АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ АВТОМАТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Лужковский Юрий Игоревич

• Лужковский Юрий Игоревич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Лужковский Юрий Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

1.1. Классическое устройство автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи

1.2. Устройство автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с контролем температуры окружающей среды

1.3. Устройство автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с косвенным контролем температуры провода

1.4. Устройство автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода

1.5. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ЦЕЛЬЮ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ И ВЫБОРА ЛОГИКИ ДЕЙСТВИЯ АВТОМАТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ЛЭП

2.1. Расчет установившихся режимов электроэнергетических систем

2.2. Исследование установившихся режимов электроэнергетических систем с целью определения мест установки и выбора логики действия автоматики ограничения перегрузки линий электропередачи

2.3. Нестандартные решения в части логики действия автоматики ограничения перегрузки оборудования и ее взаимодействия с другими видами противоаварийной автоматики

2.4. Влияние нагрева провода на величину необходимого объема управляющих воздействий с целью предотвращения недопустимой токовой нагрузки ВЛ

2.5. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОЙ ТОКОВОЙ НАГРУЗКИ И АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

3.1 Методы определения допустимой токовой нагрузки воздушных линий электропередачи по известной температуре провода

3.1.1 Стационарный тепловой процесс

3.1.2 Нестационарный тепловой процесс

3.2 Метод прогнозирования токовой перегрузки воздушных линий электропередачи для целей противоаварийного управления

3.3 Алгоритмы функционирования автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода

3.3.1 Алгоритм «по трем точкам»

3.3.2 Алгоритм «по итерационному методу»

3.4 Алгоритм адаптации комплексной автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи

3.5 Повышение эффективности автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода

3.6 Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

АВТОМАТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ КОНТРОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДА В МИКРОПРОЦЕССОРНОМ ТЕРМИНАЛЕ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА

4.1 Опытная установка

4.2 Формирование алгоритмов

4.3 Алгоритм «по трем точкам»

4.4 Алгоритм «по методу итераций»

4.5 Методики определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода

4.5.1 Методика определения параметров настройки алгоритма «по трем точкам»

4.5.2 Методика определения параметров настройки алгоритма «по методу итераций»

4.6 Экспериментальная проверка алгоритмов функционирования автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода

4.7 Сравнение эффективности действия устройств автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с различными алгоритмами функционирования

4.8 Технико-экономическая эффективность применения автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода

4.9 Выводы по четвертой главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перечень сокращений

Список литературы

Приложение А. Графические результаты расчетов установившихся режимов

летних максимальных нагрузок 2017 года в Кубанской ЭС

Приложение Б. Алгоритм «по трем точкам» устройства АОПО с

непосредственным контролем температуры провода

Приложение В. Алгоритм «по методу итераций» устройства АОПО с

непосредственным контролем температуры провода

Приложение Г. Акты внедрения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «АЛГОРИТМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ АВТОМАТИКИ ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время нормы и требования к организации автоматики ограничения перегрузки оборудования (АОПО) устанавливают ГОСТ Р 551052012 [20] и Стандарт организации ПАО «ФСК ЕЭС» СТО 5694700733.040.20.123-2012 [82], согласно которым:

- АОПО служит для предотвращения недопустимой по величине и длительности токовой нагрузки ЛЭП и оборудования;

- в устройствах АОПО:

• должно предусматриваться не менее двух ступеней с контролем величины и длительности токовой нагрузки ЛЭП и оборудования. Первая ступень должна действовать на сигнал, последняя - на отключение перегружаемых ЛЭП и оборудования, промежуточные ступени должны действовать на разгрузку перегружаемых ЛЭП и оборудования;

• должна предусматриваться возможность задания не менее двух групп уставок (для летних и для зимних температур наружного воздуха, в том числе с использованием датчиков температуры воздуха). Изменение уставок должно производиться «оперативно» или автоматически;

- при реверсивных перетоках активной мощности по защищаемому элементу сети устройство АОПО должно выбирать вид управляющих воздействий (УВ) с учетом направления перетока активной мощности по защищаемому элементу сети;

- АОПО реализует следующие управляющие воздействия:

• автоматическую загрузку генераторов (АЗГ), отключение нагрузки (ОН) в дефицитной части энергосистемы;

• длительную разгрузку турбин (ДРТ) блоков ТЭС и АЭС, отключение генераторов (ОГ) ТЭС, ГЭС и АЭС в избыточной части энергосистемы;

• изменение топологии электрической сети, обеспечивающее перераспределение потоков мощности и ликвидацию перегрузки элемента сети;

• отключение с запретом АПВ перегруженного элемента сети.

В диссертации рассматривается один из основных видов устройств АОПО - автоматика ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи (ВЛ) (далее - АОПО ВЛ).

В качестве уставок срабатывания вышеуказанной автоматики, в большинстве своем, принимаются значения допустимой токовой нагрузки провода ЛЭП, ошиновки или оборудования. Как правило, эти величины предоставляются специалистам ОАО «СО ЕЭС» собственниками оборудования [43] либо берутся в справочниках [78, 79]. На основании этих данных формируются таблицы значений длительно и аварийно допустимых токовых нагрузок каждой линии для наихудших условий охлаждения и практически значимого диапазона температур наружного воздуха с указанием ограничивающего элемента. Полученная таким образом табличная форма вышеупомянутых величин достаточно удобна для использования при ведении диспетчером режима или выбора уставок срабатывания автоматики, но, к сожалению, не позволяет использовать полностью нагрузочную способность ВЛ в тех случаях, когда ограничивающим элементом является провод ВЛ, так как не учитывает должным образом процесс теплообмена между проводом и окружающей средой.

Известно, что величина допустимой токовой нагрузки ВЛ определяется допустимой температурой провода по условию механической прочности провода или сохранения допустимых габаритов в местах пересечения линии с различными объектами [74].

Современные методы расчета температуры провода и допустимой токовой нагрузки основаны на решении уравнения теплового баланса [81], записанного в дифференциальной форме для единицы длины неизолированного провода (1 м): с1

С-^ = км КI2 ^20 (1 + Рг (^пр - 20)) + рс - (ак + а л) F (^р - ), (1)

Ж

где С - теплоемкость 1 м провода, Дж/°С; &пр - температура провода, °С; t -время, с; I - ток в проводе, А; Л^о - сопротивление 1 м провода постоянному

току при температуре 20°С, Ом; кп - коэффициент, учитывающий увеличение потерь на переменном токе; км - коэффициент, учитывающий магнитные потери в проводе со стальным сердечником; Рг - температурный коэффициент сопротивления, 1/°С; Рс - мощность солнечного излучения, поглощаемая проводом, Вт; ак - коэффициент, учитывающий теплоотдачу при теплообмене

Л

конвекцией, Вт/(м2-°С); ал - коэффициент, учитывающий теплоотдачу при лучистом теплообмене, Вт/(м2-°С); Р - площадь поверхности теплообмена, м2; - температура воздуха, °С.

