Диссертация (1143218), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Анализ результатовисследований переходных процессов (рисунки 1.3 - 1.6) в измерительныхцепяхзащитытрансформаторовнормативноепоказал,чтотокаможетзначениеклассавеличинапогрешностидостигатьточностивеличин,(рисунок 1.7).измерительныхпревышающихМаксимальноезначение тока намагничивания трансформаторов тока достигается через 3-440периода промышленной частоты, а при наличии начальной индукцииB0 = 1,0 Тл максимум тока намагничивания может достигаться уже в первыйпериод промышленной частоты (рисунок 1.7, штриховая линия). Далее послезатухания апериодической составляющей первичного тока, наблюдаетсяразмагничивание сердечника трансформатора тока и, как следствие этого,достаточнобыстроенамагничиванияI * ТТснижениеотносительного(рисунок 1.7,штриховаяприведенногоисплошнаятокалинии).*Наибольшее значение текущей приведенной относительной погрешности  ТТтрансформатора тока отвечает режиму включения силового трансформаторана короткое замыкание при величине начальной индукции B0 = 1,0 Тл вмомент коммутации (штриховая линия, рисунок 1.7).

В режиме включения нахолостойходсиловоготрансформаторамаксимальноезначениеотносительной приведенной погрешности около 1.6 о.е. (рисунок 1.7,штрихпунктирная характеристика).Рисунок 1.7 – Изменение текущего действующего значения относительного тока*намагничивания I  ТТ трансформатора тока при вариации начальной индукции B0 всердечнике41Важно отметить, что при отключении тока короткого замыкания впервичной схеме коммутации трансформатора тока его ток намагничиваниязатухает в течение некоторого времени (рисунок 1.5). Характеристикиизменения текущего действующего значения тока намагничивания приповторныхкороткихнеселективнойработезамыканияхзащиты(циклсмежнойнеуспешногосАПВтрансформаторомприлинии)приведены на рисунке 1.8.

Естественно, что для таких режимов величинатока намагничивания трансформаторов тока зависит от их остаточнойиндукции в момент повторного включения (рисунок 1.8) на короткоезамыкание.Воизбежаниедифференциальной защитыложногосилового(неселективного)срабатываниятрансформатора необходима еёблокировка на время насыщенного состояния трансформаторов тока.Рисунок 1.8 – Характеристики изменения действующего значения тока намагничивания*IμТТпри вариации времени между первым и вторым повторными короткимизамыканиями (t КЗ)Сохранитьработоспособностьрелейнойзащитыврежимахснасыщением ТТ возможно только при их линеаризации. Для этого авторомразработан алгоритм нелинейного фильтра токов намагничивания ТТ, с42помощью которого вычисляется первичный ток ТТ по измереннымзначениям вторичного.

Алгоритм расчета первичного тока начинается срасчета производной вторичного и первичного тока согласно выражений:di2 (tm ) i2 (tm )  i2 (tm1 ),dtdtdii2 (r2  Rнагр )  2 ( L2  Lнагр )di1dtdtM 12(1.15)(1.16)Величина шага интегрирования h (или dt) при проведении расчетовопределяется частотой дискретизации вторичного тока. На каждом m-омшаге интегрирования h последовательно выполняются следующие этапы:di1 (tm )1) поиск значений производных первичного и вторичного токаdt;2) определение новых значений первичного тока:i1 (tm )  i1 (tm-1 )  di1 (tm ), ,tm  hmdi1 (tm )tmdtdi1 (tm )  (1.17)hm ,(1.18)3) вычисление новых значений индукций, напряженностей участковмагнитной цепи, а также индуктивностей и взаимной индуктивности.Оценимпогрешностьпредлагаемогофильтравнаиболеенеблагоприятном динамическом режиме: короткое замыкание в моментперехода фазного напряжения через нуль с предельно допустимой поусловию10 %-ой погрешностикратностьютокадляисследуемоготрансформатора тока.Приведенная мгновенная погрешностьизмерительноготракта защиты в результате вычисления первичного тока определяетсяотносительной разностью действительного i1 и расчетного i1В первичноготока, а её приведенное среднеквадратичное значениепредставляетсобой нормированную погрешность измерительного тракта защиты:43(1.19)√ ∫Принекорректном(1.20)заданиипараметровизмерительныхтрансформаторов тока оценка полной погрешности расчета их токовнамагничивания практически не осуществима, поскольку она зависит отмножества факторов и физических явлений, обусловливающих характерапереходногопроцесса.Принеточномрасчетепервичноготокатрансформаторов тока можно выделить два характерных случая:1.

