Повышение точности определения места повреждения воздушных линий электропередачи по параметрам предаварийного и аварийного режимов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат наук Абрамочкина, Людмила Владимировна

• Абрамочкина, Людмила Владимировна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Абрамочкина, Людмила Владимировна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1 Тенденции развития методов определения места повреждения (ОМП) воздушных линий электропередачи (ВЛ)

1.1 Сравнительная характеристика методов ОМП ВЛ

1.2 Современные методы и алгоритмы ОМПВЛ по параметрам аварийного режима (ПАР)

1.2.1 Алгоритмы методов двухстороннего ОМП по ПАР

1.2.2 Алгоритмы методов одностороннего ОМП по ПАР

1.3 Тенденции развития устройств ОМП ВЛ

1.3.1 Фиксирующие измерительные приборы (ФИП)

1.3.2 Микропроцессорные фиксирующие индикаторы (МФИ)

1.3.3 Цифровые регистраторы аварийных процессов (ЦРАП)

1.4 Направления совершенствования методов ОМП ВЛ по ПАР

1.5 Концепция разработки программно-аппаратного комплекса ОМПВЛ повышенной точности

1.6 Выводы по первой главе

Глава 2 Способы и алгоритмы определения места повреждения ВЛ

2.1 Способ и алгоритмы ОМП при поперечной несимметрии

2.1.1 Описание алгоритмов ОМП при поперечной несимметрии

2.1.2 Тестирование алгоритмов ОМП при поперечной несимметрии

2.1.3 Сопоставление методов ОМП при поперечной несимметрии

2.2 Способ и алгоритмы ОМП при продольной несимметрии

2.2.1 Существующие методы ОМП при продольной несимметрии

2.2.2 Описание алгоритмов ОМП при продольной несимметрии

2.2.3 Тестирование алгоритмов ОМП при продольной несимметрии

2.3 Апробация алгоритмов ОМП на реальных данных

2.4 Выводы по второй главе

Глава 3 Способ и алгоритмы идентификации погонных параметров ВЛ

3.1 Существующие методы уточнения параметров ВЛ

о

3.2 Описание алгоритмов определения погонных параметров BJI

3.2.1 Алгоритм определения погонных параметров BJI через коэффициенты четырехполюсника

3.2.2 Алгоритм определения погонных параметров BJI через П-образную схему замещения

3.3 Тестирование алгоритмов определения погонных параметров BJI по результатам регистрации параметров предаварийного режима

3.4 Выводы по третьей главе

Глава 4 Анализ чувствительности алгоритмов определения погонных параметров по ММЗ к факторам, снижающим их точность

4.1 Проявление высших гармоник токов и напряжений BJI

4.1.1 Анализ чувствительности алгоритмов определения погонных параметров к присутствию совокупности высших гармоник токов и напряжений

4.1.2 Анализ чувствительности алгоритмов определения погонных параметров к показателям высших гармоник токов и напряжений

4.1.3 Анализ влияния дискретности регистрации аварийных сигналов на точность определения погонных параметров в условиях несинусоидальности токов и напряжений BJ1

4.1.4 Общий анализ результатов численных экспериментов

4.2 Алгоритм определения параметров BJI на основе местных скалярных параметров

4.2.1 Математические основы алгоритма

4.2.2 Тестирование алгоритмов определения погонных параметров BJI на основе местных скалярных параметров режима

4.2.3 Оценка чувствительности алгоритма определения погонных параметров BJT на основе местных скалярных параметров режима к присутствию высших гармонических составляющих в токах и напряжениях

4.3 Анализ чувствительности алгоритмов определения погонных

параметров В Л к погрешностям синхронизации измерений

4.4 Выводы по четвертой главе

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение точности определения места повреждения воздушных линий электропередачи по параметрам предаварийного и аварийного режимов»

ВВЕДЕНИЕ

На воздушных линиях электропередачи (ВЛ) довольно часто возникают повреждения различного вида, которые приводят к выходу линии из работы. Как следствие, имеет место недоотпуск электроэнергии, снижение надежности и качества электроснабжения. Очевидно, одной из важнейших задач ремонтных служб предприятий электросетей является быстрое определение места повреждения (ОМП) и организация ремонтно-восстановительных работ. До внедрения в энергосистемы приборов ОМП поиск повреждения осуществлялся путем обходов, объездов, а иногда облетов трассы линии на вертолете. В результате тратилось значительное время, так как линии имеют большую протяженность, а трасса часто проходит по труднопроходимой местности. Кроме того, место повреждения иногда плохо различимо даже с близкого расстояния, поскольку на гирлянде изоляторов после перекрытия часто не остается заметных следов обгорания.

Сложнее дело обстоит с поиском места самоустраняющегося повреждения, то есть, когда после автоматического повторного включения линия остается в работе. Несомненно, ремонтным службам необходима информация о таких повреждениях, так как после них часть изоляторов в гирлянде оказывается пробитой, и на линии остается ослабленное место, в котором возможно повторение аварии.