Детальное описание составляющих уравнения (1) приведено в [74], уточненная методика определения коэффициента теплоотдачи конвекцией и альтернативные формулы вычисления ал даны в [93].

Алгоритмы функционирования АОПО ВЛ, представленные в настоящее время заводами-изготовителями микропроцессорных терминалов противоаварийной автоматики в России (см. главу 1 ), не позволяют использовать полностью пропускную способность воздушных линий электропередачи в автоматическом противоаварийном управлении. В диссертации предложены методы определения допустимой токовой нагрузки воздушных линий электропередачи по известной температуре провода и алгоритмы функционирования АОПО ВЛ, позволяющие более полно использовать пропускную способность ВЛ и существенно повысить эффективность противоаварийного управления, которые представляется возможным применять при диспетчерском управлении и реализовать в современных устройствах автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи уже сегодня.

Актуальность темы диссертации подтверждается:

- п.5.11 стандарта ПАО «ФСК ЕЭС» [87] - «противоаварийная автоматика должна обеспечивать эффективность действия и использование минимальных управляющих воздействий»;

- приказом ОАО «Холдинг МРСК» от 08.10.2010г. № 430 «Об организации работы по повышению пропускной способности и надежности функционирования воздушных линий электропередачи»;

- количеством установленных устройств АОПО в ЕНЭС России, не позволяющих полностью использовать пропускную способность ВЛ. Например, в ОЭС Юга - более двухсот: в зоне ответственности ОДУ Юга - 58, Кубанского РДУ - 86, Ростовского РДУ - 31, Северокавказского РДУ - 27, Дагестанского РДУ - 21.

Степень разработанности. Постоянный рост нагрузки электропотребителей способствует расширению области установившихся режимов электроэнергетических систем, характеризующихся нагревом проводов свыше температуры окружающего воздуха, поэтому труды ученых со всего мира (Усов В.В., Махлин Б.Ю., Zeerleder A., Kidder A. и др.) практически с самого начала образования энергосистем и осуществления передачи электроэнергии на расстояние были направлены, в том числе, на исследование механической прочности проводов воздушных линий электропередачи после длительного нагрева и зависимости температуры провода от протекающего в нем тока и условий окружающей среды [41, 91, 113]. Результаты этих исследований дали толчок изучению проблем более полного использования пропускной способности ВЛ, получивших отражение в научных работах в России и за рубежом [10, 55, 74, 107].

Очевидно, что для достижения наиболее эффективного автоматического противоаварийного управления при токовой перегрузке воздушных линий электропередачи необходима информация о температуре провода, которая может быть доступна при условии использования различного рода датчиков. Но из-за сложностей, связанных, например, с конструкцией, необходимостью выполнения каналов передачи данных [3], такой способ определения пропускной способности воздушных линий электропередачи в конце 1990-х не получил применения в России [55] ни при реализации устройств АОПО, ни при диспетчерском управлении. В то же время, например, в США [110] положительно себя

зарекомендовал способ построения натурных аналогий [55], основанный на использовании измеренных и хранящихся в специальной системе данных о величинах тока, напряжения, температуры провода и окружающего воздуха, скорости и направлении ветра.

В конце 2000-х - начале 2010-х в России велись работы не по внедрению автоматики с непосредственным контролем температуры провода, а по реализации системы мониторинга воздушных линий электропередачи [44, 99], которая в итоге не получила широкого применения у нас, но успешно функционирует за рубежом [102, 106].

В настоящее время в России в общедоступной литературе отсутствуют предложения по формированию алгоритмов функционирования и информация о проведении экспериментальных проверок или внедрении устройств АОПО с непосредственным контролем температуры провода в опытную или промышленную эксплуатацию, логика действия которых учитывает тепловые процессы между проводом и окружающей средой.

Для достижения цели работы - разработки алгоритмов функционирования и методик определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода, были поставлены и решены следующие задачи:

- анализ алгоритмов функционирования и методик определения параметров настройки существующих устройств АОПО ВЛ;

- разработка методов определения допустимой токовой нагрузки воздушных линий электропередачи по известной температуре провода и метода прогнозирования токовой перегрузки воздушных линий электропередачи для целей противоаварийного и диспетчерского управления;

- разработка алгоритмов функционирования, методик определения параметров настройки и исследование возможных способов повышения эффективности автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода;

- разработка алгоритма адаптации комплексной автоматики, состоящей из автоматики с контролем тока в проводе, контролем температуры наружного воздуха, непосредственным контролем температуры провода, при частичном отказе измерительных органов;

- экспериментальная проверка алгоритмов функционирования автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода.

Методология и методы исследования. При решении вышеуказанных задач использовалась методология исследования допустимых перетоков активной мощности в контролируемом сечении [85], методы математического, физического и компьютерного моделирования, а также метод эксперимента.

Научная новизна работы:

1. Впервые предложена методика определения мест размещения и выбора логики действия автоматики ограничения перегрузки линий электропередачи, основывающаяся на анализе статистических данных по существующим и запроектированным устройствам, позволяющая оптимизировать процесс проектирования комплекса автоматического противоаварийного управления.

2. Разработаны новые алгоритмы функционирования автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода в отличие от алгоритмов функционирования, применяемых сегодня в энергетике, учитывающие в режиме реального времени текущие климатические условия для определения допустимой токовой нагрузки воздушных линий электропередачи, что позволяет более полно использовать пропускную способность ВЛ.

3. Впервые предложен метод прогнозирования токовой перегрузки воздушных линий электропередачи, основывающийся на анализе временных рядов, позволяющий за счет использования прогноза потребления электроэнергии и прогноза климатических условий выявлять риски возникновения недопустимой токовой нагрузки ВЛ для целей противоаварийного и диспетчерского управления.

4. Впервые разработан алгоритм адаптации комплексной автоматики,

состоящей из автоматики с контролем тока в проводе, контролем температуры наружного воздуха и непосредственным контролем температуры провода, учитывающий частичный отказ измерительных органов и позволяющий

обеспечить возможную полноту использования пропускной способности воздушных линий электропередачи.

Теоретическая значимость результатов работы:

- предложенные в диссертации решения открывают новое направление в автоматическом противоаварийном управлении - учет температуры провода и текущих погодных условий в режиме реального времени для определения значений параметров срабатывания автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи;

- использование параметрических зависимостей длительной прочности

металлов предложенным образом позволит повысить эффективность автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода за счет более полного использования пропускной способности ВЛ.

Практическая значимость результатов работы:

- снижение ущерба от недоотпуска электроэнергии в результате недоиспользования пропускной способности воздушных линий электропередачи в установившихся режимах при нормальной, ремонтных схемах сети и в послеаварийных установившихся режимах электроэнергетических систем (ЭЭС), а значит, и повышение экономического эффекта от установки устройств противоаварийной автоматики за счет использования разработанных алгоритмов функционирования автоматики ограничения перегрузки воздушной линии электропередачи;

- возможность реализации предложенных математических моделей в существующих микропроцессорных терминалах противоаварийной автоматики позволяет уже сегодня более полно использовать пропускную способность воздушных линий электропередачи в автоматическом противоаварийном управлении;

- повышение надежности автоматического противоаварийного управления для предотвращения недопустимой по величине и длительности токовой нагрузки за счет использования разработанного алгоритма адаптации комплексной автоматики, включающей в себя автоматику с контролем тока, с контролем температуры окружающей среды, с непосредственным контролем температуры провода.

