, як наслідок, по бу до ва де рев відмов бу де ви ко ну ва - тись для най тяж чо го з мож ли вих пош код жень — близь ко го три фаз но го КЗ. По бу до вані де ре ва відмов предс тав лені на Рис. 3. За по бу до ва ни ми де ре ва ми відмов скла да - ють ся відповідні лан цю ги відмов (Рис. 4). Для оціню ван ня імовірності зна ход жен ня прист рою ре лей но го за хис ту в неп ра цез дат но му стані на інтер валі ча су Δt = 3 міс не обхідно об ра - ти спосіб виз на чен ня імовірності безвідмов ної ро - бо ти еле ментів схе ми ре лей но го за хис ту. Аналіз на яв них да них з відмов елект ро ме ханічних стру - мо вих ре ле, ре ле ча су та проміжних ре ле по ка зав їхню не дос татність для по бу до ви дос товірних F(t). В цих умо вах порівняль ний аналіз імовірності відмо ви на інтер валі ча су для обох схем про ве де но за екс по ненціаль ним за ко ном роз поділен ня імовірності відмо ви об'єкта. Па ра - мет ри по токів відмов еле ментів, що вхо дять до скла ду обох схем прий няті за [7, 8] і скла да ють: ' транс фор ма то ри стру му ТСА, ТСС ωTCA = ωTCC = 0,0003 1/рік ; ' стру мові ре ле = 0,0001 1/рік ; ' ре ле ча су ωРЧ = 0,0005 1/рік ; ' проміжне ре ле ωРП = 0,0003 1/рік; ' МПРЗ ωРП = 0,001 1/рік. За при ве де ни ми па ра мет ра ми по токів відмов роз ра хо вані імовірності безвідмов ної ро бо ти за ви ра зом (3) в мо мен ти ча су t1 та t2. Ре зуль та ти при ве дені в Табл. 1. На ос нові за галь но го ви ра зу (2) виз на ча ють - ся ви ра зи для оціню ван ня імовірності безвідмов - ної ро бо ти ла нок лан цюгів відмов обох схем ре - лей но го за хис ту (Рис. 4). Лан ки лан цю га відмов схе ми МСЗ та СВ на елект ро ме ханічній базі: ' ТСА—ТСС: Pe1(t) = PTCA(t) + PTCC(t) − PTCA(t)PTCC(t); (8) ' ТСА—РСССВ—РССМСЗ: (9) Рис. 4. Ланцюги відмов: а — схеми МСЗ та СВ на електромеханічній базі; б — схеми МСЗ та СВ з МПРЗ Рис. 3. Дерева відмов: а — схеми МСЗ та СВ на електромеханічній базі, б — схеми МСЗ та СВ з МПРЗ Таблиця 1. Імовірності безвідмовної роботи елементів схем релейного захисту Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�9277 1515 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І ' ТСС—РСАСВ—РСАМСЗ: (10) ' ТСА—РСССВ—РЧ: (11) ' РСАСВ—РСАМСЗ— РСССВ—РССМСЗ: (12) ' РСАСВ—РСССВ—РЧ: (13) ' ТСС—РСАСВ—РЧ: (14) ' РП: Pe8 (t) = PРП(t). (15) Лан ки лан цю га відмов схе ми МСЗ та СВ на мікроп ро це сорній базі: ' ТСА—ТСС: Pм1(t) = PTCA(t) + PTCC(t) − PTCA(t)PTCC(t); (16) ' МПРЗ: Pм2 (t) = PМПЗ(t). (17) За сфор мо ва ни ми ви ра за ми (8)—(17) виз на ча - ють ся імовірності безвідмов ної ро бо ти ла нок обох лан цюгів в мо мен ти ча су t1 = 5 років та t2 = 5,25 років. От ри мані імовірності за не сені в Табл. 2. Згідно з ви ра зом (1), виз на ча ють ся імо вір - нос ті відмо ви лан цюгів для обох за хистів: ' елект ро ме ханічно го: Qe(t) = 1 − Pe1(t)Pe2(t)Pe3(t)Pe4(t)Pe5(t) × × Pe6(t)Pe7(t)Pe8(t); (18) Рис. 6. Гістограма розподілу параметра потоку відмов (а) та інтегральна функція розподілу імовірності відмов (б) МПРЗ Рис. 5. Гістограма