Диссертация (1143218), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Сформулированы теоретические положения по расчетупараметров срабатывания токовой продольной дифференциальной защитылинейного регулировочного трансформатора, подключаемого по схемепоследовательного суммирования для управления мощностью межсистемнойэлектропередачи.Выполненооптимизационнойзадачиновоевекторногоматематическое(градиентного)описаниеопределенияминимального тока срабатывания (IСЗ min), коэффициента торможения (KT) иуровня коррекционных сигналов (К или КС) в пространстве этих параметровсрабатывания токовой продольной дифференциальной защиты силовогоэлектрооборудования энергосистем с расширенными информационными ифункциональными характеристиками.5. Выполненоаналитическоеописаниенелинейныхметодовформирования (фильтрации) дополнительных сигналов, корректирующих(линеаризующих) динамические свойства и повышающих быстродействие ичувствительность токовой продольной дифференциальной защиты силовыхтрансформаторовивоздушныхлинийэлектропередачи.Полученныеаналитические выражения описывают процесс нелинейной фильтрации токовнамагничиваниятрансформаторногооборудованияитоковсмещениямежсистемных линий электропередачи объединенных энергосистем.6.
Разработаны математические модели аналитических сигналов активнойи реактивной мощности, аналитического сигнала (векторной функции)комплексного сопротивления, а также динамическая модель Якобиана, которыеиспользуются для синтеза эффективных измерительных органов и законовсовременныхсредствпротивоаварийногоуправленияобъединеннымиэнергосистемами в синхронных и несинхронных режимах их работы.14Практическая значимость работы.1. Разработан нелинейный фильтр с использованием математическогоописания векторных функций аналитических сигналов фазного напряжения итока трехфазной электромеханической системы.
Показана эффективность егоприменения в средствах измерения, регулирования и противоаварийнойавтоматики даже при сверхмалых (около 2%) уровнях фазных электрическихсигналов напряжения и тока, а также в несимметричных аварийных режимахработы энергосистем.2. Синтезированмгновеннойвысокоточныйчастотынелинейныйэлектромагнитныхфильтрколебаний(измеритель)трехфазнойэлектромеханической системы. В асинхронных режимах работы энергосистемсо средней величиной отклонения частоты напряжения ±2 % приведеннаяпогрешность вычисления аналитического сигнала мгновенной частоты сиспользованием этого фильтра составляет не более 0,05 %. В режимах сбόльшим отклонением частоты до ±20 % (60 Гц и 40 Гц) приведеннаяпогрешность не превышает 2 %.3.
Разработаны(измерители)высокочувствительныечастотыэлектромеханическихнелинейныеколебанийфильтрытрехфазныхобъединенных энергосистем с контролем первой производной мгновеннойамплитуды аналитического сигнала напряжения или первой производнойаналитическогосигналамгновеннойчастоты.Значениеприведеннойпогрешности вычисления мгновенной частоты электромеханических колебанийс использованием критерия равенства нулю первой производной мгновеннойамплитуды аналитического сигнала напряжения составляет не более 0,01 %.4. Разработан быстродействующий нелинейный фильтр свободныхсоставляющих электрических сигналов напряжения и тока. Погрешностьвосстановления полезных электрических с применением разработанногонестационарного фильтра свободных составляющих - не более 5 % прибыстродействии 10 мс. По истечении 20 мс работы фильтр удовлетворяеттребованиям лабораторного класса точности - максимальное значениепогрешности восстановления не превышает 0,1 %.155.
Синтезирован нелинейный фильтр тока намагничивания и фильтрвоспроизведения первичного тока трансформаторов тока. Установлено, что приналичииметодическойпогрешности вычислениятока намагничиваниятрансформатора тока вследствие неточного задания основной характеристикинамагничивания, а также параметров вторичной нагрузки, погрешностьвосстановления первичного тока никогда не превышает нормативной величины(класса точности).6. Разработан в среде MatLab программный алгоритм идентификациипараметров эквивалентной нагрузки и трансформаторов по результатам данныхцифрового осциллографирования при проведении натурных экспериментов. Напримере решения задачи параметрической идентификации двухобмоточныхтрехфазных трансформаторов в условиях их натурных испытаний показано, чтов сверхпереходной стадии (до 100 мс) нестационарных режимов работыэнергосистем паспортные характеристики и рассчитанные по ним параметрысхем замещения могут давать оптимистичную оценку (меньшую величину)уровня токов КЗ.
Погрешность расчетов периодической составляющей тока КЗможет составлять до 10-15 %.7. Разработан в среде MatLab и апробирован при проведении численныхэкспериментоврекурсивныйпрограммныйалгоритмидентификациираспределенных параметров трехфазной линии электропередачи. Автороммодифицирован алгоритм идентификации удельных параметров воздушнойлинии электропередачи 110-330 кВ применительно к актуальному приложению- численному определению расстояния до места короткого замыкания. Еговнедрение позволяет эффективно решить задачу снижения погрешностирасчёта места короткого замыкания воздушных линий электропередачи 110330 кВ ОЭС Северо-Запада.