Соответствие паспорту специальности. В соответствии с формулой специальности 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы в диссертационной работе целью исследования является совершенствование теоретической и технической базы электроэнергетики с целью более полного использования пропускной способности транспортных каналов электроэнергии.

Области исследования специальности 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы соответствуют следующие научные положения, приведенные в диссертации:

- разработанные алгоритмы функционирования, а также методики определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода - п. 9 «Разработка методов анализа и синтеза систем автоматического регулирования, противоаварийной автоматики и релейной защиты в электроэнергетике»;

- предложенные методы определения допустимой токовой нагрузки воздушной линии электропередачи по известной температуре провода, позволяющие более полно использовать пропускную способность ВЛ при противоаварийном и диспетчерском управлении - п. 10 «Теоретический анализ и расчетные исследования по транспорту электроэнергии переменным и постоянным током, включая проблему повышения пропускной способности транспортных каналов»;

- способ учета нагрева провода воздушной линии электропередачи для повышения точности определения величины необходимого объема управляющих воздействий с целью предотвращения недопустимой токовой нагрузки ВЛ - п. 13 «Разработка методов использования ЭВМ для решения задач в электроэнергетике».

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием корректной методологии и классических математических моделей, введением

приемлемых допущений и подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов программного моделирования и экспериментальной проверки.

Положения, выносимые на защиту:

- методы определения допустимой токовой нагрузки воздушных линий электропередачи по известной температуре провода и метод прогнозирования токовой перегрузки воздушных линий электропередачи для целей противоаварийного и диспетчерского управления;

- алгоритмы функционирования и методики определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода;

- алгоритм адаптации комплексной автоматики, состоящей из автоматики с контролем тока в проводе, контролем температуры наружного воздуха и непосредственным контролем температуры провода, учитывающий частичный отказ измерительных органов;

- способ повышения эффективности автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с непосредственным контролем температуры провода за счет использования параметрических зависимостей длительной прочности металлов.

Апробация работы. Основные результаты научных исследований были представлены автором на следующих научно-технических конференциях: всероссийский научный семинар «Кибернетика энергетических систем», Новочеркасск, 2012, 2013, 2014, 2015 гг.; IV международная научно-техническая конференция «Электроэнергетика глазами молодёжи», Новочеркасск, 2013 г.; всероссийская конференция молодых специалистов ОАО «Южный инженерный центр энергетики», п. Дивноморск, 2012, 2013, 2014 гг.

Публикации. По теме диссертации о публиковано 6 печатных работ, в том числе 5 статей в рецензируемых научных журналах, входящих в перечень научных рецензируемых изданий ВАК.

Реализация работы (практическое внедрение). Крупнейшие заводы-изготовители терминалов противоаварийной автоматики в России отметили

целесообразность применения устройств АОПО ВЛ с использованием предложенных в диссертации алгоритмов функционирования, так как это позволит наиболее полно использовать пропускную способность воздушных линий электропередачи при выполнении противоаварийного управления для предотвращения недопустимых токовых нагрузок ВЛ, и подтвердили заинтересованность во внедрении. Предложенные автором методика определения мест размещения и выбора логики действия автоматики ограничения перегрузки ЛЭП и дополнение к п.13.4.5 СТО 59012820.27.010.001-2013 о возможности выполнения корректировки расчетной модели послеаварийного установившегося режима ЭЭС в части использования средств компенсации реактивной мощности с целью введения величин напряжений в контролируемых узлах в интервал допустимых значений в настоящее время широко используются при выполнении проектных работ в филиале ЭНЕКС (ОАО) «Южэнергосетьпроект». Внедрены новые лабораторные работы в учебный процесс по дисциплине «Противоаварийное управление и противоаварийная автоматика в электроэнергетических системах» с использованием математических моделей и опытной установки, разработанных автором.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня сокращений, списка литературы из 113 наименований, 4 приложений. Полный объем работы составляет 124 страницы основного текста, иллюстрированного 62 рисунками и 18 таблицами, и приложений на 18 страницах.

В диссертации существующие и разработанные автором алгоритмы функционирования АОПО ВЛ приведены на графическом языке программирования FBD (Function Block Diagram - язык функциональных блоков) [76], являющимся одним из пяти стандартных языков программирования промышленных контроллеров (ПЛК), регламентируемых IEC 61131-3 [105].

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКИ ВОЗДУШНЫХ

ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Для реализации автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи сегодня предлагаются специальные терминалы противоаварийной автоматики российских заводов-изготовителей [8, 33, 53, 54, 97, 98], а также, так называемые, «универсальные» терминалы зарубежного производства [23]. Фото шкафов с некоторыми терминалами ПА приведены на рисунке 1.

а)

О

• 9 9) • а т в ш и ю

Комплекс противоаварийной автоматики

б)

в)

Рисунок 1 - Шкафы противоаварийной автоматики

а) - КПА-М производства ЗАО «ИАЭС»; б) - «ТОР 300 ПА 52Х» производства ООО «ИЦ Бреслер»; в) - «ШЭЭ 22Х» производства ООО НПП «ЭКРА»; г) - МКПА производства ООО «Прософт-Системы»

1.1. Классическое устройство автоматического ограничения перегрузки

воздушных линий электропередачи

Анализ ступени алгоритма функционирования классического устройства АОПО ВЛ (рисунок 2), в котором используется замер тока в проводе и информация о направлении перетока активной мощности [52, 83], показывает, что количество ступеней подобных автоматик зависит от числа используемых сезонных уставок и в большинстве случаев ограничивается тремя: «зима»,

«межсезонье», «лето» (рисунок 3), обусловленными характерными, например, для ОЭС Юга температурами наружного воздуха, соответственно +10°С, +20°С, +35°С, а принцип действия автоматики полностью заимствован у защит от перегрузки по току, выполняемых на релейной элементной базе [1], и не использует всех возможностей микропроцессорных терминалов.

Рисунок 2 - Функциональная схема ступени классического устройства АОПО ВЛ

К недостаткам алгоритма функционирования следует отнести: отсутствие учета теплообмена между проводом и окружающей средой; ограниченное число уставок по току, находящееся в прямой зависимости от времени года; выбор сезонной уставки оперативным персоналом по распоряжению диспетчера. Это в свою очередь приводит к недоиспользованию пропускной способности ВЛ и к перерегулированию при реализации УВ.

Устройства АОПО ВЛ такого типа массово устанавливались в ОЭС Юга вплоть до начала 2010-х годов, в том числе и по проектным работам в части противоаварийного управления в Сочинском и Юго-Западном энергорайонах

Кубанской энергосистемы, в операционной зоне Северокавказского РДУ, выполненными при участии автора [4, 5, 7].