На данный момент уже разработано множество различных устройств и методик определения места повреждения, но погрешность измерения все еще достаточно велика. В связи с вышесказанным, развитию методов ОМП уделяется большое внимание, что говорит об актуальности проблемы. Поэтому в данной работе предлагается рассмотреть возможность повышения точности ОМП воздушных линий электропередачи по параметрам предаварийного и аварийного режимов.

Таким образом, целью диссертационной работы является разработка методов ОМП ВЛ повышенной точности, основанных на использовании в

качестве первичной информации массивов мгновенных значений токов и напряжений, получаемых с помощью регистраторов аварийных процессов.

Для достижения указанной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1. Изучить существующие способы и устройства ОМП ВЛ и произвести систематизацию и анализ основных причин возникновения погрешностей при ОМП. В результате чего, сформулировать пути снижения влияния факторов на точность ОМП.

2. Разработать способы и алгоритмы ОМП повышенной точности за счёт учёта пространственной распределённое™ параметров линии.

3. Разработать способ и алгоритмы идентификации погонных параметров ВЛ повышенной точности по параметрам предшествующих аварии режимов с целью их использования в алгоритмах ОМП.

4. Произвести апробацию разработанных алгоритмов.

5. Оценить чувствительность алгоритмов идентификации погонных параметров ВЛ к присутствию высших гармонических составляющих в токах и напряжениях.

6. Оценить чувствительность алгоритмов идентификации погонных параметров к погрешностям синхронизации измерений по концам ВЛ.

Для решения поставленных задач в настоящей работе использовались следующие методы исследований: теория электромагнитных переходных процессов, математическое описание режимов линии произвольной протяженности по уравнениям длинных линий в форме гиперболических функций, математическое моделирование, вычислительные и физические эксперименты.

При решении поставленных задач были получены следующие результаты, определяющие научную новизну работы и выносимые на защиту:

-способы определения мест короткого замыкания и обрывов линии, обладающие повышенной точностью за счет учета пространственной

б

распределенности параметров линии посредством применения уравнений длинной линии;

-способ идентификации погонных параметров линии повышенной точности, используемые для определения этих параметров по данным предшествующих аварии нормальных режимов с целью их применения в разработанных алгоритмах ОМП;

-алгоритм идентификации погонных параметров по двум режимам линии с использованием только местных скалярных режимных параметров, исключающий отрицательное влияние погрешностей синхронизации сигналов, получаемых по концам линии, на точность определения этих параметров.

Практическая ценность результатов проведенных исследований заключается в следующем:

•Точность определения мест повреждения методами, применяющимися в настоящий момент на практике, может быть повышена за счет использования вместо справочных параметров линии их реальных значений, определяемых по разработанным в данной работе алгоритмам идентификации погонных параметров.

•Способ идентификации погонных параметров по двум режимам линии, основанный на использовании местных скалярных параметров режима по концам линии, может стать средством синхронизации сигналов, используемых в алгоритмах ОМП, что также повысит их точность.

• Способы ОМП повышенной точности, разработанные в данной работе, позволят повысить точность определения мест повреждения и сократить временные и финансовые затраты на поиски места повреждения и организацию ремонтно-восстановительных работ.

В целом результаты, полученные в процессе исследований, представляют интерес для практики технического обслуживания воздушных линий электропередачи и линейных ремонтных служб предприятий электросетей.

Основные результаты выполненных исследований обсуждались на научных семинарах кафедры «Электрические сети и электротехника» Научно исследовательского Томского политехнического университета и на следующих конференциях:

- XVI Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Современные техника и технологии (г. Томск, 2010 г.)

- Всероссийская научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых Наука. Технологии. Инновации (г. Новосибирск, 2010 г.)

- X Всероссийская научно-техническая конференция Электроэнергетика глазами молодежи (г. Екатеринбург, 2010 г.)

- Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Томск, 2011 г.)

- XVIII Международная научно-практическая конференция студентов Современные техника и технологии, (г. Томск, 2012 г.)

По результатам диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе 3 работы по списку ВАК, 1 публикация в иностранном журнале, получено 2 патента РФ на изобретения.

Структура работы

Диссертация включает введение, четыре главы и заключение, изложенные на 167 страницах машинописного текста, содержит 86 рисунков, 45 таблиц. Список литературы включает 58 наименований. Список источников литературы представлен в порядке упоминания в тексте. Номера формул/рисунков/таблиц состоят из двух цифр: первая - номер главы, вторая - порядковый номер формулы/рисунка/таблицы. Номера формул состоят из двух цифр: первая - номер главы, вторая - порядковый номер формулы. Список сокращений находится после заключения.

ГЛАВА 1 ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ (ОМП) ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (ВЛ)

1.1 Сравнительная характеристика методов ОМП ВЛ

Потребность в ОМП возникла на рубеже XIX и XX веков. Одно из первых упоминаний о необходимости проведения такой процедуры дается в [1]. На практике ОМП получило интенсивное развитие в послевоенные годы, начиная с работ Розенкнопа М.П. [2], который занимался как теоретическими разработками, как и их практической реализацией.

Разнообразие структуры и условий работы электрических сетей привело к развитию большого количества методов ОМП, которые представлены на рисунке 1.1 [3].

