Двухсторонний метод определения места однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью

Актуальность В настоящее время со стороны предприятий, эксплуатирующих распределительные сети 6-35 кВ, существует запрос на глубокую модернизацию сетей и преобразование существующих, устаревших сетей в цифровые. Отдельным аспектом модернизации является внедрение высокоточных измерительных устройств и новых принципов передачи данных. В то же время вероятность возникновения повреждений по различным причинам сохраняется. Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) в сетях с изолированной нейтралью по-прежнему остаются наиболее распространенной в распределительных сетях проблемой, не имеющей универсальных решений. Особенно остро проблема обстоит с определением места возникновения ОЗЗ. Возможности, которые дает внедрение цифровых сетей, могут стать основой для реализации новых алгоритмов релейной защиты и определения места повреждения (ОМП). Цель исследования В статье рассмотрен разработанный авторами двухсторонний метод ОМП при однофазных замыканиях на землю по параметрам аварийного режима при установке трансформаторов тока во всех трех фазах. В основе двухстороннего метода ОМП - использование токов и напряжений нулевой последовательности, которые определяются расчетным путем для разностей фазных токов и напряжений в начале и в конце линии. Алгоритм ориентирован на цифровые электрические сети, оснащенные высокоточными измерительными трансформаторами и каналом связи. Для вычисления параметров нулевой последовательности используются разности фазных аварийных параметров в начале и в конце линии. Методы исследования Для разработки и исследования двухстороннего метода ОМП при ОЗЗ использован принцип наложения в сочетании с методом симметричных составляющих. Разложение трехфазных токов и напряжений на симметричные составляющие является линейной процедурой, поэтому ток нулевой последовательности в трехфазной линии в соответствии с принципом наложения можно представить в виде суммы трех токов нулевой последовательности, каждый из которых определяется по одному из фазных токов при нулевых значениях фазных токов в двух других фазах. Такое применение метода симметричных составляющих справедливо только для чисто аварийных значений фазных токов. Поэтому предварительно из фазных токов аварийного режима должен быть исключен ток нагрузки. Результаты Показано, что использование метода симметричных составляющих при однофазных замыканиях на землю раздельно для поврежденной и неповрежденных фаз позволяет определить ток нулевой последовательности в месте повреждения и собственный ток нулевой последовательности поврежденной линии. Показано, что такое разделение тока нулевой последовательности позволяет выделить две составляющие нулевой последовательности в разности напряжений по концам линии. На основе выделения двух составляющих в токе и напряжении нулевой последовательности разработан алгоритм двухстороннего ОМП, позволяющий определять расстояние до ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью. Для исследования двухстороннего метода ОМП реализована модель сети и устройства ОМП в программном комплексе MATLAB Simulink. Представлена функциональная схема устройства двухстороннего ОМП. Выполненные исследования на модели электрической сети показали высокую точность предлагаемого алгоритма ОМП.