Схемы телезащиты (ANSI 85) — permissive и blocking при дистанционной защите

Гид о дистанционной защите (21) — защита по сопротивлению и зоны рассматривает, как одно дистанционное реле измеряет сопротивление до места повреждения и на этой основе отключает с заранее заданными зонами с нарастающей выдержкой времени: первая зона обычно охватывает лишь 80-90% длины линии мгновенно, чтобы избежать перезахвата (overreach) из-за погрешности измерения, тогда как оставшаяся часть линии отключается с выдержкой через вторую зону. Эта статья рассматривает, как эта неотъемлемая задержка на последнем участке линии устраняется благодаря тому, что реле на противоположных концах линии «общаются» друг с другом через канал связи — на практике обозначаемый кодом ANSI 85 (пилот-реле или реле телезащиты).

Проблема: первая зона никогда не охватывает линию полностью

Повреждение, оказавшееся чуть за пределами зоны действия первой зоны (в последних 10-20% линии), отключается местным реле только после выдержки времени второй зоны, хотя реле на противоположном конце линии может измерять то же самое повреждение мгновенно в своей собственной первой зоне. Без связи между двумя реле повреждение сохраняется в течение всего времени второй зоны, даже несмотря на то, что на одном конце линии доступна информация реле, которая позволила бы более быстрое отключение. Телезащита решает эту проблему, обмениваясь этой информацией между двумя реле через канал связи (волоконно-оптический, выделенный пилот-кабель или сигнал по самой высоковольтной линии).

Permissive overreach transfer trip (POTT)

При POTT каждое реле настраивает свою мгновенно действующую зону так, чтобы она заходила дальше конца собственной линии (перезахват) — достаточно, чтобы с запасом охватить всю длину линии. Как только реле обнаруживает повреждение в пределах этой зоны перезахвата, оно посылает разрешающий (permissive) сигнал реле на противоположном конце. Только когда реле одновременно само обнаруживает повреждение в своей зоне перезахвата и получает разрешающий сигнал с другого конца, оно отключается мгновенно. Это двойное условие предотвращает неправомерное отключение реле только на основании его собственной, более далеко заходящей (а значит, более чувствительной к внешним повреждениям) настройки зоны.

Permissive underreach transfer trip (PUTT)

При PUTT каждое реле работает со своей обычной, не доходящей до конца линии первой зоной (которая намеренно не охватывает последние 10-20% линии, чтобы избежать перезахвата). Как только первая зона реле срабатывает, это реле с уверенностью знает, что повреждение находится в пределах собственной линии — не доходящая до конца зона по определению не может сработать при повреждении за пределами собственной линии. Поэтому реле посылает разрешающий сигнал на другой конец, который тем самым получает разрешение мгновенно отключить свою собственную, заходящую дальше вторую зону вместо ожидания обычной выдержки времени второй зоны.

Внимание: и POTT, и PUTT требуют, чтобы реле само также обнаруживало повреждение, прежде чем реагировать на полученный сигнал — одного лишь сигнала связи никогда не достаточно для отключения. Это делает обе схемы по своей природе более надёжными против неисправности в канале связи, которая без этого требования могла бы привести к нежелательному, необоснованному отключению.

Blocking-схемы: обратная логика

При blocking-схеме логика работает наоборот: каждое реле использует заходящую дальше зону, направленную назад, за пределы собственной линии (элемент «обратного направления»). Если реле обнаруживает повреждение в этом обратном направлении, оно посылает блокирующий сигнал на другой конец, который предотвращает мгновенное отключение там — ведь повреждение, если смотреть с этого реле, находится за пределами собственной линии. При отсутствии блокирующего сигнала принимающему реле разрешается мгновенно отключить свою собственную заходящую дальше, направленную вперёд зону. Blocking-схема по своей природе меньше зависит от доступности канала связи, чем permissive-схема: при отказе самой связи блокирующий сигнал просто отсутствует, и реле всё равно отключается — возможно, чуть менее селективно, но не медленнее, — тогда как при отказе связи в permissive-схеме быстрое отключение вообще становится невозможным.

Практическая значимость

При оценке концепции защиты высоковольтной линии важно проверять не только настройки зон дистанционных реле по отдельности, но и уточнять, какая схема телезащиты (POTT, PUTT или blocking) применена, достаточна ли доступность и скорость канала связи для выбранной схемы, а также каково поведение защиты при отказе этого канала — permissive- и blocking-схема реагируют принципиально по-разному на одну и ту же неисправность связи.

Типичные ошибки

1. Применение permissive-схемы (POTT/PUTT) на линии с ненадёжным или часто выходящим из строя каналом связи, без понимания того, что быстрое отключение по всей длине линии в этом случае теряется, и повреждение возвращается к замедленному времени второй зоны.
2. Неправильная настройка элемента обратного направления в blocking-схеме, из-за чего повреждение за пределами собственной линии не распознаётся как причина для отправки блокирующего сигнала.
3. Забывание о том, что и при POTT, и при PUTT реле всегда должно также само обнаруживать повреждение, прежде чем реагировать на полученный сигнал, и рассмотрение этого как избыточного дополнительного условия, а не как важного запаса надёжности.
4. Неучёт схемы телезащиты при оценке селективности всей цепи защиты, тогда как именно схема напрямую определяет, насколько быстро отключается повреждение по всей длине линии.

См. также

• Дистанционная защита (21) — защита по сопротивлению и зоны
• Направленная максимальная токовая защита (67)
• Автоматическое повторное включение (79) — автоматика воздушных сетей
• Защита при отказе выключателя (50BF)