Рисунок 1.1 - Результаты классификации методов ОМП ВЛ В целом существующие методы ОМП можно разделить на две основные группы - топографические и дистанционные [3]. Топографические методы ОМП подразумевают определение места повреждения непосредственно на трассе линии. Данная группа методов, обладает высокой точностью, однако требует большие временные затраты. Дистанционные

методы ОМП заключаются в измерении расстояния до места повреждения с концов линии. Эта группа методов, напротив, позволяет быстро определить место повреждения, но обладает ограниченной точностью.

Кратко рассмотрим принципы работы представленных на рисунке 1.1 групп методов.

Индукционные методы предназначены для топографического определения места повреждений на воздушных и кабельных (КЛ) линиях. Суть методов заключается в фиксации параметров магнитного поля токов, протекающих по проводам и в земле вдоль трассы линии. С помощью специальных датчиков, усилителей и индикаторов при их перемещении вдоль трассы линии улавливаются изменения параметров магнитного поля вблизи места повреждения.

Индукционный метод обеспечивает высокую точность определения места повреждения (погрешность составляет не более 0,5 м), однако требует больших временных затрат, а также предварительного определения зоны с местом повреждения с помощью дистанционных методов.

В основе электромеханических методов лежит фиксация механических усилий, которые создаются за счет энергии тока короткого замыкания (КЗ). Блинкеры (устройства для фиксации механических усилий) устанавливают на опорах ВЛ и в распределительных устройствах. Эти устройства служат для сигнализации протекания тока КЗ через контролируемый объект.

Электромеханический метод весьма прост, что может быть отнесено к его достоинствам, однако для обнаружения места повреждения таким методом необходимо непосредственно следовать вдоль ВЛ, что требует больших временных затрат, а также предварительное определение предположительного места повреждения одним из дистанционных методов.

Импульсные методы [3] базируются на измерении временных интервалов при распространении электромагнитных волн по линии. В зависимости от метода они делятся на локационные и волновые (рис. 1.1).

Локационный метод [3] основан на измерении промежутка времени между моментом посылки зондирующего импульса и моментом прихода к началу линии отраженного от места повреждения импульса. Послав импульс в линию, замеряют интервал ¿л - время двойного пробега импульса до точки повреждения. Тогда расстояние до места повреждения определяется как произведение скорости распространения импульса и интервала гл, разделенное пополам.

Так как волновые характеристики воздушных линий зависят от рельефа местности, расположения проводов на опорах и других факторов, то во избежание внесения ошибок в результаты проверки рекомендуется иметь предварительно снятые характеристики каждой исправной линии. С этими характеристиками сравниваются характеристики, снятые в аварийном состоянии. Точность определения мест повреждений локационными искателями находится в пределах 0,3-0,5% от длины линии.

К недостаткам, которые часто встречаются в эксплуатации и мешают точному определению мест повреждений на линиях, относятся:

- дефекты воздушных проводок в открытых распдедустройствах (обрывы проводов, непропаянные скрутки);

- повреждения защитных фильтров, которые из-за нарушения сроков профилактики не были своевременно выявлены;

- необученность персонала работе с импульсными измерителями.

Все работы с локационными измерителями должны проводиться в строгом соответствии с требованиями техники безопасности.

Волновой метод может применяться в случаях, когда сопротивление в месте повреждения составляет от нуля Ом до сотен кОм. Этот метод реализуется на базе односторонних или двухсторонних измерений [3].

В основе волнового метода двухсторонних измерений лежит измерение промежутка времени между моментами достижения концов линии фронтами электромагнитных волн, которые возникают в точке повреждения.

В случае пробоя изоляции провода (находящегося под напряжением)

на землю в некоторой точке, находящейся от конца линии на расстоянии Ь], напряжение резко понижается. В результате в месте повреждения возникают электромагнитные волны напряжением - /У, распространяющиеся в обе стороны со скоростью V.

За время ?/ = (Ь-Ь^Ь фронт одной из волн достигает ближнего конца линии, спустя интервал Г2 = ^¡/у, фронт второй волны достигает дальнего конца. Интервал времени:

Ь (1.1) Ы = и - А =—---•

V V

Поскольку длина линии Ь известна, из выражения (1.1) можно найти

расстояние до места повреждения:

г Ь М (1.2) ц = —I--у.

2 2

К достоинствам волнового метода можно отнести его простоту и применимость в случаях, когда сопротивление в месте повреждения составляет от нуля Ом до сотен кОм.

Недостатками является низкая точность измерения, обусловленная необходимостью проведения нескольких измерений, задержками времени при получении результата, высокой чувствительностью к помехам, вызванным соединением проводников.

Методы ОМП по ПАР основаны на измерении параметров аварийного режима (ПАР) [4] - составляющих или комбинаций напряжений и токов в аварийном режиме.

В зависимости от месторасположения устройств измерения токов и напряжений эти методы делятся на одно- и двухсторонние (см. рис. 1.1).

