Relay protection settings determination using Its mathematical models

• Autorzy: Andreev Mikhail , Suvorov Aleksey , Ufa Ruslan , Razzhivin Igor

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.06.27

Warianty tytułu

PL

Określanie ustawień zabezpieczenia przekaźnika za pomocą jego modeli matematycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The correct functioning of relay protection (RP) largely determines the stability of electric power systems (EPS). The key point, which in turn determines the behavior of protection in various emergency modes, is their setting. The existing methods and means often do not allow to guarantee the adequacy of protection setting to the real operating conditions, which is confirmed by the statistics of accidents in the EPS. The root cause of this problem is the impossibility using the software tools used in practice for relay settings calculation to reliably reproduce the transient processes in the power system. The EPS simulator – Hybrid Real-Time Power System Simulator (HRTSim), developed by the authors, allows to adequately reproduce the entire spectrum of normal and emergency processes for a power system of any dimension, topology and configuration through the use of detailed three-phase models of all EPS elements. Given this possibility, the task of detailed modeling of relay protection, including instrumental current and voltage transformers, becomes promising. The developed protection modeling tools in combination with the capabilities of the HRTSim allow the development of new methods for determining the relay protection settings. This article presents an algorithm for determining the polygonal and circular tripping characteristics of distance protection, and also presents graphic materials demonstrating the operation of this algorithm. This approach allows to adapt the settings to the real conditions of protection application in the power system, while minimizing the likelihood of their incorrect behavior.

PL

Od prawidłowego działania zabezpieczenia przekaźnikowego (RP) w dużej mierze zależy stabilność układów elektroenergetycznych (EPS). Kluczowym punktem, który z kolei determinuje zachowanie zabezpieczeń w różnych trybach awaryjnych, jest ich ustawienie. Istniejące metody i środki często nie pozwalają na zagwarantowanie adekwatności ustawień zabezpieczeń do rzeczywistych warunków eksploatacji, co potwierdzają statystyki wypadków w SEE. Podstawową przyczyną tego problemu jest niemożność wykorzystania narzędzi programowych stosowanych w praktyce do obliczania ustawień przekaźnika w celu niezawodnego odtworzenia procesów nieustalonych. Opracowany przez autorów symulator EPS - Hybrid Real-Time Power System Simulator (HRTSim) pozwala na adekwatne odwzorowanie całego spektrum procesów normalnych i awaryjnych dla systemu elektroenergetycznego o dowolnym wymiarze, topologii i konfiguracji poprzez zastosowanie szczegółowych trójstopniowych modeli fazowych wszystkich elementów EPS. Biorąc pod uwagę tę możliwość, zadanie szczegółowego modelowania zabezpieczeń przekaźników, w tym przekładników prądowych i napięciowych, staje się obiecujące. Opracowane narzędzia do modelowania zabezpieczeń w połączeniu z możliwościami HRTSim pozwalają na opracowanie nowych metod określania nastaw zabezpieczeń przekaźników. W artykule przedstawiono algorytm wyznaczania wielokątnych i kołowych charakterystyk wyzwalania zabezpieczeń odległościowych, a także przedstawiono materiały graficzne demonstrujące działanie tego algorytmu.

Słowa kluczowe

EN

relay protection; setting up; mathematical simulation; distance protection

PL

zabezpieczenie; przekaźnik; model matematyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 6
• Strony: 140--143
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Andreev Mikhail

• Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Avenue, Tomsk, Russia

autor

Suvorov Aleksey

• Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Avenue, Tomsk, Russia

autor

Ufa Ruslan

• Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Avenue, Tomsk, Russia

autor

Razzhivin Igor

• Tomsk Polytechnic University, 30, Lenin Avenue, Tomsk, Russia

Bibliografia

• [1] Sykes, J., Madani, V., Burger, J., Adamiak, M., Premerlani, W. (2010). Reliabilty of protection systems (what are the real concerns). Proceedings of Int. Conf. Protective Relay Engineer, College Station, TX, USA, 1-16.
• [2] Prokhorov, A., Borovikov, Yu., Gusev A. (2012). Real time hybrid simulation of electrical power systems: concept, tools, field experience and smart grid challenges. Int. J. Smart Grid Clean Energy, 1(1), 67-68.
• [3] Andreev, M., Suvorov, A., Askarov, A., Kievets, A., Rudnik, V. (2020). Identification of digital relay protection measuring part elements using time of its tripping. Przeglad Elektrotechniczny, 96(10), 71-75.
• [4] Peng, Z., Li, M., Wu, C., Cheng, T., Ning, T. (1985). A Dynamic State Space Model of a MHO Distance Relay. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 104(12), 3558-3564.
• [5] Romaniuk, F., Rumiantsev, V., Novash, I., Rumiantsev, Y., & Boiko, O. (2016). Comparative assessment of digital filters for microprocessor-based relay protection. Przeglad Elektrotechniczny, 92(7), 128-131.
• [6] Bejmert, D., Rebizant, W. (2010). Application of fuzzy logic for stabilization of transformer differential protection. Przegląd Elektrotechniczny, 86 (8), 11-15.
• [7] Novozhilov, A., Yussupova, A., Assainov, G., Novozhilov, T., & Manukovsky, A. (2018). Sources of independent power supply for protection relay. Przeglad Elektrotechniczny, 94(5), 23-26.
• [8] Mahadevan, N., Dubey, A., Chhokra, A., Guo, H., Karsai, G. (2016). Using temporal causal models to isolate failures in power system protection device.” IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, 18 (4), 28-39.
• [9] Hsieh, S., Chen, C., Tsai, C., Hsu, C., Lin, C. (2014). Adaptive Relay Setting for Distribution Systems Considering Operation Scenarios of Wind Generators. IEEE Transaction on Industrial Application, 50 (2), 1356-1363.
• [10] Kezunovic, M., Chen, Q. (1997). A novel approach for interactive protection system simulation. IEEE Transactions on Power Delivery, 12(2), 668-674.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).