розподілу параметра потоку відмов (а) та інтегральна функція розподілу імовірності відмов (б) трансформаторів струму Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�92771616 ' мікроп ро це сор но го: Qм(t) = 1 − Pм1(t)Pм2 (t). (19) Виз на чені за ви ра за ми (18), (19) імовірності від мо ви обох схем за хис ту в мо мен ти ча су t1 = 5 ро ків та t2 = 5,25 років предс тав лені в Табл. 3. За от ри ма ни ми зна чен ня ми Q(t1) та Q(t2) виз на - чаєть ся шу ка на імовірність відмо ви прист рою ре - лей но го за хис ту на інтер валі ча су Δt = t2 − t1. Оскіль ки біль шу час ти ну ча су пристрій ре лей но - го за хис ту зна хо дить ся у ре жимі очіку ван ня, в біль шості ви падків відо мос тей що до пра цез дат - ності схе ми ре лей но го за хис ту в мо мент ча су t1 не має, то му імовірність відмо ви на інтер валі ча су виз на чаєть ся за ви ра зом (7). Ре зуль та ти та кож при ве дені в Табл. 3. От ри ма ний ре зуль тат підтве рд жує тверд жен - ня про те, що надійність мікроп ро це сор них за - хистів є ниж чою за надійність елект ро ме ханічних за хистів. Для за хистів, ана логічних за місцем вста нов лен ня та за своїми функціями, імовірність відмо ви на відповідно му інтер валі ча су для мікроп ро це сор но го за хис ту є втричі ви щою, ніж для елект ро ме ханічно го. Та ким чи ном, пи тан ня досліджен ня надійності схем ре лей но го за - хис ту з МПРЗ на бу ває особ ли вої ак ту аль - ності. Але, як бу ло заз на че но ви ще, ви ко рис - то ву ва ти усе ред нені зна чен ня па ра метрів по - то ку відмов мож на ли ше при про ве денні порівняль но го аналізу надійності. Для кількісно го оціню ван ня надій ності конк рет - ної схе ми РЗ не обхідне ви ко рис тан ня ста тис - тич них да них з функціону ван ня еле ментів конк рет но го ти пу, що вхо дять у схе му. Для схе ми МСЗ та СВ на мікроп ро це сорній базі (Рис. 2, б) та ки ми еле мен та ми є: ' транс фор ма тор стру му; ' мікроп ро це сор ний термінал. В [13] при ве дені ста тис тичні дані з відмов транс фор ма торів стру му. За цими да - ни ми по бу до ва но гістог ра му роз поділу па ра - мет ра по то ку відмов для ча су нап ра цю ван ня 25 років за ви ра зом: ωTC(ti) = mi /(N Δt), (20) де N — за галь на кількість транс фор ма торів стру - му за яки ми ве лось спос те ре жен ня, mi — кількість транс фор ма торів стру му, що відмо ви ли на і' му інтер валі ча су, Δt — три валість і' го інтер ва лу ча су. За от ри ма ною за лежністю ωTC(ti) бу дуєть ся інтег раль на функція роз поділу імовірності відмов транс фор ма торів стру му: . (21) От ри мані за леж ності ωTC(t) та FTC(t) предс - тав лені на Рис. 5. В [14] при ве дені ста тис тичні дані з відмов мікроп ро це сор них стру мо вих ре ле для ча су нап - ра цю ван ня 19 років. За цими да ними за ви ра за ми, ана логічни ми ви ра зам (20), (21) бу ду ють ся за - леж ності ωМПРЗ(t) та FМПРЗ(t). Ці за леж ності предс тав лені на Рис. 6. За ви ра зом (4) з функцій FTC(t) та FМПРЗ(t) виз на ча ють ся імовірності безвідмов ної ро бо ти транс фор