Двусторонним методам ОМП по ПАР свойственны следующие недостатки:

необходимость получения полной и синхронизированной информации о токах и напряжениях с двух концов линии;

- значительные капитальные вложения при технической реализации устройств;

- зависимость надежности и точности ОМП от качества работы самих фиксирующих устройств, установленных по концам линии, средств синхронизации и каналов связи.

- использование в расчетных формулах параметров контура нулевой последовательности (НП), что приводит к возникновению погрешностей, связанных с недостаточной точностью моделирования этого контура.

Односторонние методы ОМП позволяют определять расстояние до места повреждения без передачи информации с другого конца линии, что является их существенным преимуществом перед двусторонними методами. К достоинствам односторонних методов также относится возможность определения места КЗ при всех его видах и достаточность установки фиксирующего прибора только на одном из концов BJT.

Общим недостатком этих методов является повышенная погрешность ОМП по сравнению с двусторонними методами, которая обусловлена: необходимостью моделирования переходного сопротивления в месте повреждения; приближённым учётом параметров источника питания на ненаблюдаемом конце линии; осложнениями ОМП на линиях с ответвлениями; и использованием в расчетных формулах параметров НП [5].

Таким образом, проведенный анализ описанных методов ОМП позволяет сформулировать следующие выводы:

- топографические методы ОМП наиболее точны, но занимают значительное время и применяются при предварительном определении зоны с местом повреждения другими методами;

- импульсные методы ОМП дают более точные результаты по сравнению с методами определения мест повреждения BJ1 по ПАР, однако требуют значительно больших финансовых вложений; при этом импульсные методы ОМП малоэффективны на неоднородных линиях за счет появления «паразитных» отражений импульсов;

- двухсторонние методы ОМП по ПАР обладают приемлемой точностью, но требуют значительных капитальных вложений; надёжность и

13

точность ОМП по ПАР зависят от качества средств измерения, синхронизации и передачи данных по параметрам режима линии; в расчетных формулах используются параметры НП, что негативно влияет на точность ОМП.

- односторонние методы ОМП по ПАР базируются на использовании приближённой информации такой, как переходное сопротивление в месте повреждения и параметры источника питания на противоположном конце поврежденной линии, в результате чего возникает методическая погрешность. Кроме того, в расчетных формулах используются параметры НП, что негативно влияет на точность ОМП.

Из перечисленных выше методов ОМП наибольшее распространение получила группа методов ОМП по ПАР, что обусловлено их экономической выгодностью, по сравнению с импульсными (локационными) методами и меньшими временными затратами, по сравнению с топологическими методами, а также их простотой и использованием алгоритмов, применяющихся в устройствах релейной защиты и автоматики (РЗА).

Значительное развитие измерительных средств, которое заключается в переходе от аналоговых устройств к цифровым, выполненным на базе электронно-вычислительных машин (ЭВМ), дает возможность совершенствования методов ОМП по ПАР. Рассмотрим подробнее данную группу методов в следующем параграфе.

1.2 Современные методы и алгоритмы ОМП BJI по параметрам аварийного режима (ПАР)

1.2.1 Алгоритмы методов двухстороннего ОМП по ПАР Суть методов двухстороннего ОМП поясним с помощью рисунка 1.2, на котором приведена схема BJ1 (рисунок 1.2, а), схема замещения обратной (ОП) или нулевой последовательностей (рисунок 1.2, б) и эпюра напряжений (рисунок 1.2, в) [4]. Максимум напряжения находится в точке КЗ (источник ОП и НП находится в точке несимметрии). Отметим, что под U и I ниже понимаются модули электрических величин, без учета их фазовых углов и

14

направлений. Предположим, что во время КЗ приборы зафиксировали следующие величины: и', Г, иI".

ж Г

и'

1 ж

сг

в)

Рисунок 1.2 - К пояснению принципа двухстороннего ОМП На основании эпюры (см. рисунок 1.2, в) можно выразить напряжение в точке КЗ относительно правой и левой сторон:

ик = и'+ 1'-пХл 1 (1.3)

ик=и"+ г-{\-п)хпу где Xл - сопротивление ВЛ; пХл - сопротивление линии от ее левого края до

точки КЗ.

Заметим, что выражения (1.3) составлены для модульных значений, но не для комплексных величин - в них не учтен угол между током и напряжением.

Приравняв правые части выражений, и решив полученное уравнение относительно пХл, получаем:

пХл =

и"-и' + Г-Хп (1.4)

(Г+П

Практически фиксируются величины НП или ОП, а решение ищется относительно расстояния до места КЗ:

1л=пЬ = пХл/Хуя, (1.5)

где Хул - сопротивление 1 км ВЛ в схеме данной последовательности; Ь -

полная длина ВЛ.

