Автореферат (Современные средства противоаварийного управления объединенными энергосистемами), страница 5

Измерениефазных токов и напряжения производится с помощью АЦП (ADC, рисунок 6) идатчиков тока (i / u) и напряжения (u / u). Для идентификации распределённыхпараметров ВЛ дополнительно применяются интерфейсы (i / o interface), аппаратура иканалы связи. В микроконтроллерах (CPU) решается задача минимизации векторнойфункциисреднеквадратичнойошибки (невязки)E (t, X)системыуравненийидентификации F(t, X). Формирование системы уравнений идентификации RLCпараметров силового электрооборудования F(t, X) производится для принятой(заданной) структуры его расчетной схемы с использованием известных уравнений I иII законов Кирхгофа относительно измеряемых электрических сигналов фазныхнапряжений и токов.

Целевая функция F(t, X), нелинейные уравнения идентификациии чувствительности в развернутой форме записи полностью изложены в диссертации.Решение системы нелинейных уравнений (6) (минимизация векторной функциисреднеквадратичной ошибки E(t, X), рисунок 7) производится с помощью численногоградиентного метода: E (t , X )   [X ]  [ E (t , X )] ; X гдеE (t , X )XE (t , X ) 1tF2(t , X ) dt(6)t - матрица коэффициентов чувствительности, о.е.; X - вектор-столбецприращений искомых параметров, о.е; E (t , X ) - вектор-столбец среднеквадратичныхзначений целевой функции F (t , X ) , о.е., τ - интервал усреднения, принимаемыйравным 20 мс.а) в пространстве параметровидентификации R и L обмотокб) в пространстве параметровидентификации R и МРисунок 7 – Характер изменения среднеквадратичной ошибки E ( X ) при вариацииначальных значений электрических параметров силовых трансформаторовВ результате исследования векторных функций среднеквадратичной ошибки(невязки) E(t, X) доказана единственность и существование решения задачипараметрической идентификации в пространстве RLC-параметров (рисунок 7).21Апробация разработанных автором программных алгоритмов и оценка качества(таблица 2) параметрической идентификации выполнена в результате натурныхэкспериментовповключениюсиловыхтрёхфазныхдвухобмоточныхтрансформаторов в режиме холостого хода (рисунки 8, 9 на примере трансформатораТДЦ-80 000 / 110).Таблица 2 – Усредненные результаты параметрической идентификациисиловых трансформаторов в нестационарных режимах включения на холостой ходУсредненные параметры идентификацииПаспортныеМаркапараметрыLВН σ, %MНН-ВН, о.е.LНН σ, %трансформатораminmaxminmaxminmaxIХХ, % UКЗ, %Trihal 2 500 / 100,840,9683,27 112,21 4,556,386,0ТД-40 000 / 1100,620,81138,11 184,45 9,2811,560,6511,0ТДЦ-80 000 / 1100,4570,47166,25 190,20 10,35 12,380,5511,0ТДЦ-125 000 / 1100,540,58173,15 194,17 10,15 11,770,6011,0ТЦ-630 000 / 3300,240,37274,34 312,71 11,76 13,240,3511,5а) индуктивность рассеяния LВН σ обмоток ВН б) индуктивность рассеяния LНН σ обмоток ННРисунок 8 – Характеристики идентификации индуктивностей рассеяния обмоток ВН (а) и НН(б) трансформатора ТДЦ-80 000 / 110 в режиме холостого ходаУстановлено,чтоин-дуктивности рассеяния обмотоквысшего (LВН σ, рисунок 8, а) инизшего(LНН σ,рисунок 8, б)напряжения в сверхпереходнойстадиипроцессапрактическилинейными.ВзаимнаяРисунок 9 – Характеристика идентификации взаимнойиндуктивности обмоток ВН и НН трансформатораТДЦ-80 000 / 110 в режиме его холостого ходаобмотокявляютсяиндуктивностьННиВН(MНН-ВН, рисунок 9) изменяетсяасимптотически в достаточно широком диапазоне до ± 15 % относительноустановившихся значений.

В связи с этим для эффективного и качественноговоспроизведениятоковнамагничиваниясиловыхтрансформаторов,которые22используются для коррекции (линеаризации) характеристики срабатывания токовойпродольной дифференциальной защиты силовых трансформаторов, требуетсяуточненное математическое описание последних с учетом нелинейности иххарактеристик. Результаты исследования эффективности применения адаптивныхкоррекционных сигналов в продольной дифференциальной защите силовыхтрансформаторов подробно изложены в главе 3 диссертации.Аналогичным образом (линеаризацией характеристики срабатывания) вчетвертой главе диссертации решается проблема обеспечения селективности,повышения быстродействия и чувствительности продольной дифференциальнойзащиты межсистемных (межгосударственных) воздушных линий электропередачи(ВЛ).