вычисленный ток намагничивания i В превосходит своё фактическоезначение ( iВ  i );2. расчетный ток намагничивания i В меньше фактического ( iВ < i ).Для обобщенной оценки качества фильтра воспользуемся выражениемдля приведенной погрешности расчета тока намагничивания:  В (t ) где IμBIВ  II,(1.21)текущее среднеквадратичное значение расчетного токанамагничивания трансформатора тока, вычисляемого по формуле, А:IВ Нарисунках 1.9, 1.10t1(i1В - i '2 )2 dtT t -Tпредставлены.характеристики(1.22)мгновенныхзначений расчетных токов намагничивания iμв (сплошная линия) и первичноготока i1в (штрихпунктирная линия) при отрицательной и положительнойприведенной погрешности расчета  В (t ) .

На рисунке 1.9 штриховой линиейизображены зависимости мгновенной погрешности расчета первичного токаТТ 1в мгн в масштабе дополнительной (справа) оси ординат.44Рисунок 1.9 – Цифровые осциллограммы расчетных первичного тока i1в(штрихпунктирная линия) и тока намагничивания iμв (сплошная линия), мгновеннойпогрешности вычисления первичного тока 1в мгн (штриховая линия) при i В< iРисунок 1.10 – Характеристика изменения мгновенной погрешности расчета первичноготока 1в мгн при i В  i45Рисунок 1.11 – Цифровые осциллограммы вычисленных тока намагничивания iμв(сплошная линия) и первичного тока i1в (штрихпунктирная линия) при i В iИз анализа рисунка 1.9 следует, что при условии заниженных ( iВ < i )величин расчетного тока намагничивания ТТ требуется увеличенныйвременной интервал для достижения приемлемых величин погрешностирасчета первичного тока 1в мгн .

При завышенных ( iВ  i ) значенияхрасчетноговычислениятоканамагничиванияпервичноготокавеличина1в мгнмгновеннойимеетпогрешностиимпульсныйхарактер(рисунок 1.10). В установившихся режимах (в том числе и после короткихзамыканий) погрешность восстановления первичного тока становитсяпренебрежительномалой(около5-10 %)независимоотвеличиныприведенной погрешности расчета тока намагничивания   В .Далее выполним оценку неточного задания основной характеристикинамагничивания ТТ на погрешность вычисления первичных сигналов.46Рисунок 1.12 – Среднеквадратичная погрешность 1в расчета тока намагничивания ТТ врежимах КЗ при вариации отклонения кривой намагничивания и при i В < iРисунок 1.13 – Среднеквадратичная погрешность 1в вычисления тока намагничиванияТТ в режимах КЗ при вариации отклонения кривой намагничивания и при i В  i47Характерные расчетные зависимости среднеквадратичной погрешностирасчета первичного тока при вариации абсолютной ошибки ΔBm заданияосновной характеристики намагничивания показаны на рисунках 1.12, 1.13.Их анализ показал, что в случае заниженных ( iВ  i ) значений расчетноготока намагничивания ТТ погрешность вычисления первичного тока никогданепревосходит100 %(рисунок 1.12).Ошибказаданияосновнойхарактеристики намагничивания ТТ на величину +10 % (штриховая линия,рисунок 1.12) приводит к увеличению среднеквадратичной погрешности 1в= 50..60 %, штриховая линия рисунок 1.13).Вусловияхзавышения( iВ  i )расчетныхвеличинтоканамагничивания выявлен существенный дефект исследуемого алгоритмавычисления первичных сигналов ТТ – повышенная погрешность, до 90 %(рисунок 1.13, штрихпунктирная и штриховая линии) даже при относительнонебольшой(+5..+7 %)намагничивания.Приошибкеэтомзаданиянаблюдаетсяосновнойдвахарактеристикивременныхинтерваланаихудшего расчета первичного тока: в начале (0,1-0,15 с) и в конце(0,5-0,7 с) переходного процесса.