Таким образом, расчетные формулы при использовании составляющих НП или ОП имеют следующий вид:

(3/о + 30-Х0уд :

и:-

(1.6)

СС+О'^д

Рассмотренный метод и формулы ОМП имеют следующие особенности:

- в формулах участвуют модули токов и напряжений, при этом фазные значения токов и напряжений не учитываются, что значительно упрощает выполнение фиксирующих приборов;

- при выводе не учитывается вид КЗ: одной или двух фаз на землю при расчете по НП, а также двухфазного без земли при расчете по составляющим ОП. Схема на рисунке 1.2, б и эпюра на рисунке 1.2, в не зависят от вида КЗ. Для расчетов нет необходимости знать вид КЗ, что позволяет приступить к расчетам сразу же после снятия данных;

- в расчете не задействовано переходное сопротивление в месте КЗ. Теоретически двухстороннее измерение исключает влияние переходного сопротивления. Практически же это верно только до тех пор, пока из-за величины переходного сопротивления значения токов и напряжений при КЗ не станут настолько малы, что приборы выйдут за пределы необходимой точности измерения;

- на результат расчет не оказывают влияние токи нагрузочного режима. Это объясняется тем, что фиксируются величины ОП или НП, отсутствующие в нагрузочном режиме;

- относительная простота расчетов.

Положительный характер отмеченных выше особенностей привел к широкому распространению методов двухстороннего измерения. К недостаткам относится получение данных с обоих концов ВЛ, и связанная с этим необходимость передачи данных с одного конца ВЛ на другой. Кроме того, при выводе формул не учитывались активные сопротивления ВЛ, что вносит некоторую погрешность.

В целом, наибольшее распространение в электроэнергетической системе (ЭЭС) получили методы определения места КЗ на основе фиксации параметров НП, несмотря на то, они не позволяют определять место междуфазного КЗ. Это объясняется следующими причинами:

- высокой частотой возникновения КЗ на землю (80 - 90 % от всех случаев КЗ);

- независимостью сопротивления НП от токов нагрузки;

- простотой измерения токов и напряжений НП, поскольку нет необходимости использовать специальные фильтры ОП;

- более высокой точностью фильтров НП по сравнению с фильтрами ОП.

Однако, необходимо отметить, что на ВЛ, на которых довольно часто происходят междуфазные КЗ, и на ВЛ, имеющих сложную электромагнитную связь между собой, рекомендуется использовать параметры ОП.

Вместе с тем, среди двусторонних методов ОМП по ПАР выделяют методы, основанные на теории многополюсников с использованием алгебры матриц, которые подразделяются на два вида: методы пассивного и активного многополюсников. Данные методы подробно описаны в [3].

Методы двустороннего ОМП по ПАР реализованы в фиксирующих приборах двустороннего замера (ФП, ФИП, ЛИФП), в устройствах НПП «Бреслер», ИМФ-3 и др.

1.2.2 Алгоритмы методов одностороннего ОМП по ПАР

Среди односторонних методов ОМП по ПАР известны следующие:

1) метод, основанный на перетоках мощности [6],

2) методы, использующие действующие (интегральные) ПАР [3];

3) методы, использующие мгновенные значения ПАР [3].

Односторонний метод ОМП по ПАР, основанный на перетоках мощности, базируется на использовании соотношений между перетоками мощностей различных последовательностей в месте аварии при рассмотрении переходного сопротивления в качестве элемента сети.

В односторонних методах ОМП, использующих действующие ПАР, производятся операции над действующими значениями ПАР, которые получаются путем интегрирования параметров мгновенных значений аварийного режима. К этим методам относятся следующие способы:

- способ определения места повреждения по кривым спада тока НП;

- способ определения места однофазного КЗ по отношениям токов или напряжений НП и ОП;

- способ ОМП, основанный на определении сопротивления петли КЗ;

- способ ОМП, основанный на использовании моделей.

В способе ОМП по кривым спада тока нулевой последовательности ток или напряжение НП, измеренные во время повреждения, сопоставляются с графиком того же тока или напряжения, рассчитанного для однофазных и двухфазных КЗ через значения переходных сопротивлений, которые принимаются с учетом характерных режимов работы.

Способ определения места однофазного КЗ по отношениям токов или напряжений НП и ОП базируется на равенстве токов нулевой и обратной последовательностей в месте повреждения в случае однофазного КЗ и их различной распределенности в схемах нулевой и обратной поеледовател ьностей.

Способ ОМП, основанный на определении сопротивления петли КЗ, базируется на решении контурного уравнения петли КЗ относительно расстояния до места повреждения.

В способе ОМП, основанном на использовании моделей, выделяют

18

напряжения и токи основных гармоник. На входы подают напряжения основных гармоник и измеряют токи, которые сравнивают с выделенными токами. В месте предполагаемого повреждения к каждой модели подключают комплексную нагрузку. Значения активных и реактивных проводимостей комплексных нагрузок подбирают таким образом, чтобы токи основных гармоник, измеренных на входах моделей, и выделенных токов совпали. Далее вычисляют углы комплексных нагрузок, выбирают нагрузку с нулевым углом и принимают, что место и характер повреждения соответствуют месту подключения указанной нагрузки и значению ее активной проводимости.

Методы одностороннего ОМП, использующие мгновенные значения основаны на решении уравнения петли КЗ, составленного по мгновенным значениям ПАР, относительно расстояния до места повреждения.

Рассмотрим определение расстояния до места повреждения в случае двухфазного КЗ. На рис. 1.3 схематично показана ВЛ с двухфазным КЗ (фазы А и В) через переходное сопротивление.