В отличие от изложенного выше для адаптивных формирователейкоррекционных сигналов требуется знать динамические характеристики погонныхRLC-параметров ВЛ. Для этого автором разработан рекурсивный алгоритмидентификации распределенных параметров ВЛ цепочечной П-образной структуры.При его апробации также (как и для уравнений идентификации параметров Rμ, Lμветви намагничивания силовых трансформаторов) была установлена высокаячувствительность к заданию нулевых начальных параметров RП, C воздушных ЛЭП.Стартовые нулевые RL-параметры моделей линий электропередачи (ЛЭП) также как иRL-параметры обмоток трансформаторов соответствуют малым (≈ 3 %) значениямвекторной функции среднеквадратичной ошибки E(X) (рисунок 7), которая монотонноубывает к точке сходимости системы уравнений идентификации.В результате численных экспериментов (таблица 3, на примере ВЛ 500 кВпротяженностью 512 км) установлено, что идентификация распределённой ёмкостиCф фаз относительно земли производится с наибольшей (около 13 %, таблица 3)относительной погрешностью.

Относительная погрешность идентификации фазнойпродольной индуктивности Lф имеет приемлемые значения около 2-4 % (таблица 3).Также в данной главе исследована и решена актуальная и важная спрактической точки зрения задача повышения точности определения места КЗ линийэлектропередачи 110-750 кВ. Для этого использовался указанный выше рекурсивныйалгоритм идентификации распределенных параметров воздушных ЛЭП. Численныеэкспериментыпроизводилисьсиспользованиемобширнойбазыцифровыхосциллограмм аварийных режимов ВЛ 110 - 750 кВ объединенной энергосистемыСеверо-Западногорегиона.Врезультатеапробациичисленнойпроцедурыопределения места однофазных и междуфазных КЗ на ВЛ 330 кВ показана её высокаяэффективность - по сравнению с данными осмотра персоналом ремонтных служб23абсолютная по модулю погрешность составила не более 0,8 км (таблица 4).Таблица 3 – Минимальное Emin и максимальное Emax значения среднеквадратичнойпогрешности идентификации распределённых электрических параметров ВЛНазваниеэлектрическогопараметраидентификации, ед.измЭталонное (справочное)значение электрическогопараметраидентификации, ед.изм,Фазнаяиндуктивность, Гн/кмLa = 1,841 мГн/кмLb = 1,841 мГн/кмLc = 1,841 мГн/кмCa = 10,14 Ф/кмCb = 10,14 Ф/кмCc = 10,14 Ф/кмФазная ёмкость, Ф/кмМаксимальноезначениепогрешностиидентификацииEmax, %4,822,572,7913,4413,4712,29МинимальноезначениепогрешностиидентификацииEmin, %2,48-0,011,2410,7212,5010,82Таблица 4 – Результаты численного расчета расстояния до места КЗ по даннымцифрового осциллографирования аварийного процесса на шинах подстанцийЭнергообъектПС 90ПС ЛенинрадскаяПС ОкуловскаяПС ВеликорецкаяРезультаты численного расчетаметодом симметричныхметодом идентификациисоставляющихlрасч, км , км пр, % lрасч, км , км пр, %175,70 – 31,20 – 12,21 207,680,780,31171,60 – 15,10 – 5,91 186,710,01 0,00495,20– 7,10 – 4,13 102,840,540,31104,509,803,8394,850,150,06НазваниеВЛ,вид КЗДлина,кмОбход,кмЛ-389, ВЛ-389, ВЛ-374, CЛ-389, B255,60255,60172,08255,60206,90186,70102,3094,70Л-361, B134,3034,7022,00– 12,70– 9,4635,150,450,34Л-309, C155,6034,2020,90– 13,30– 8,5534,650,450,29В третьей главе приведены результаты натурных экспериментов итеоретических исследований по повышению чувствительности и быстродействиясовременных средств продольной токовой дифференциальной защиты силовоготрансформаторногооборудованияэнергосистем,включаяфазоповоротныйтрансформатор (ФПТ) (ПС 500 кВ «Ульке», Казахстан) управляемой межсистемной,межгосударственной (Казахстан-Россия) электропередачи.Как известно, развитие современной теории средств релейной защиты иавтоматики (РЗА) достигается за счет модернизации структуры, конструктивногоисполнения, улучшения метрологических характеристик вторичных преобразователейэлектрических сигналов тока и напряжения, а также в результате разработки новыхфункциональных алгоритмов диагностики, управления и защиты с учетомсобственных динамических характеристик всех элементов измерительного трактамикропроцессорной системы.