Рисунок 3 - Функциональная схема устройства АОПО ВЛ с тремя сезонными уставками

1.2. Устройство автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с контролем температуры окружающей среды

В конце 2000-х годов в России [12, 73] получили широкое применение АОПО ВЛ с возможностью автоматической корректировки токовой уставки в зависимости от температуры окружающей среды [83, 98]. Функциональное отличие от алгоритма, приведенного на рисунке 3, заключается в том, что к нему добавляются логические элементы, например, сначала шифрующие интервал температуры окружающей среды в номер уставки, а затем дешифрующие ее непосредственно в величину токовой уставки. Функциональная схема алгоритма

шифратора/дешифратора для трех интервалов температуры наружного воздуха (аналог оперативного выбора «зима», «межсезонье», «лето») приведена на рисунке 4.

Температура

>1

Уставка по температуре "Лето" г

РП Т2 н-)

Уставка по температуре "Межсезонье"

Т1

=3

Ц

Ц

ПШУ-ШЕ^ЕЬ-Г а)

к

Номер уставки

пит Т

ш

б)

Рисунок 4 - Функциональная схема алгоритма автоматического выбора уставок а) - шифратор номера уставки; б) - дешифратор в токовую уставку

АОПО ВЛ данного типа позволяет более полно использовать пропускную способность линии по сравнению с классической автоматикой ограничения перегрузки за счет применения ступенчатой или кусочно-линейной функции тока от температуры воздуха. Это хорошо видно на рисунке 5, где приведены зависимости токовых уставок для вышеописанных автоматик (для аварийно допустимого тока) от температуры наружного воздуха $в для провода АС 95/16 при скорости ветра 0,6 м/с, направленного вдоль линии, с учетом солнечной радиации (величины допустимого тока взяты из [81]).

Стоит отметить, что для получения корректных значений при измерении температуры воздуха необходимо устанавливать не менее двух датчиков (на случай отказа одного), которые на подстанции размещаются в специальных метеобудках Селянинова (рисунок 6, а)). Информация от них поступает непосредственно в автоматику в аналоговом виде, либо сначала преобразовывается в цифровой сигнал в промежуточных устройствах (рисунок 6, б)).

1пр,А ,,

Рисунок 5 - Выбор уставок по току в устройстве АОПО ВЛ

1 - АОПО ВЛ с оперативным выбором уставок; 2 - АОПО ВЛ с автоматическим выбором уставок (ступенчатая функция); 3 - АОПО ВЛ с автоматическим выбором уставок (кусочно-линейная функция)

Рисунок 6 - Оборудование для измерения температуры воздуха а) - метеобудка с датчиками; б) - преобразователь аналого-цифровой

1.3. Устройство автоматического ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи с косвенным контролем температуры провода

Известно, что АОПО ВЛ с косвенным контролем температуры провода [55] более эффективна, по сравнению с описанными в предыдущих разделах устройствами, так как имеет не токовые реагирующие органы, а температурные,

но для полноценного функционирования алгоритма такой автоматики дополнительно к измерению тока в проводе и температуры окружающего воздуха требуется информация о скорости и направлении ветра. Для этих целей в местах наихудшего охлаждения провода или возможного нарушения габаритов линии необходимо установить пункты контроля [73] с датчиками скорости и направлении ветра. Датчики могут быть как с подвижными частями (рисунок 7, а)), так и ультразвуковыми [6, 39] (рисунок 7, б)). Далее информация с пункта контроля передается по каналу связи в помещение, где установлена автоматика.

а) И б)

Рисунок 7 - Датчики скорости и направления ветра а) - с механическими частями; б) - ультразвуковые

Очевидно, что при современном развитии техники в пункте контроля целесообразно одновременно с датчиком направления и скорости ветра установить датчик температуры провода (рисунок 8) с целью осуществления непосредственного измерения температуры провода [50] и передачи этой информации в устройство АОПО ВЛ. В таком случае автоматика ограничения перегрузки воздушной линии с косвенным контролем температуры провода при использовании информации только от датчиков направления и скорости ветра не имеет особого смысла, поэтому здесь подробно не рассматривается.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лужковский Юрий Игоревич, 2016 год

Список литературы

1. 12009 ТМ. Типовые материалы для проектирования 407-03-492.88. Принципиальные схемы исполнительных устройств отключения нагрузки от противоаварийной автоматики. Разработаны Уральским отделением института «Энергосетьпроект». 1988.

2. 136152/25/11. Комплекс работ и мероприятий по определению реальной пропускной способности и обоснованию технических решений, направленных на повышение пропускной способности ВЛ. Этап 5. Анализ текущего состояния и технические предложения по повышению пропускной способности ВЛ 110 кВ Г-20 - Замчалово. - Москва, 2011. - 24 с.

3. 1СР.251.208-01РЭ. Устройство цифровых защит и автоматики фидеров ЦЗАФ-3,3. Руководство по эксплуатации. 76 с.

4. 2626-1-310-16 СЭП. Реконструкция автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) Сочинского энергорайона. Рабочая документация. Принципиальные схемы противоаварийной автоматики. - Ростов-на-Дону, 2007.

5. 2626-(2-7)-310-16 СЭП. Реконструкция автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ) Юго-Западного энергорайона. Рабочая документация. Принципиальные схемы противоаварийной автоматики. - Ростов-на-Дону, 2007.

6. 4921250074А. Датчики скорости и направления ветра WSS и WSS-L. Общее описание.

7. 6697/2-3ПС-310/1-16СЭП. Реконструкция централизованной системы противоаварийной автоматики основной сети ОЭС Северного Кавказа в части объектов ЕНЭС (Ш-У этапы). Рабочая документация. ПС 330 кВ Моздок. Принципиальные схемы противоаварийной автоматики. - Ростов-на-Дону, 2010.

8. АИПБ.656122.011-012 РЭ2. Терминал противоаварийной автоматики 110-750 кВ типа «ТОР 300 ПА 52Х». Руководство по эксплуатации. - Чебоксары, 2014. - 80 с.

9. Брухис Г.Л., Воронин В.А., Илюшин П.В., Горшкова Н.А. Разработка и внедрение устройств автоматического ограничения перегрузки линий// Электрические станции. 2012. - №6. - С. 36 - 42.

10. Бургсдорф В.В. Нагрев проводов воздушных линий электропередач и существующие нормы // Электричество. 1937. - №17-18. - С. 40 - 44.

11. Бургсдорф В.В., Никитина Л.Г. Определение допустимых токов нагрузки воздушных линий электропередачи по нагреву их проводов // Электричество. 1989. - №11. - С. 1 - 8.

12. Воронин В. А. Повышение эффективности управления нормальными и аварийными электрическими режимами в районах мегаполисов: дисс. ... к-та техн. наук: 05.14.02/ Воронин Владимир Александрович. - Москва, 2014. -165 с.

13. Ганеев А.А., Никифоров П. Н. О повышении информативности баз данных по жаропрочным сплавам для монокристального литья // Ползуновский альманах. 2003. - №4. - С. 41 - 42.

14. Герасимов С.Е., Камчкина А.В. Модели элементов и методы анализа установившихся режимов в электрических сетях (в примерах и задачах): учебное пособие. - СПб.: ПЭИПК, 2012. - 66 с.

15. ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов окружающей среды.

16. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

17. ГОСТ 721-77. Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В.

18. ГОСТ 7229-76. Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления токопроводящих жил и проводников.

19. ГОСТ 839-80. Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи.

20. ГОСТ Р 55105-2012. Оперативно-диспетчерское управление. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем.

21. Гуревич Ю. Е., Либова Л. Е., Окин А. А. Расчеты устойчивости и противоаварийной автоматики в энергосистемах. - М.: Энергоатомиздат, 1990. -390 с.

22. Гусева Е. Совещание главных инженеров Холдинга МРСК в Санкт-Петербурге [Электронный ресурс] // Электроэнергия. Передача и распределение. 2012. - №2.- Режим доступа: http://www.ruscable.ru/print.html?p=/article/Soveshhanie glavnyx inzhenerov Xoldin ga MRSK v/.

23. ДИ.656122.001 ТО. Интеллектуальное электронное устройство серии Rex 670. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть 1.

24. Диалоговый автоматизированный комплекс анализа режимов «DAKAR».

25. ДИВГ.648228.007-61 РЭ1. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ФКС. Руководство по эксплуатации. Часть 2. - 71 с.

26. Дикой В.П., Левандовский А.А., Арбузов Р.С., Овсянников А.Г., Старцев В.Г. Мониторинг состояния воздушных линий электропередачи с использованием беспилотного летательного аппарата // Энергия единой сети. 2014. - №2 (13). - С. 16 - 25.

27. Диспетчерская программа для устройств РЭС-3, МКПА, МКПА-2, АПКЭ-1, РАС-ЗП SignW. Руководство пользователя.

28. Дьяков А.Ф. Опыт эксплуатации линий 330-500 кВ в условиях интенсивных гололедно-ветровых воздействий. Распределенная система автоматизированного наблюдения за гололедом. ОАО «ФСК ЕЭС» МЭС Юга [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.slideshare.net/anti4ek/ss-9468383.

29. Ефимов Е.Н., Тимашова Л.В., Ясинская Н.В. Причины и характер повреждаемости компонентов воздушных линий электропередачи напряжением 110-750 кВ в 1997-2007 гг // Энергия единой сети. 2013-2014. - №5. - С. 32 - 41.

30. Задание на проектирование (типовое) объектов ОАО «ФСК ЕЭС» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.fsk-ees.ru/about/management and control/test/2015 zadanie na proektirovanie tipovoe F SK EES.pdf.

31. Инструкция по выбору уставок терминала ЦЗАФ-3,3. Дополнение к части 1-ой «Руководящих материалов по релейной защите систем тягового электроснабжения», ЦЭ ОАО «РЖД», 2005 г. - Москва, 2009. - 51 с.

32. Исаев Е.В., Кац П.Я., ЛисицынА.А., Николаев А.В., Тен Е.А. Алгоритм расчета управляющих воздействий по условиям обеспечения нормативного запаса по напряжению в узлах схемы и недопущения токовой перегрузки сетевых элементов в послеаварийном режиме энергосистемы// Известия НТЦ Единой энергетической системы. 2013. - № 1 (68). - С. 58 - 67.

33. ИШМУ.656455.078-01 РЭ. Комплекс противоаварийной автоматики многофункциональный. Руководство по эксплуатации. - Новосибирск, 2013. -69 с.

34. Казакул А.А. Промышленные программно-вычислительные комплексы в электроэнергетике. Методические указания для самостоятельной работы студентов / сост. Казакул А.А.. - Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2013.

35. Кобец Б.Б. Разработка методов определения управляющих воздействий противоаварийной автоматики для обеспечения статистической устойчивости сложных энергосистем: дисс. ... к-та техн. наук: 05.14.02/ Кобец Борис Борисович. - Новосибирск, 1984. -215 с.

36. Колемаев В.А., Староверов О.В., Турундаевский В.Б. Теория вероятностей и математическая статистика.- М.:Высш. шк., 1991. - 400 с.

37. Кудинов И.Д., Сацук Е.И. Основы проектирования противоаварийного управления электроэнергетических систем: учебное

пособие/Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2013. -144 с.

38. Лужковский Ю.И. Согласование работы локальной автоматики предотвращения нарушения устойчивости и автоматики ограничения перегрузки оборудования // Изв. Вузов. Электромеханика. 2014. № 3. С. 103 - 105.

39. M211095RU-E. Серия ультразвуковых датчиков ветра Visala Windcap. Руководство пользователя. 228 с.

40. Магадеев Р., Шмелькин А., Шейнкман А. Автоматика ограничения перегрузки - элемент интеллектуальных сетей [Электронный ресурс] // Электроэнергия. Передача и распределение. 2012. - №2.- Режим доступа: http://www.ruscable.ru/print.html?p=/article/Avtomatika ogranicheniya peregruzki lin ij_element/.

41. Махлин Б. Ю. Нагрев проводов и его влияние на их механическую прочность// Труды ЦНИЭЛ. 1956. - вып. V. - С. 186-202.

42. Методические указания по устойчивости энергосистем. Утверждены приказом Минэнерго России №277 от 30.06.2003.

43. Методические указание по выбору логики действия и уставок срабатывания автоматики ограничения перегрузки оборудования. - 2008.

44. Механошин Б.И., Шкапцов В.А., Васильев Ю.А. Повышение эффективности использования существующих ВЛ на основе анализа их технического состояния и данных мониторинга температуры проводов// Электро. 2007. - № 6. - С. 37 - 41.

45. Механошин Б.И., Шкапцов В.А., Корякин Д. Определение приоритетов обследования линий электропередачи [Электронный ресурс] // Электроэнергия. Передача и распределение. 2011. - №1.- Режим доступа: http://www.ruscable.ru/print.html?p=/article/Opredelenie prioritetov obsledovaniya li

nij/.

46. Неуймин В.Г. Машалов Е.В., Александров А.С., Багрянцев А.А. Программный комплекс «RastrWin3». Руководство пользователя. - 2014. - 271 с.

47. Окин A.A. Определение оптимальных управляющих воздействий противоаварийной автоматики в энергосистемах // Электричество. 1977. - №8. -С.7-17.

48. Осика Л.К. Способы учета изменения температуры по трассам линий электропередачи для уточнения их математических моделей// Электро. 2006. -№ 6. - С. 27 - 29.

49. Павлушко С.А., Жуков А.В., Сацук Е.И., Кац П.Я., Лисицын А.А. Расчет управляющих воздействий по условиям статической устойчивости в программном обеспечении централизованной системы противоаварийной автоматики нового поколения // Электрические станции. 2015. - №2. - С. 35 - 40.

50. Патент на изобретение № 2222858 H02J13/00, Заявл. 31.10.02. Опубл. 27.01.04. Устройство для дистанционного контроля состояния провода воздушной линии электропередачи (варианты) / Механошин Б.И., Шкапцов В.А.