Таким образом, следует констатировать,что режим со значительной положительной методической погрешностьюрасчета тока намагничивания ТТ приводит к необходимости искусственноговведения запаздывания для обеспечения селективной работы защиты.Аналогичным образом автором была выполнена оценка качестваразработанногофильтратоковнамагничиванияТТпризаданиинедостоверных исходных данных о вторичной нагрузке.

В результатеустановлено, что завышенное значение сопротивления вторичной нагрузкина 8 % приводит к увеличению погрешности восстановления. В свою очередьнедооценка сопротивления вторичной нагрузки (или взятая с запасом еёмощность) никогда не приводит к погрешности восстановления первичноготока более, чем погрешность трансформатора тока. Вывод о влияниинеточного задания параметров вторичной нагрузки полностью аналогичен48изложенному выше – при ошибке задания вторичного сопротивления на+10 % погрешность фильтрации тока намагничивания ТТ не превышает50 %.1.3.

Синтезнестационарногофильтрасвободныхсоставляющихэлектрических сигналовРассмотрим задачу восстановления установившихся значений токов инапряженийпослеэлектроэнергетическойкакого-либосистемы,возмущенияобусловленного,режимаработынапример,короткимзамыканием на линии электропередачи. В силу ранее представленныхрассуждений об аддитивности помехи общий сигнал представим следующимвыражением:z (t )  X m  cos(  t   )  m  e  t ,(1.23)где X m ,  m – независимые случайные величины, о. е.; – начальное значение угла полезного сигнала, рад.; – коэффициент затухания, 1/с.При этом мгновенное значение дискретизированного (подвергнутогоаналогово-цифровому преобразованию) входного сигнала z (t ) зависит отхарактеристикАЦП(разрядность,опорноенапряжениеичастотадискретизации), а также от коэффициентов передачи первичных и вторичныхпреобразователей аналоговых сигналов. Дальнейшая обработка дискретныхотсчетов (мгновенных значений) входного сигнала z (t ) выполняется спривлечением соответствующего прикладного программного обеспечения.Здесь, не касаясь тонкостей разработки упомянутого программногообеспечения, укажем, что алгоритм метода цифровой фильтрации [43]свободных составляющих переходного процесса описывается выражением:491u (t )  z (t   / 2)  где z (t ) , u (t ) – входнойи /2z (t )dt ,(1.24) / 2выходнойдискретизированныесигналы, о.е.; – постояннаяколебанийвремени,напряженияэлектросети Tu  2uспринимаемаямгновеннойравнойчастотойпериодутрехфазной, с.Дискретная форма записи выражения (1.11) при условии равномернойдискретизации (постоянной частоте) опроса АЦП имеет вид:k  N / 21zm  Cm k  N / 2u k  z k  C  zkN / 2(1.25),Nгде N – количество отсчетов (точек) опроса АЦП на периодпромышленной частоты;C - коэффициент,учитывающий условия усреднения напериоде колебаний мгновенной частоты u , равный0u;k – текущий отсчет выходного дискретизированного сигнала сидеальным запаздыванием, равным N / 2 .Физический смысл выражений (1.24, 1.25) состоит в последовательномвыполнении следующих арифметико-логических операций: определение интеграла на конечном интервале с использованиемявного метода численного интегрирования; нахождение среднего значения входного дискретизированного сигналаz за период интегрирования  ; вычисление мгновенного значения восстановленного u k сигнала какразность между мгновенным значением входного сигнала z k (в момент50времени tk  t   / 2 ) и полученным средним значением.Также отметим, поскольку целью исследований настоящего разделаявляетсяанализнестационарнойкачественныхцифровойпоказателейфильтрации,предлагаемогодополнительноеметодавлияниеинструментальных погрешностей (помех), обусловленных характеристикамиАЦП, датчиков и измерительных трансформаторов, здесь не учитывается.Оценка качества цифровой фильтрации осуществляется в результатеконтроля мгновенного значения погрешности (1.3) и максимальногоинтервала времени (запаздывания), в котором погрешность имеет величинувышепредельнодопустимой(5 %).Припроведениичисленногоэксперимента осуществлялась широкая вариация начального угла полезногосигнала  = 0..180 градусов, амплитуды m = -2..2 о.

Характеристики

Список файлов диссертации