ь

и

Рисунок 1.3 — Схема В Л при двухфазном КЗ через переходное сопротивление Согласно [3] для произвольного момента времени справедливо следующее выражение:

иАВ = иА -ив = + 1пАВ + кЯп1АВ = XV + /и>, ^

ш

где иАВ - мгновенное значение междуфазного напряжения; = — гв—

мгновенное значение тока со стороны ВЛ, где производится измерение; Ь -удельные индуктивность системы; г - удельное активное сопротивление системы; к - коэффициент, учитывающий составляющую напряжения на переходном сопротивлении от тока 1АВ с противоположного конца ВЛ;

, кК п (Ило

г ш

(1.8)

Измеряя ток ¿АВ, его производную

сИ

ав

ж

и напряжение иАВ для двух

произвольных моментов времени I] и /2, получаем иАВ1, иАВ2, у2, т.е.

два уравнения:

и

АН 1

и

АВ 2

= ХУ2 +11УУ2.

(1.9)

Решение уравнений (1.9) относительно двух неизвестных х и позволяет найти расстояние до места повреждения:

ц _ ЫАВ^2 иАВ2Х'\ _ иАВ\1АВ2 11АВ21АВ\

У2 - И^У,

Ь

сИ

\

АВ 1

Ж

сИ

АВ 2

ск

(1.Ю)

Согласно [3], достаточно фиксировать мгновенное значение тока в момент перехода через ноль тока КЗ. При ¿АВ = 0, V = 0 можно записать

КЛ=0=/М/=о' (1.Ц)

'с11лА ' (1.12)

АВ

ск

У 1=0

Если ток 1АВ не совпадает по фазе с током 1АВ, то коэффициент к имеет отличные значения в два фиксированных момента времени, в результате параметр х имеет разные значения, и расстояние до места повреждения Ц

определяется с погрешностью. В момент перехода тока 1АВ через ноль, ток 1АВ имеет некоторое значение, зависящее от сдвига фаз, что также приводит к возникновению погрешности.

Рассмотрим более подробно метод ОМП по ПАР, в основу которого положено уравнение, составленное по петле КЗ [7]. При повреждении

одноцепной ВJT в случае однофазного КЗ (рисунок 1.4) данное уравнение,

можно записать в следующем виде:

гак , так\ так , так так

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Абрамочкина, Людмила Владимировна, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кессельринг Ф. Селективная защита. Перевод с немецкого. М - Л: Энергоиздат, 1932, 179 с.

2. Розенкнои М. П. Определение места замыкания на землю по токам и напряжениям кривой последовательности в сетях разной конфигурации. ОРГРЭС, Энергия, 1964.

3. Автоматизированные методы и средства определения мест повреждения линий электропередачи: Уч. пособие / О.Г. Гриб, A.A. Светелик, Г.А. Сендерович, Д.Н. Калюжный. Под общей редакцией О.Г. Гриба. - Харьков: ХГАГХ, 2003. -146 с.

4. Аржанников Е.А., Чухин A.M. Методы и приборы определения места короткого замыкания на линиях. - Иваново: Ивановский гос. энерг. ун-т, 1998.-74 с.

5. Машенков В.М., к.т.н. Особенности определения места повреждения на ВЛ напряжением 110-750 кВ. Издание центра подготовки кадров энергетики, 2005 г.

6. Якимец И.В., Наровлянский A.B., Иванов И.А. Определение места повреждения в линиях электропередачи на основе измерения потоков мощности. // Электричество. - 1999. - № 5. - С. 5-9.

7. Гриб О. Г, Калюжный Д. И. Сендерович Г. А. Одностороннее определение места повреждения воздушных линий по параметрам аварийного режима в сетях с эффективно-заземленной нейтралью // Электрические станции. - 2006. - №2. - С. 42-46.

8. http://www.parma.spb.ru/ (дата обращения 28.11.2011).

9. Кузнецов А.П, Кудрявцев A.A., Борухман В.А. Устройства для определения мест повреждения на воздушных линиях электропередачи 6-750 кВ. - М.: Энергия, - 1980. - 104 с.

10. Строгний Б.С., Оробец Ю.Н., Супруновская Н.И. Методика определения места повреждения ВЛ на базе микропроцессорной системы

регистрации. - В кН.: Микропроцессорные системы управления электротехническими объектами. Киев: АН УССР, 1990, ч.1.

11. Рекомендации по вводу в работу и эксплуатации микропроцессорных приборов ОМП типа ИМФ-ЗР. проф., д.т.н. Аржанников, Е.А., инж. Бобров С.Е., вед. инж. Лукоянов В.Ю.

12 Публикация СМИ. «Впервые в южном регионе МЭС юга опробуют новое устройство определения мест повреждения на линии электропередачи 220кВ» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fsk-ees.ru (дата обращения 19.10.2011).

13 Исследовательский центр «Бреслер» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ic-bresler.ru/ (дата обращения 19.10.2011).