ма торів стру му та МПРЗ в мо мен ти ча - су t1 = 5 років та t2 = 5,25 років. Ре зуль та ти при ве - дені в Табл. 4. Імовірності відмо ви схе ми з МПРЗ в мо мен ти ча су t1 = 5 років та t2 = 5,25 років виз на ча ють ся за да ними з Табл. 4 за ви ра за ми (16), (17), (19) і скла - да ють Qм(t1) = 0,016482685, Qм(t2) = 0,017019891. За ви ра зом (7) виз на чаєть ся імовірність відмо ви схе ми на інтер валі ча су Δt = 3 міс, яка скла дає: Qм(Δt) = 0,000537206. Таблиця 2. Імовірності безвідмовної роботи ланок ланцюгів відмов Таблиця 3. Імовірності відмови схем релейного захисту на інтервалі часу Δt Таблиця 4. Імовірності безвідмовної роботи елементів схеми з МПРЗ Гідроенергетика України, 1—2/2015, ISSN 1812�9277 1717 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І От ри ма ний ре зуль тат по ка зує, що імовірність відмо ви схе ми ре лей но го за хис ту на інтер валі ча - су, от ри ма на за ста тис тич ною функцією, ви ща, ніж от ри ма на за усе ред не ним па ра мет ром по то ку відмов. Це по яс нюєть ся тим, що об ра ний інтер вал ча су відно сить ся до ета пу прип ра цю валь них відмов, які не вра хо вуєть ся екс по ненціаль ним за - ко ном роз поділу імовірності відмо ви і вра хо - вуєть ся при ви ко рис танні ста тис тич них да них з відмов розг ля ду ва но го ти пу об лад нан ня. Вис нов ки. В ро боті удос ко на ле но ме тод оціню ван ня по - каз ників надійності схем ре лей но го за хис ту (ме - тод де ре ва відмов) шля хом ви ко рис тан ня ста тис - тич них функцій з відмов об лад нан ня розг ля ду ва - но го ти пу і адап то ва но йо го до ви ко рис тан ня в за - да чах ри зик'орієнто ва но го уп равління. З ви ко - рис тан ням удос ко на ле но го ме то ду де ре ва відмов ви ко на но нас тупні досліджен ня: 1) про ве де но порівняль ний аналіз надійності схем ре лей но го за хис ту на елект ро ме ханічній та мікроп ро це сорній, ба зах ре зуль та ти яко го під - твер ди ли ниж чу надійність ос танніх че рез ви сокі па ра мет ри по токів відмов мікроп ро це сор них терміналів; 2) виз на че но імовірність відмо ви схе ми стру - мо во го за хис ту приєднан ня 6 кВ Дніпровсь кої ГЕС на мікроп ро це сорній базі з ви ко рис тан ням ста тис тич них функцій F(t), що да ло більш точ ну оцінку надійності у порівнянні з ви ко рис тан ням усе ред не но го па ра мет ра по то ку відмов і по ка за ло не обхідність по даль шо го удос ко на лен ня ме то ду шля хом вра ху ван ня індивіду аль них ха рак те рис - тик ок ре мих оди ниць об лад нан ня схем ре лей но го за хис ту. ЛІТЕ РА ТУ РА 1. Літвінов В.В. Оціню ван ня надійності прист роїв ре - лей но го за хис ту за до по мо гою ієрархічних схем нечітко го ви во ду / В.В. Літвінов, Я.С. Са чен ко // Віднов лю ва на енер - ге ти ка ХХІ століття. Ма теріали ХV ювілей ної міжна род ної на у ко во'прак тич ної кон фе ренції. — Київ, 2014. — С. 261— 264. 2. Kosterev M.V. Risk Estimation of Induction Motor Fault in Power System / M.V. Kosterev, E.I. Bardyk, V.V. Litvinov // WSEAS Transactions on Power Systems. — Issue 4. — Volume 8. — October, 2013. — P. 217—226. 