51. Патент на изобретение № 2478247 H02J13/00, Заявл. 27.12.11. Опубл. 27.03.13. Система дистанционного контроля воздушной линии электропередачи, снабженной оптоволоконным кабелем / Механошин Б.И., Механошин К.Б., Шкапцов В.А.

52. ПБКМ.421445.026 Д7. Микропроцессорный комплекс локальной противоаварийной автоматики МКПА. Автоматика разгрузки линии (АРЛ). Описание. Протокол испытаний. - Екатеринбург, 2009. - 10 с.

53. ПБКМ.421445.026 РЭ. Микропроцессорный комплекс локальной противоаварийной автоматики МКПА. Руководство по эксплуатации. -Екатеринбург, 2009. - 34 с.

54. ПБКМ.421445.050 РЭ. Микропроцессорный комплекс противоаварийной автоматики МКПА-2. Руководство пользователя. -Екатеринбург, 2011. - 45 с.

55. Петрова Т.Е., Фигурнов Е.П. Защита от перегрузки по току проводов воздушных линий электропередачи // Электричество. 1991. - № 8. - С. 29 - 34.

56. Плановые часы пиковой нагрузки по месяцам 2016 года для территорий, которые объединены в ценовые зоны оптового рынка электрической

энергии и мощности, и территорий, которые объединены в неценовые зоны оптового рынка электрической энергии и мощности. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://so-

ups.ru/fïleadmin/fïles/company/markets/2016/pik chas2016.pdf.

57. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог (ЦЭ-868). - М.: Транспорт, 2002.

58. Правила устройства электроустановок. 7-е изд.-М.: Изд-во НЦ ЭНАС,

2003.

59. Преобразователь температуры измерительный НПТ. Руководство по эксплуатации.

60. Программа «Mustang». Описание и инструкция пользователю.

61. Программно-вычислительный комплекс АНАРЭС.

62. Программное обеспечение для расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов ВЛ. Руководство пользователя по программе «Мониторинг ВЛ»/ Левченко И.И., Сацук Е.И. 2009.

63. Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов. - М.: Физматгиз, 1962. -

456 с.

64. РД 34.20.547. Методика расчета предельных токовых нагрузок по условиям нагрева проводов для действующих линий электропередачи (МТ 34-70037-87).

65. Разработка и составление региональных карт климатического районирования Краснодарского края по максимальной скорости ветра, толщине стенки гололеда, ветровой нагрузке при гололеде и среднегодовой продолжительности гроз в часах. - Москва, 2011.

66. Растр МДП [Электронный ресурс]. Режим доступа: http : //www.rastrwin.ru/rastr/RastrMDP. php.

67. Региональная карта климатического районирования Краснодарского края по максимальной скорости ветра. - Москва, 2011.

68. РЭЛС.401261.007 РЭ. Термопреобразователи малогабаритные с клеммной головкой и универсальным токовым выходным сигналом. Руководство по эксплуатации.

69. Сацук Е.И., Лужковский Ю.И., Засыпкин А.С. (мл), Тетерин А.Д. Алгоритмы адаптивной автоматики ограничения перегрузки воздушной линии электропередачи с контролем температуры провода // Энергетик. 2015. - №12. -С.8-12.

70. Сацук Е.И., Лужковский Ю.И. Исследование метода определения предельной токовой нагрузки воздушной линии электропередачи на основании данных измерений текущих значений температуры провода//Известия вузов. Электромеханика. 2013. - №1. - С.41-43.

71. Сацук Е.И., Лужковский Ю.И. Метод прогнозирования перегрузки воздушных линий электропередачи для автоматического противоаварийного управления // Изв. Вузов. Электромеханика. 2015. - № 2. - С. 49 - 52.

72. Сацук Е.И., Лужковский Ю.И. Противоаварийное управление при перегрузке воздушных линий электропередачи по току // Изв. Вузов. Электромеханика. 2012. - № 2. - С. 85 - 87.

73. Сацук Е.И. Программно-технические средства мониторинга воздушных линий электропередачи и управление энергосистемой в экстремальных погодных условиях: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.14.02/ Сацук Евгений Иванович. - Новочеркасск, 2011. - 301 с.

74. Сацук Е.И. Электротепловые и механические процессы в воздушных линиях электропередачи: монография/ Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. - 106 с.

75. Синайский Б. Н., Беляев М. С., Жуков Н. Д., Пантелеев А. Д. Температурно-временной подход к аппроксимации и экстраполяции характеристик сопротивления многоцикловой усталости жаропрочных никелевых сплавов // Проблемы прочности. 1989. - №3.

76. Софт-Конструктор. Руководство пользователя. Интегрированная среда разработки алгоритмов и схем автоматики. Екатеринбург, 2001. - 65 с.

77. Специальное конструкторское бюро приборов и систем автоматизации [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.blice.ru.

78. Справочник по проектированию электроэнергетических систем/ В.В. Ершевич, А.Н. Зейлингер, Г.А. Илларионов и др. Под ред. С.С. Рокотяна и И.М. Шапиро. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 352 с.

79. Справочник по проектированию электрических сетей //под ред. Д.Л. Файбисовича - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005.

80. СТО 56947007-29.240.019-2009. Методика оценки технико-экономической эффективности применения устройств FACTS в ЕНЭС России.

81. СТО 56947007-29.240.55.143-2013. Методики расчета предельных токовых нагрузок по условиям сохранения механической прочности проводов и допустимых габаритов воздушных линий.

82. СТО 56947007-33.040.20.123-2012. Аттестационные требования к устройствам противоаварийной автоматики (ПА).

83. СТО 56947007-33.040.20.204-2015. Типовые функции цифровых устройств противоаварийной автоматики ФСМ, ФТКЗ, АЧР, ЧАПВ, ЧДА, КПР, САОН, АОПО, АРПМ.

84. СТО 56947007-33.060.40.178-2014. Технологическая связь. Руководство по эксплуатации каналов высокочастотной связи по линиям электропередачи 35-750 кВ.

85. СТО 59012820.27.010.001-2013. Правила определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях диспетчерского центра ОАО «СО ЕЭС».

86. СТО 59012820.29.240.007-2008. Правила предотвращения развития и ликвидации нарушений нормального режима электрической части электроэнергетических систем.

87. СТО 59012820.29.240.008-2008. Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем. Условия организации процесса. Условия создания объекта. Нормы и требования.

88. Схема и программа развития Единой энергетической системы России на 2015-2021 годы (утверждена приказом Министерства энергетики Российской Федерации №627 от 09 сентября 2015 г.).

89. Типовое задание на выполнение «Схемы выдачи мощности электростанции».

90. Типовое задание на выполнение работы «Схема внешнего электроснабжения энергопринимающих устройств».

91. Усов В.В. О механических свойствах проводникового алюминия // Электричество. 1932. - №14. - С. 727 - 731.

92. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Петрова Т.Е., Кууск А.Б. Нагрев неизолированных проводов воздушных линий электропередачи // Электричество. 2013. - № 6. - С. 19 - 25.

93. Фигурнов Е.П., Жарков Ю.И., Петрова Т.Е., Кууск А.Б. Уточнение к основам теории нагревания проводов воздушных линий электропередачи // Изв. Вузов. Электромеханика. 2013. - № 1. - С. 36 - 40.

94. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для вузов ж.-д. трансп. -М.: Желдориздат, 2002. 720 с.

95. Ценовые зоны оптового рынка электроэнергии. Глоссарий ОАО «СО ЕЭС». [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://so-ups.ru/index.php?id=glossary#c 1045.

96. Шкапцов В.А. Мониторинг пропускной способности ВЛ в условиях изменений окружающей среды // Энергия единой сети. 2013-2014. - №6 (11). -С. 36 - 45.

97. ЭКРА.656453.221/220 0106 РЭ. Шкаф линейной противоаварийной автоматики типа ШЭЭ 22Х 0106. Руководство по эксплуатации. - Чебоксары, 2012. - 122 с.

98. ЭКРА.656453.221/220 0108 РЭ. Шкаф противоаварийной автоматики с функцией автоматики ограничения перегруза оборудования с учетом температуры окружающей среды. Руководство по эксплуатации. - Чебоксары, 2012. - 99 с.

99. Юдина Л. Новые идеи для новой сети [Электронный ресурс] // Электроэнергия. Передача и распределение. 2012. - №1.- Режим доступа: http://www.ruscable.ru/print.html?p=/article/Novye idei dlya novoj seti/.

100. Area-wide dynamic line ratings based on weather measurements. CIGRE WG B2-106, 2012.

101. CIGRE. Thermal state of overhead line conductors// Electra.- 1988.-

№121.

102. Dynamic Assessment of Overhead Line Capacity for integrating Renewable Energy into the Transmission Grid. CIGRE WG B2-207, 2014.

103. EUROSTAG. New release 4.5 [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.eurostag.be/.

104. Holmstrom S. Engineering Tools for Robust Creep Modeling // Espoo 2010. VTT Publications 728. 94 p. + 53 p.

105. IEC 61131-3. Programming Industrial Automation Systems.

106. Integrating Enhanced Dynamic Line Rating into the Real-time State Estimator Analysis and Operation of a Transmission Grid Increases Reliability, System Awareness and Line Capacity. CIGRE WG B2-208, 2014.

107. Kidder A. H., Woodward C. B. Ampere load limits for cooper in overhead lines// Electrical Engineers. 1943. - №3. - P. 148-152.

108. Larson R. R., Miller J. Time-temperature relationship for rupture creep stress // Trans. ASME. 1952. - 74.№5. - P. 765-775.

109. Orr R.I., Sherby O.D., Dorn J.E. Correlation of rupture data for metals at elevated temperatures // Trans. ASM. 1954. - V. 46. - P. 113-128.

110. Rodriguer A., Yinger R. L. Conductor-temperature monitoring increases transmission line ratings// Transmission and distribution. 1989. - №3. - P. 144-148.

111. Uteuliyev B.A., Mikheev A.V. Significance assessment of overhead transmission lines elements in its resource formation // Nauchnyj vestnik NGTU. 2015. - №1. - P. 273-284.

112. Weather forecasted thermal line rating model for the Netherlands. CIGRE WG B2-105, 2012.

113. Zeerleder, Irman. Mechanical properties of aluminium and its alloys after prolonged heating// The Monthly Journal of Metals and Metallurgical abstracts. 1936. -№3. - P. 335-348.

Приложение А

(обязательное)

Графические результаты расчетов установившихся режимов летних максимальных нагрузок 2017 года в Кубанской ЭС

УслоВные обозначения

8.7+Л5

<-55.7-Ш - направление и Величина перетока актиВной и реактивной мощности В ВетВи, МВт и МВАр;

<-300 116.9

8.4+^.2 1СШ6

- направление и Величина полного тока В ВетВи, Д

- Величина напряжения Б узле, кВ;

- Величина актиВной и реактивной мощности нагрузки В узле, МВт и МВАр;

- Величина актиВной и реактиВной мощности генерации В узле, МВт и МВАр;

- ВетВь отключена.

Рисунок А.1 - Схема потокораспределения мощностей и уровней напряжения в рассматриваемом районе схеме ремонта ВЛ 220 кВ Витаминкомбинат-Славянская

Условные обозначения

— 55.7—и27 - направление и Величина перетока активной и раактиВной мощности Б ВатВи, МВт и

- направление и Величина полного тока

- Величина напряжения В узле, кВ;

- Величина активной и реактивной мощности нагрузки В узле, МВт и МВАр;

- Величина активной и реактивной мощности генерации Б узле, МВт и МВАр

Коржевская

2+Л

114.85 Красная стрела тяг. 5.7+Л. 8 "*

19.1+и 8.4

Джигинская

137+^.4

6.5+^.7

Тамань

21+Л1.9

27.1+Л3.8

Рисунок А.2 - Схема потокораспределения мощностей и уровней напряжения в нормальной схеме сети

Приложение Б

(обязательное)

Алгоритм «по трем точкам» устройства АОПО с непосредственным контролем температуры провода

Рисунок Б.1 - Алгоритм завода-изготовителя терминала по вычислению среднего значения измеренного тока RG_16_16

Рисунок Б.2 - Алгоритм- шифратор объема УВ в номер ступени dP_SCALE

Рисунок Б.3 - Алгоритм вычисления объема УВ и выбора ступени dP_yv

Рисунок Б.4 - Алгоритм AOPO_T_pr

T_pr

Устав ка п о те ме ратуре г

[ГЦ T_pr_dop_otsech |—' на отключение ВЛ Выдержка времени [ГЦ T_otsech на отключение ВЛ Уставка по темературе | L || T_pr_dop

на срабатывание ступени запас по темературе

[ГЦ DTzap

коэфф. использования ГП1 K_dT_zap_2

запаса по темературе

Выдержка времени напускУВ1

Т

Т

т

Т 1

Т 1 2

Т 1 3

Т 1 4

Т 1 5

Т 1 6

Т 1 7

Т 1 8

Т 1 9

Т 1 10

Т 1 11

Т 1 12

Т 1 13

Т 1 14

Т 1 15

Т 1 16

Block

Block 1

I d d

BLOCK

Отключение ВЛ

YV 16

УВ15 YV 15

УВ14

YV 14

УВ13 YV 13

УВ12

YV 12

УВ11

YV 11

УВ10

YV 10

УВЭ

YV 9

УВ8

YV 8

УВ7

YV 7

УВ6

YV 6

УВ5

YV 5

УВ4

YV 4

УВЗ

YV_3 УВ2

YV_2 УВ1

YV 1

[B_

[еГ [в

[В

[в 1Г ill

Рисунок Б.6 - Алгоритм преобразования «ступеней» в «очереди» yv_st_och

Рисунок Б.7 - Алгоритм-сумматор управляющих воздействий YV_16_2

Рисунок Б.8 - Aлгоритм AOPO_3point

Приложение В

(обязательное)

Алгоритм «по методу итераций» устройства АОПО с непосредственным контролем температуры провода

Рисунок В.1 - Алгоритм вычисления установившейся температуры провода с заданной точностью Zikl_T_pr_yst

Рисунок B.2 - Алгоритм Zikl_T_pr_yst_all

Рисунок B.3 - Алгоритм t_pr_yst_tay

Рисунок В.4 - Алгоритм AOPO_iter

Приложение Г

(обязательное) Акты внедрения

Кравченко О. А.