14. Шмурьев В. Я. Цифровая регистрация и анализ аварийных процессов в электроэнергетических системах. - М.: НТФ "Энерголрогресс", 2004. - 96 с.

15. Пуляев В.И., Усачев Ю.В. Цифровые регистраторы аварийных событий энергосистем. -М: НТФ "Энергопрогресс". 1999. - 80 с

16. Программный модуль расчета расстояния до места повреждения на воздушных линиях. Техническое описание. ФЮКВ 422231.406ТО НТЦ ТОСАН" 2007 г.

17. Кириенко О.В., Горелик Т.Г., Дони H.A., Аношин А.О. Предложение по реализации цифровой ПС // Международно-практическая конференция и выставка Релейная защита и автоматизация энергетических систем России. Сборник тезисов докладов. Чебоксары, 17-20 апр. 2012. - с. 68-69

18. Летуновский Д.Н. Опыт реализации и внедрения решений цифровых систем управления на базе МЭК 61850 // Международно-практическая конференция и выставка Релейная защита и автоматизация энергетических систем России. Сборник тезисов докладов. Чебоксары, 17-20 апр. 2012. - с. 77

19. Шальт Г.М., Айзенфельд А.И., Мылый A.C.. Определение мест повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. /М.: Энергоатомиздат. 1983 г.-208 с.

20. Аржаников Е.А., Лукоянов В.Ю., Миериханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи./ Под ред. Шуина. -М.: Энергоатомиздат, 2003 г. - 272 с.

21. Арцишевский Я.Л. Определение мест повреждения в сетях с заземленной нейтралью: учеб. пособие / - М.: Высш. Школа, 1988. - 94с.

22. Некрашевич Е.О., Старостин Н.В. Волоконно-оптические датчики тока // Электронные компоненты. - 2006. - № 11. - С. 76-77.

23. Пирогов М.Г., Чепелев В.Н. Дистанционное определение места повреждения на линии с применением нового адаптивного алгоритма. // Энергоэксперт. - 2009. - № 4. - С. 54-55.

24. Гольдштейн Е.И., Бацева Н.Л., Джумик Д.В., Усов Ю.П. Диагностирование электротехнических цепей. - Томск: Изд-во ТПУ, 2006. -152 с.

25. Функциональный контроль и диагностика электротехнических и электромеханических систем и устройств по цифровым отсчетам мгновенных значений тока и напряжения / [под ред. Е.И.Гольдштейна]. Томск: Изд-во Печатная мануфактура, 2003. - 240 с.

26. Мурзин П.В., Суворов A.A. Алгоритмы формирования параметров электрического режима в адаптивной модели ВЛ // Вестник УГТУ-УПИ. Энергосистема: управление, качество, конкуренция: Сб. докл. II Всеросс. научно-техн. конф. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. № 12. С. 424-428

27. Бартоломей П.И., Ерошенко С.А., Лебедев Е.М., Суворов A.A. Новые информационные технологии обеспечения наблюдаемости FACTS на основе измерений PMU // Электроэнергетика глазами молодёжи: науч. тр. III международной науч.-техн. конф.: сб. статей. В 2 т. - Екатеринбург: УрФУ, 2012. Т.2. - С. 17-23.

28. Гусев A.C., Свечкарев C.B., Плодистый И.Л. Всережимная математическая модель линии электропередачи // Известия Томского политехнического университета. - 2005. - Т. 308. - № 7. - С. 206-210.

29. Патент РФ № 2012130729/28, 17.07.2012.

Хрущев Ю.В., Бацева H.JL, Абрамочкина Л.В., Панкратов А.В. Способ определения места короткого замыкания на воздушной линии электропередачи по массивам мгновенных значений токов и напряжений // Патент России № 2504792. 2014. Бюл. № 2.

30. Абрамочкина Л. В., Бацева Н. Л. , Хрущев Ю. В. Методика определения места короткого замыкания на линии электропередачи повышенной точности // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2012 - №. 2 (26) - С. 32-35

31. Патент РФ № 2013134213, 23.07.2013.

Хрущев Ю.В., Бацева Н.Л., Абрамочкина Л.В., Панкратов А.В. Способ определения места обрыва на воздушной линии электропередачи // Патент России

32. Khrushchev Y. V., Batseva N. L., Abramochkina L. V. Metodological aspects of identification of two-phase open-fault location on overhead power line // Вестник науки Сибири. - 2013 - №. 2 (8). - С. 1-5.

33. Абрамочкина Л.В. Идентификация погонных параметров протяженных линий электропередач // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Труды Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых - Томск, 6-8 октября 2011. - Томск: ТПУ, 2011 - т. 1 - с. 237-241.

34. Хрущев Ю.В., Бацева Н.Л., Абрамочкина Л.В. Идентификация погонных параметров протяженной линии электропередачи с использованием регистраторов аварийных сигналов//Известия ТПУ. - 2011. -Т. 318. №4 С. 118-122

35. V. Khrushchev, N. L. Batseva , L. V. Abramochkina. The method of identifying of overhead power line attenuation parameters in prefault conditions // Materialy VIII mezinarodni vedecko - prakticka conference «Predni vedecke novinky - 2012». - Dfl 11. Technicke vedy. Telovychova a sport: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - 88 stran

36. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы. -М.: Энергия, 1970.-519 с.