Наибольшее значение абсолютной погрешностиопределения расстояния до места короткого замыкания с использованиемалгоритма идентификации параметров ЛЭП составило не более 0,5-0,8 км.8. Автором разработана методика и программный алгоритм (в средепрограммирования MatLab) исследования жестких систем нелинейныхдифференциально-алгебраических уравнений, описывающих нестационарныережимы работы электрооборудования с учётом динамических свойств средств16измерения, регулирования и противоаварийного управления объединеннымиэнергосистемами.Восноверазработанногоалгоритмаградиентногопараметрического метода численного интегрирования – контроль погрешности,который позволяет выполнить эффективные численные эксперименты счастотой дискретизации 10-100 кГц.
Минимизация временных затрат припроведении экспериментов достигается применением специализированногоаппаратно-программного диагностического комплекса реального времени.9. Усовершенствована типовая структура системы продольной токовойдифференциальной защиты силовых трансформаторов и межсистемных линийэлектропередачи. Для повышения её чувствительности и быстродействияиспользуются дополнительные полукомплекты, в которых в результатенелинейной фильтрации токов намагничивания силовых трансформаторов (илитоков смещения ВЛ), формируются коррекционные сигналы, линеаризующиединамическуюхарактеристикусрабатываниязащиты.Показано,чтопредложенный способ позволяет повысить чувствительность защиты приминимальном токе срабатывания IСЗ min ≈ 0,10-0,15 о.е.
и уменьшить уровеньтормозных сигналов до 10-20 % (КТ = 0,1-0,2 о.е.). Изложены практическиерекомендации на примере разработанной автором методики расчета параметровсрабатывания продольных токовых защит с коррекцией рабочих и тормозныхсигналов, с помощью которой возможен выбор наилучших настроек защиты сточки зрения её селективности и чувствительности.10. РазработанынабазепромышленногоконтроллераNIPXI(производства National Instruments) лабораторные (опытные) образцы средствпротивоаварийного управления мощностью объединенных энергосистем вреальноммасштабевремени(частотадискретизации10 - 100 кГц).Измерительные и пусковые органы селективной противоаварийной автоматикипредотвращения нарушения устойчивости межсистемных ЛЭП, а такжеселективной двухступенчатой автоматики от потери возбуждения синхроннымигенераторами синтезированы с использованием строгих математическихмоделей контроля аналитических сигналов комплексного сопротивления,узловой и обменной мощности, а также динамического определителя.Реализованные в лабораторных образцах алгоритмы являются надежными и17устойчивыми в нестационарных условиях функционирования энергосистем иобладаютдополнительнымидиагностическимииинформационнымивозможностями.Результаты диссертационной работы были использованы в организацияхи промышленных предприятиях (Приложение А, 11 Актов о внедрениирезультатов диссертационной работы).
Теоретические результаты диссертации,созданные на их основе учебно-методические работы [41-44, 52, 123] иразработанное программное обеспечение нашли применение в учебномпроцессеФГАОУВО«Санкт-Петербургскийгосударственныйполитехнический университет Петра Великого». Программное обеспечениеиспользуетсямагистрамиисследовательскихобразовательнойработ.иаспирантамиУчебныедеятельностиприпособиякафедрывыполненииприменяются«Электрическиевнаучноучебно-станциииавтоматизация энергосистем» в курсах «Режимы работы и эксплуатацииэлектростанций»,«Применениечисленныхметодоввэнергетике»,«Математические задачи в энергетике», «Теоретические основы цифровыхсредств релейной защиты и автоматики».Методология и методы диссертационного исследования.Методология диссертационного исследования заключается в анализединамических свойств силового электрооборудования, измерительных цепейсредств его контроля и противоаварийной автоматики и синтезе новыхтеоретических методов и практических способов повышения точностиизмерениясигналовиконтроляпараметроврежимаработыэлектрооборудования, а также в разработке новых функциональных алгоритмовсовременныхсредствпротивоаварийногоуправленияобъединеннымиэнергосистемами с повышенной чувствительностью и быстродействием.При проведении теоретических исследований использовались основныеположения теории стационарной, нестационарной и нелинейной фильтрациисигналов, методы теории анализа и синтеза линейных и нелинейныхэлектрическихцепей,атакжеметодытеорииэлектромагнитных,электромеханических переходных процессов и устойчивости энергосистем.Численные эксперименты по исследованию динамических нелинейных18характеристик силового оборудования и средств его контроля и защитыпроизводились с использованием программных продуктов MatLab, Simulink,NI LabView, NI LabView Real Time, а также прикладного программногообеспечения Transcop для просмотра и анализа цифровых осциллограмм (ООО«ПАРМА», г.
Санкт-Петербург), RastrWin для исследования статической идинамической устойчивости («Фонд им. Д.А. Арзамасцева», г. Екатеринбург) ипрограммных алгоритмов, разработанных автором.Физическиеэкспериментальныеисследованиянадействующихэнергообъектах проводились по разработанным и согласованным программамиспытаний, с утвержденным перечнем микропроцессорных средств защиты иавтоматики производства SIEMENS, Schneider Electric и др., с использованиемвысокоточногоибыстродействующегоизмерительно-информационногооборудования производства National Instruments, позволяющего регистрироватьэлектрическиепроцессысчастотойдискретизациидо1 МГц(шагдискретизации ≥ 1 мкс).Основные положения диссертации, выносимые на защиту.1. Методы и результаты исследований задачи повышения достоверностиизмерительнойчастисовременныхсредствконтроляизащитысиспользованием фильтров аналитических сигналов мгновенного напряжения,мгновенного тока и мгновенной частоты.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
