Title
Novi pristup u realizaciji podužne diferencijalne zaštite nadzemnih vodova
Creator
Rajić, Tomislav, 1989-, 62092809
Copyright date
2020
Object Links
Select license
Autorstvo-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, bez promena, preoblikovanja ili upotrebe dela u svom delu, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence. Ova licenca dozvoljava komercijalnu upotrebu dela. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
English
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 15.10.2020.
Other responsibilities
mentor
Stojanović, Zoran, 1979-, 12939367
član komisije
Stojković, Zlatan, 1960-, 12559207
član komisije
Janda, Žarko, 1960-, 15658343
član komisije
Đurišić, Željko, 1972-, 12836711
član komisije
Krstivojević, Jelisaveta, 1982-, 51201801
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Elektrotehnički fakultet
Alternative title
New approach in realization of longitudinal differential protection of overhead lines
Publisher
[T. Rajić]
Format
listova
description
Elektrotehnika - Elektroenergetski sistemi / Technical engineering – Electrical engineering - Power Systems
Abstract (en)
U ovoj doktorskoj disertaciji, predstavljen je nov algoritam za podužnu diferencijalnu zaštitu
voda.
Osnovni algoritam za podužnu diferencijalnu zaštitu nadzemnih vodova, ogleda se u tome da
se na osnovu struja sa suprotnih strana voda vrši proračun diferencijalne i stabilizacione struje. Na
osnovu tih struja, određuje se da li relej ima uslov za reagovanje. Postoji nekoliko negativnih uticaja
na selektivan rad diferencijalne zaštite. Najveći problem mogu praviti zasićenja strujnih
transformatora. Zasićenje izaziva izobličenje sekundarnih struja, te takve struje nisu verna kopija
struje na primarnoj strani. Velike dužine štićenih vodova, za posledicu imaju velike kapacitivne
struje. Posledica toga je povećanje diferencijalne struje i neželjeno reagovanje zaštite. Struja kvara
može biti značajno smanjena, ako se pojavi prelazna otpornost na mestu kvara. Time bi i
konvergencija algoritma bila sporija, pa bi i odziv releja bio odložen. Izolovano zvezdište i
uzemljenje preko aktivne otpornosti, radi ograničenja stuje jednofaznog kratkog spoja, imaju isti
efekat. Srednjenaponske mreže obično imaju tako realizovano uzemljenje neutralne tačke, što se
odražava na rad diferencijalne zaštite.
Cilj istraživanja, bio je da se razvije novi algoritam koji bi prevazišao sve navedene
probleme. Novonastali algoritam je predviđen za implementaciju na digitalnoj generaciji releja.
Algoritam zasnovan na faznoj diferencijalnoj zaštiti, radi sa trenutnim vrednostima struja i
time se izbegavaju komplikovane računske operacije i obrade signala. Signali se uzimaju sa obe
strane voda, kao što je u osnovi podužne diferencijalne zaštite, ali je velika razlika u odnosu na
osnovni princip u tome, što se potpuno izbacuje stabilizaciona struja i uvodi nova veličina. Ta nova
veličina naziva se indikator smera.
U svakom trenutku odabiranja releju se dovode po jedan odbirak strujnog signala sa leve i sa
desne strane voda, za svaku fazu posebno (tri odbirka sa leve strane voda i tri sa desne). Trenutna
vrednost diferencijalne struja, računa se kao razlika ovih odbiraka, a trenutna vrednost indikatora
smera kao njihov proizvod. Za realizaciju algoritma, neohodno je formirati šest registara, po dva za
svaku fazu. U jedan registar, smeštaju se odbirci trenutne vrednosti diferencijalne struje, a u drugi
vrednosti indikatora smera struja. Učitavanjem novog odbirka, u registrima se vrši pomeranje, tako
da se prvi element registra odbacuje (najstariji odbirak), a novi odbirak zauzima poslednje mesto.
Na osnovu tekućeg sadržaja registara vrši se proračun efektivne vrednosti diferencijalne struje i
srednje vrednosti indikatora smera.
Korišćenjem efektivnih i srednjih vrednosti umesto trenutnih vrednosti, povećava se
sigurnost, odnosno sprečava lažno reagovanje releja zbog smetnji, šumova i prelaznog procesa
tokom kvara.