37. Патент РФ № 2003138149/28, 31.12.2003.

Гольдштейн Е.И., Бацева H.JI. Способ определения сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами // Патент России. № 2242014. 2004.

38. Бессонов JT.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. -М.: Высшая школа, 1996. - 638 с.

39. Ластовкин В.Д. Диагностика ВЛ 110-220 кВ под рабочим напряжением. Определение мест обрыва фазы // Новости ЭлектроТехники: Информ.-справ, изд. - 2010. - № 2 (62). - С. 28-32.

40. Патент РФ № 2011102637/28, 24.01.2011.

Мустафин Р.Г., Карпов A.B., Котельникова Е.Е. Способ определения поврежденного участка и типа повреждения в электроэнергетической сети с разветвленной топологией // Патент России № 2455654. 2012. Бюл. № 45.

41. Бартоломей П.И., Голиков A.A., Суворов A.A. Определение параметров схемы замещения электрической сети по измерениям средствами векторной регистрации // Электроэнергетика глазами молодежи: научные труды всероссийской научно-технической конференции: сборник статей. -Екатеринбург, 2010. - Т. 1. - С. 208-212.

42. Арцишевский Я.Л. Метод повышения точности определения мест повреждения элементов электрической сети путём уточнения её параметров // Вестник МЭИ. - 2007. - №1 - с. 64-70.

43. Гольдштейн Е.И., Абрамочкина Л.В. Идентификация электромагнитных параметров элементов электрических сетей с использованием регистраторов электрических процессов. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010.-44 с.

44. Алюнов А.Н. Идентификация параметров схем замещения электрических систем по данным регистраторов аварийных процессов: Автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук. - Санкт-Петербург, 2004. - 16 с

45. Рыжов Ю.П. Дальние электропередачи сверхвысокого напряжения. -М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 488 с.

46. Барутсков И.Б, Вдовенко С.А., Цыганков Е.В. Гармонические искажения при работе преобразователей частоты // Главный энергетик. 2011. №6. С. 5-15.

47.http://www.eltech.spb.ru/ (дата обращения 16.02.2012).

48. Цифровой регистратор РЭС. Руководство по эксплуатации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pskt.ru/articles/irng/RES-3 manual.pdf (дата обращения 16.02.2012).

49. Опыт корпоративного обследования электрических сетей 110 кВ: монография / B.C. Боровиков, М.В. Волков, В.В. Иванов, В.В. Литвак, В.А. Мельников, А.И. Погонин, H.H. Харлов; Томский политехнический университет. -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010.-228 с

50. Ванин В.К., Мокеев A.B., Попов Г.М. Аналоговые и цифровые фильтры в измерительных устройствах и устройствах автоматики энергосистем: Учебное пособие. Спб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2008. -196 с.

51. Гольдштейн Е.И., Джумик Д.В., Хрущев Ю.В. Использование массивов мгновенных значений токов и напряжений в задачах формирования адаптивных моделей электроэнергетических систем // Вестник УГТУ-УПИ. Проблемы управления электроэнергетикой в условиях конкуренции рынка: Сборник трудов / отв. ред. П.И. Бартоломей. Екатеринбург. ГОУ ВПО "УГТУ-УПИ" , 2005, №12. - с. 316-321.

52. Хрущев Ю.В., Бацева Н.Л., Абрамочкина Л.В. Идентификация параметров схем замещения воздушных линий электропередачи по данным регистраторов электрических сигналов // Энергетика глазами молодежи: научные труды всероссийской научно-технической конференции: сборник статей. 2т. Екатеринбург: Урфу, 2010. Tl.- с. 108-113.

53. Жданов П.С. Вопросы устойчивости электрических систем / Под редакцией Л.А, Жукова. - М.: Энергия, 1979.-208 с.

54. Арзамасцев Д.А., Бартоломей П.И., Холян A.M. АСУ и оптимизация режимов энергосистем: Учеб. пособие для студентов вузов / Под. ред. Д.А. Арзамасцева. - М.: Высш. шк., 1983. - 208 с.

55. Арзамасцев Д.А., Липес A.B., Мызин А.Л. Модели оптимизации развития энергосистем: Учеб. для энергетич. спец. вузов / Под. ред. Д.А. Арзамасцева. - М.: Высш. шк., 1987. - 272 с.

56. Выгодский М.Я. Справочник по элементарной математике. - М.: Наука. - 353 с.

57. Бердин A.C. Методы определения параметров схемы замещения для задач управления электрическими режимами / A.C. Бердин, П.А. Крючков, A.A. Суворов, С.Н. Шелюг // Проблемы развития и функционирования электроэнергетических систем: Сборник трудов. - Екатеринбург: УТТУ, 2000.-е. 25-31.

58. Бацева Н.Л. Определение параметров схемы замещения однофазных трансформаторов малой мощности в рабочем режиме: Автореф. дис. на соискание уч. степени канд. техн. наук. - Томск, 2005. - 20 с.