Ненаправленная дистанционная защита (ННДЗ)

Алгоритм ННДЗ производит вычисление модуля полного сопротивления на основе сигналов напряжения и тока, измеряемых на интервале, равном половине периода первой гармоники (Т/2 = 10 мс). При этом алгоритм цифровой фильтрации сигналов напряжения и тока обеспечивает подавление постоянной и апериодических составляющих, а также высших гармоник сигналов. Собственное время срабатывания этой защиты не превышает 15 мс.

Ускорение ДЗ2 и ДЗ3 при включении

При любом включении (оперативном или по АПВ) в течение 1 с действует ускорение ДЗ2 и ДЗ3 (или резервирующих их МТЗ2 и МТЗ3), при котором время выдержки обеих этих ступеней уменьшается до 0,1 с.

Ускорение ДЗ2 и ДЗ3 по соотношению токов двух смежных фидеров

Ускорение ДЗ2 и ДЗ3 используется для быстрого отключения КЗ в зоне работы этих ступеней и работает на соотношении токов в двух смежных фидерах, питающих один участок контактной сети. Этот блок алгоритма состоит из двух частей: датчика и приемника. Датчик показывает наличие тока через данный фидер и представляет собой схему ИЛИ, которая в случае срабатывания реле полного сопротивления своих ДЗ2 или ДЗ3 формирует сигнал ускорения ДЗ2 и ДЗ3 для смежного фидера. Приемник осуществляет ускорение работы ДЗ2 и ДЗ3, воздействуя на их элементы выдержки времени при совпадении двух условий:

есть сигнал "Ускорение ДЗ2 и ДЗ3" от смежного фидера (т.е. через него начал протекать ток КЗ);

соотношение токов в смежном и данном фидерах меньше уставки (К _у от 0,5 до 0,9), т.е. обеспечивается селективность такого ускоренного отключения.

Элемент выдержки времени (Т _у от 0,05 до 0,3 с) служит для отстройки от кратковременных срабатываний реле полного сопротивления, которые могут быть вызваны переходными процессами в токе.

Средства повышения селективности

Помимо традиционно используемого автоматического повторного включения (АПВ), в БМРЗ-ФКС реализован еще ряд средств повышения селективности.

Выделение 1-й гармоники тока и напряжения

Известно, что форма тока КЗ близка к синусоидальной, а форма тока нагрузки содержит значительную долю высших гармоник (20…35%). Поэтому выделение 1-й гармоники для работы токовых и дистанционных защит сохраняет прежнюю чувствительность к токам КЗ и обеспечивает большую отстройку от токов нагрузки, т.е. улучшает селективность.

Адаптация уставок по коэффициенту гармоник

В качестве дополнительного средства повышения селективности используется блок алгоритма, который производит измерение коэффициента гармоник в токе и, если его величина превышает заданное значение уставки, производит "загрубление" уставок ДЗ2 и ДЗ3 (или резервирующих их токовых защит) на 20%. Тем самым обеспечивается снижение вероятности ложных срабатываний защиты при наличии электроподвижного состава на линии. 

Средства повышения надежности

Помимо традиционно используемых средств повышения надежности (резервирование при отказах выключателя УРОВ, возможность резервного питания блока от цепей трансформатора напряжения), в БМРЗ-ФКС реализованы следующие средства повышения надежности.

Токовая отсечка по мгновенному значению тока (ТО2)

ТО2 резервирует традиционную ТО в случае КЗ, близких к шинам ТП, т.е. является чисто программным резервом. При этом время срабатывания ТО2 на 5…10 мс меньше, что позволяет уменьшить вредные последствия КЗ с большим током.

Резервная токовая защита

Три ступени ненаправленной резервной токовой защиты РТЗ1…РТЗ3 используются для автоматического резервирования соответствующих трех ступеней дистанционной защиты ДЗ1…ДЗ3 в случаях, когда напряжение снижается до уровня ниже 3% от номинального (0,03× U _н) и адекватное определение фазовых углов невозможно. Такое снижение напряжения возможно как при КЗ, близком к шинам ТП, так и при повреждении трансформатора напряжения или его выходных цепей. При этом либо происходит отключение фидера по ЗМН с достаточно большой выдержкой времени (до 3 с), либо отключения не происходит (если ЗМН выведена на сигнал); в обоих случаях фидер остается без основной своей дистанционной защиты, что недопустимо.

При этом для обеспечения бесперебойного переключения защит на резервные и обратно у ДЗ2 и РТЗ2, а также у ДЗ3 и РТЗ3 используются единые элементы выдержки времени. Благодаря этому после пуска ДЗ2 или ДЗ3 и пропадания напряжения накопленное значение выдержки времени этой ступени ДЗ переходит к заменяющей ее ступени РТЗ, а при восстановлении напряжения – обратно к первоначально запустившейся ступени ДЗ.

 Такой алгоритм обеспечения бесперебойности ДЗ при пропадании напряжения представляется более корректным, чем предлагаемая в ряде публикаций память фазы напряжения, поскольку при перегрузках тягового трансформатора происходит довольно значительное изменение фазы выходного напряжения (до 30°…40°), что приводит к неправильным результатам определения фазового угла между током и напряжением.