Relej će reagovati, ako su zadovoljena dva uslova. Jedan je da diferencijalana struja bude
veća od unapred definisane vrednosti, a drugi je, da indikator smera bude manji ili jednak nuli.
Prvim uslovom, dobija se na brzini reagovanja, jer nema uticaja stabilizacije i relej praktično
radi kao prekostrujna zaštita sa definisanom strujom reagovanja. Nepotrebno reagovanje prilikom
kvara van štićene deonice, izbegnuto je drugim uslovom. Razlog za ovakvo rešenje, leži u činjenici
da su struje koje se dovode releju sa različitih strana voda istog smera u režimu bez kvara ili ako je
kvar van zone zaštite, odnosno suprotnog smera, ako je kvar unutar zone zaštite. U prvom slučaju,
srednja vrednost indikatora smera će imati pozitivnu vrednost, a u drugom slučaju, negativnu.
Minimalna struja reagovanja zavisi od mnogo faktora. Najveći uticaj ima kapacitivna struja
odvođenja. Na osnovu podataka o dužini i naponskom nivou voda, računa se minimalna struja
prorade releja...
Abstract (en)
A new algorithm for longitudinal differential protection of transmission lines is presented in
this doctoral dissertation.
The basic algorithm for longitudinal differential protection of overhead lines uses differential
and stabilizing currents. Calculation are based on signals from opposite sides of the line. These
currents determine whether the relay has a trip condition. There are several situations that affect the
selective operation of differential protection. Saturation of current transformers may be the biggest
problem. Saturation causes distortion of the secondary currents and such currents are not a true copy
of the current on the primary side. Long lines lead to enlarged capacitive currents. The consequence
is an increase in differential current and an undesired protection response. The fault current can be
significantly reduced if transient resistance occurs at the fault location. This would also make the
algorithm convergence slower and delay the relay response. Isolated star point and grounding via
active resistance for the purpose of limiting single-phase short circuits have the same effect.
Medium voltage networks typically have a neutral point grounding realized in this way, which is
reflected in the operation of the differential protection.
The aim of the research was to develop a new algorithm that would overcome all mentioned
problems. This algorithm was designed for implementation on digital relay generation.
The phase differential protection algorithm uses instantinuos current values, thus avoiding
complicated computational operations and signal processing. Signals are received from both sides
of the line, such as the base of the longitudinal differential protection, but difference with the basic
principle is that it completely ejects the stabilizing current and introduces a new size-the direction
indicator.
At each moment of selection, one relay of the current signal from the left and right sides of
the lines is supplied to the relay, for each phase separately (three selections on the left side of the
lines and three on the right). Differential current is calculated as the difference between these
deductions and the current value of the direction indicators as their product. For implementation of
the algorithm, it is necessary to form six registers, two for each phase. One register stores the
current value of the differential current, and in the other stores the value of the current direction
indicator. By loading a new sample, a shift is made in the registers, so that the first element of the
register is rejected (the oldest sample) and the new one takes the last place. Based on the current
contents of the registers, the effective value of the differential current and the mean value of the
direction indicator are calculated.
Using effective and intermediate values instead of current values increases safety, that is,
prevents the relay from reacting incorrectly due to interference, noise, transient during failure, etc.
The relay will respond if two conditions are met. One if the differential current is over
predefined value and the other if the direction indicator is less than or equal to zero.
The first condition is obtained at the response rate, since there is no stabilization effect and
the relay practically acts as overcurrent protection with a defined response current. Unnecessary
response in the event of a failure outside the protected section is avoided by another condition. The
reason for this solution lies in the fact that the currents supplied to the relay from different sides of
the water are in the same direction in the faultless mode or if the fault is outside the protection zone,
or in the opposite direction if the fault is within the protection zone. In the first case the mean value
of the direction indicator will have a positive value and in the second case a negative one.The minimum response current depends on many factors. The larg influence is the capacitive
discharge current. Based on length and voltage level data, the minimum relay output current was
calculated...
Authors Key words
relejna zaštita, digitalni releji, podužna diferencijalna zaštita, nadzemni vod
Authors Key words
relay protection, digital relay, longitudinal diferential protection, overhead line
Classification
621.316.925-831.1(043.3)
Type
Tekst
Abstract (en)
U ovoj doktorskoj disertaciji, predstavljen je nov algoritam za podužnu diferencijalnu zaštitu
voda.