г.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС

Комиссия в составе:

- к. т. н., доцента, декана Энергетического факультета ЮРГПУ(НПИ) имени М. И. Платова, Скубиенко С. В.;

- доцента, заместителя декана Энергетического факультета по учебно-методической работе, Буракова И. Ф.;

- д. т. н., профессора, заведующего кафедрой «Электрические станции и электроэнергетические системы», Нагая В. И.

составила настоящий акт о том, что в Южно-Российском государственном политехническом университете (НПИ) имени М. И. Платова на кафедре «Электрические станции и электроэнергетические системы» в учебный процесс по дисциплине «Противоаварийное управление и противоаварийная автоматика в электроэнергетических системах» внедрены новые лабораторные работы с использованием результатов диссертационной работы Лужковского Юрия Игоревича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Алгоритмы функционирования и методики определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи» в виде математических моделей алгоритмов функционирования автоматики ограничения перегрузки ВЛ и опытной установки для их экспериментальной проверки.

Лабораторные работы позволяют овладеть навыками программирования современных микропроцессорных терминалов и закрепить полученные при теоретическом изучении курса знания в части автоматического противоаварийного управления с целью предотвращения недопустимых по величине и длительности токовых нагрузок ший электропередачи.

Заместитель декана по учебно-методической работе, доцент

Декан Энергетического факультета, к. т. н., доцент

С. В. Скубиенко

И. Ф. Бураков

Зав. кафедрой «Электрические станции и электроэнергетические системы», д. т. н., проф.

В. И. Нагай

УТВЕРЖДАЮ

Зам. генерального директора по РЗиА 00 «Прософт-Системы» _Бородин О.С.

АКТ

о внедрении результатов диссертации Лужковского Юрия Игоревича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Алгоритмы функционирования и методики определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи»

Комиссия в составе: председателя - зам. генерального директора по РЗиА Бородина Олега Сергеевича, членов комиссии - (зам. начальника отдела РЗиА по перспективным разработкам Иванов Ю.В., ведущий инженер отдела РЗиА Лесков Т.В.) настоящим актом подтверждает:

1) реализацию, при технической поддержке специалистов ООО «Прософт-Системы», автоматики ограничения перегрузки воздушной линии электропередачи на графическом языке FBD (Function Block Diagram - язык функциональных блоков) в составе микропроцессорного терминала противоаварийной автоматики МКПА-2, установленного на кафедре ЭСиЭЭС ЮРГПУ (НПИ);

2) успешность экспериментальной проверки результатов диссертации в виде алгоритмов функционирования и методик определения параметров настройки устройств автоматического ограничения перегрузки ВЛ с непосредственным контролем температуры провода.

Комиссия отмечает целесообразность применения устройств АОПО с непосредственным контролем температуры провода с использованием предложенных в диссертации алгоритмов функционирования, так как это позволит наиболее полно использовать пропускную способность воздушных линий электропередачи, а значит, повысить эффективность противоаварийного управления при возникновении недопустимой токовой перегрузки ВЛ.

Председатель комиссии:

Зам. генерального директора по РЗиА

Бородин О.С.

Члены комиссии:

Зам. начальника отдела РЗиА по перспективным раз Ведущий инженер отдела РЗиА

Иванов Ю.В.

Лесков Т.В.

Аврального директора ЭКРЛ», к,т.н. 1 Л.М. Наумов

2016 г

об использований результатов диссертационной работы Лужковсколэ Юрия Игоревича ««Алгоритмы функционирования и методики определении параметров HÛ стройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи», представленной на соискание ученой степени кандидата технических паук.

Комиссия ч составе: председателя - Заместителя генерального директора -технического? директора Наумова В.АМ членов комиссии - Старшего научного сотрудника технического отдела Пономарева Е.А., Заведующего сектором инжиниринга устройств автоматики Разумова P. 11. настоящим актом подтверждает, что результаты диссертации п виде;

- алгоритмов функционирования, основанных на уравнении теплового баланса и допущении об экспоненциальном процессе тгагревя провода, а также методик определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушны* лияин электропередачи с непосредственным контролем температуры провода;

- алгоритма иыиора отдельной автоматики ограничения перегрузки воздушной линии электропередачи а составе комплексного устройства АОПО В Л по критерию полно™ использования пропускной способности воздушной j I и I г и и электропередачи и исправности измерительных органов

представляют интерес с точки зрения реализации в терминалах НА производства ООО нпп «ЭКРД» для целей более эффективного автоматического противоаварийного управлении на ВЛ с выявленными рисками возникновения недопустимой токовой перегрузки и с установленными или запроектированными к монтажу датчиками температурь] провода.

11редседатель:

Заместитель генерального директора

Члены комиссии: Старший научный сотрудник технического отдела, к.т.н.

Заведующий сектором инжиниринга устройств автоматики

УТВЕРЖДАЮ

^ лавныи инженер (ОАО)

/Щ —¿г /Х-- '_\д

с Щк Ю$Ш^ергояетьпроект» УдаьВШ^шМЫ- Лубенец

оМ 2016 г.

----- * Л? //

АКТ

о внедрении результатов диссертации Лужковского Юрия Игоревича, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Алгоритмы функционирования и методики определения параметров настройки автоматики ограничения перегрузки воздушных линий электропередачи»

Комиссия в составе: председателя - заместителя директора по производству Лаврухина А. И., членов комиссии - заведующего группой противоаварийной автоматики Захарова И. В., главного специалиста группы противоаварийной автоматики Брицыной В. А. настоящим актом подтверждает, что результаты диссертации в виде:

— методики определения мест размещения и логики действия устройств автоматического ограничения перегрузки ЛЭП;

- дополнения к п. 13.4.5 СТО 59012820.27.010.001-2013 «Правила определения максимально допустимых и аварийно допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях диспетчерского центра ОАО «СО ЕЭС»» о возможности выполнения корректировки расчетной модели послеаварийного установившегося режима ЭЭС в части использования средств компенсации реактивной мощности с целью введения величин напряжений в контролируемых узлах в интервал допустимых значений

широко используются в группе противоаварийной автоматики при выполнении проектных работ.

Методика определения мест размещения и логики действия устройств АОПО ЛЭП позволяет оптимизировать процесс проектирования комплекса противоаварийной автоматики в энергосистемах, для которых характерны риски возникновения перегрузок линий электропередачи, а предложенное дополнение к п. 13.4.5 СТО 59012820.27.010.001-2013 - расширить область возможного использования методики ОАО «СО ЕЭС» при определении допустимых перетоков активной мощности в контролируемых сечениях по критерию допустимой токовой нагрузки ЛЭП.

Главный специалист группы ПА

Члены комиссии: Заведующий группой ПА

Председатель комиссии: Заместитель директора по производству

Захаров И. В. Брицына В. А.

врухин А. И.