3. Ciapessoni E. A probabilistic approach for operational risk assessment of power systems / E. Ciapessoni, D. Cirio, E. Gagleoti // CIGRE. — 2008. — Pap. С4—114. 4. Аб ду рах ма нов А.М. Вли я ние про дол жи тель нос ти эксплу а та ции на от ка зы вык лю ча те лей в вы со ко вольт ных элект ри чес ких се тях / А.М. Аб ду рах ма нов, М.Ш. Мис ри ха - нов, А.В. Шун тов // Элект ри чес кие стан ции. — 2007. — № 7. — С. 59—63. 5. Са ра то ва Н.Е. Ана лиз под хо дов к ис сле до ва нию про - цес сов про те ка ния сис тем ных ава рий / Н.Е. Са ра то ва // Сис тем ные ис сле до ва ния в энер ге ти ке. Ма те ри а лы кон фе - рен ции мо ло дых уче ных. — Ир кутск: ИСЭМ, 2007. — С. 31— 39. 6. Гу ре вич В.И. Но вая кон цеп ция пост ро е ния мик роп ро - цес сор ных уст ройств ре лей ной за щи ты / В.И. Гу ре вич // Ком по нен ты и тех но ло гии. — 2010. — № 5. — С. 12—15. 7. Schweitzer E.O. Reliability Analysis of Transmission Protection Using Fault Tree Methods / E.O. Schweitzer, B. Fleming, T.J. Lee, P.M. Anderson // 51st Annual Conference for Protective Relay Engineers. — Texas A&M University, College Station. — April 6—8, 1998. 8. Ша лин А.И. На дёж ность и ди аг нос ти ка ре лей ной за - щи ты энер го сис тем / А.И. Ша лин. — Но во си бирск: НГТУ, 2002. — 384 с. 9. Пе рех ва тов Д.П. Ана лиз на дёж нос ти уст ройств ре - лей ной за щи ты с учё том от ка зов об щей при чи ны / Д.П. Пе - рех ва тов, В.А. Тре мя сов // Мо ло дёжь и на у ка: Сбор ник ма - те ри а лов VIII Все рос сийс кой на уч но'тех ни чес кой кон фе - рен ции сту ден тов, ас пи ран тов и мо ло дых учё ных [Елект рон - ний ре сурс]. — Крас но ярск: СФУ, 2012. — Ре жим дос ту пу: http://conf.sfu'kras.ru/sites/mn2012/section06.html 10. Чер няк А.А. Ло ги ко'ве ро ят но ст ный ме тод ана ли за на дёж нос ти мно гоз нач ных сис тем боль шой раз мер нос ти / А.А. Чер няк // Ав то ма ти ка и те ле ме ханіка. — 1998. — № 1. — С. 171—180. 11. Ки ту шин В.Г. На дёж ность элект ри чес ких сис тем / В.Г. Ки ту шин. — М.: Выс шая шко ла, 1984. — 256 с. 12. РД 34.20.574'85. Ука за ния по при ме не нию по ка за те - лей на деж нос ти эле мен тов энер го сис тем и ра бо ты энер гоб - ло ков с па ро тур бин ны ми ус та нов ка ми: утв. ГТУ ЭЭС МЭ СССР 03.09.84. — М.: Со юз те хэ нер го, 1985. — 10 с. 13. Ло ха нин А.К. Обес пе че ние ра бо тос по соб нос ти мас - ло на пол нен но го вы со ко вольт но го обо ру до ва ния пос ле рас - чет но го сро ка служ бы / А.К. Ло ха нин, В.В. Со ко лов // Элект ро. — 2002. — № 1. — С. 10—16. 14. Ridwan M.I. Application of Life Data Analysis for the Reliability Assessment of Numerical Overcurrent Relays / M. I. Ridwan, K.L. Yen, A. Musa, B. Yunus // World Academy of Science, Engineering and Technology. — Volume 48. — 2010. — P. 969—975. © Літвінов В.В., Саченко Я.С., 2015 �

Порівняльний аналіз надійності схем релейного захисту з електромеханічними та мікропроцесорними реле

Institution

Ähnliche Einträge