Osnovni algoritam za podužnu diferencijalnu zaštitu nadzemnih vodova, ogleda se u tome da
se na osnovu struja sa suprotnih strana voda vrši proračun diferencijalne i stabilizacione struje. Na
osnovu tih struja, određuje se da li relej ima uslov za reagovanje. Postoji nekoliko negativnih uticaja
na selektivan rad diferencijalne zaštite. Najveći problem mogu praviti zasićenja strujnih
transformatora. Zasićenje izaziva izobličenje sekundarnih struja, te takve struje nisu verna kopija
struje na primarnoj strani. Velike dužine štićenih vodova, za posledicu imaju velike kapacitivne
struje. Posledica toga je povećanje diferencijalne struje i neželjeno reagovanje zaštite. Struja kvara
može biti značajno smanjena, ako se pojavi prelazna otpornost na mestu kvara. Time bi i
konvergencija algoritma bila sporija, pa bi i odziv releja bio odložen. Izolovano zvezdište i
uzemljenje preko aktivne otpornosti, radi ograničenja stuje jednofaznog kratkog spoja, imaju isti
efekat. Srednjenaponske mreže obično imaju tako realizovano uzemljenje neutralne tačke, što se
odražava na rad diferencijalne zaštite.
Cilj istraživanja, bio je da se razvije novi algoritam koji bi prevazišao sve navedene
probleme. Novonastali algoritam je predviđen za implementaciju na digitalnoj generaciji releja.
Algoritam zasnovan na faznoj diferencijalnoj zaštiti, radi sa trenutnim vrednostima struja i
time se izbegavaju komplikovane računske operacije i obrade signala. Signali se uzimaju sa obe
strane voda, kao što je u osnovi podužne diferencijalne zaštite, ali je velika razlika u odnosu na
osnovni princip u tome, što se potpuno izbacuje stabilizaciona struja i uvodi nova veličina. Ta nova
veličina naziva se indikator smera.
U svakom trenutku odabiranja releju se dovode po jedan odbirak strujnog signala sa leve i sa
desne strane voda, za svaku fazu posebno (tri odbirka sa leve strane voda i tri sa desne). Trenutna
vrednost diferencijalne struja, računa se kao razlika ovih odbiraka, a trenutna vrednost indikatora
smera kao njihov proizvod. Za realizaciju algoritma, neohodno je formirati šest registara, po dva za
svaku fazu. U jedan registar, smeštaju se odbirci trenutne vrednosti diferencijalne struje, a u drugi
vrednosti indikatora smera struja. Učitavanjem novog odbirka, u registrima se vrši pomeranje, tako
da se prvi element registra odbacuje (najstariji odbirak), a novi odbirak zauzima poslednje mesto.
Na osnovu tekućeg sadržaja registara vrši se proračun efektivne vrednosti diferencijalne struje i
srednje vrednosti indikatora smera.
Korišćenjem efektivnih i srednjih vrednosti umesto trenutnih vrednosti, povećava se
sigurnost, odnosno sprečava lažno reagovanje releja zbog smetnji, šumova i prelaznog procesa
tokom kvara.
Relej će reagovati, ako su zadovoljena dva uslova. Jedan je da diferencijalana struja bude
veća od unapred definisane vrednosti, a drugi je, da indikator smera bude manji ili jednak nuli.
Prvim uslovom, dobija se na brzini reagovanja, jer nema uticaja stabilizacije i relej praktično
radi kao prekostrujna zaštita sa definisanom strujom reagovanja. Nepotrebno reagovanje prilikom
kvara van štićene deonice, izbegnuto je drugim uslovom. Razlog za ovakvo rešenje, leži u činjenici
da su struje koje se dovode releju sa različitih strana voda istog smera u režimu bez kvara ili ako je
kvar van zone zaštite, odnosno suprotnog smera, ako je kvar unutar zone zaštite. U prvom slučaju,
srednja vrednost indikatora smera će imati pozitivnu vrednost, a u drugom slučaju, negativnu.
Minimalna struja reagovanja zavisi od mnogo faktora. Najveći uticaj ima kapacitivna struja
odvođenja. Na osnovu podataka o dužini i naponskom nivou voda, računa se minimalna struja
prorade releja...
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.