Модели и алгоритмы тепловой защиты в цифровых расцепителях автоматических выключателей

• Автор: Пильцов, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ангарск
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЦИФРОВОЙ
ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
1.1 Современные требования к защитным коммутационным аппаратам низкого напряжения
1.2 Классификация выпускаемых в настоящее время автоматических выключателей
1.3 Устройство и недостатки механического автоматического выключателя
1.4 Обзор и сравнение существующих моделей потребителей электроэнергии, используемых для обеспечения тепловой защиты .
1.5 Задача разработки алгоритма защиты от перегрузки в автомате, оснащенном цифровым расцепителем
1.6 Определение температурного диапазона модели защищаемого объекта
1.7 Обзор математических моделей, потенциально пригодных для реализации защиты от перегрузки
1.8 Выводы и постановка цели исследования
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА
ЦИФРОВОЙ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
2.1 Вывод уравнения тепловой модели
2.2 Выбор объекта для тепловой модели
2.3 Тепловая модель для экспоненциально растущего и убывающего постоянного тока
2.4 Тепловая модель для линейно растущего и убывающего постоянного тока

2.5 Тепловая модель для синусоидального тока с постоянной и экспоненциально возрастающей амплитудой
2.6 Построение время-токовой характеристики на основе тепловой модели
2.7 Тепловая модель с учетом температуры окружающей среды . .
2.8 Тепловая модель с учетом температурной зависимости удельного
сопротивления материала объекта защиты
2.9 Применение методов теории подобия к математической модели защищаемого объекта
2.10 Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
3.1 Постановка задачи создания алгоритма защиты от перегрузки в цифровом расцепителе
3.2 Краткий анализ и выбор методов решения дифференциального уравнения для основы алгоритма тепловой защиты
3.3 Алгоритм тепловой защиты на основе метода Эйлера
3.4 Алгоритм тепловой защиты на основе модифицированного метода Эйлера
3.5 Алгоритм тепловой защиты на основе метода Рунге—Кутта 4-го порядка
3.6 Проверка методов Эйлера, Эйлера модифицированного и Рунге-Кутта на примере типовых воздействий
3.7 Разработка блока контроля температуры окружающей среды и построение итогового алгоритма
3.8 Формулировка требований к быстродействию микропроцессора и частоте дискретизации аналого-цифрового преобразователя
3.9 Выводы

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА ЦИФРОВОГО РАСЦЕ-
ПИТЕЛЯ
4Л Постановка задачи экспериментальной проверки тепловой модели
4.2 Выбор объекта для эксперимента
4.3 Разработка аппаратной и программной части автоматического измерителя температуры
4.4 Промежуточные результаты эксперимента и модификация модели
4.5 Выбор методики проведения эксперимента и проверка применимости статистических методов к обработке результатов эксперимента
4.6 Обработка результатов основного эксперимента
4.7 Исследование реализации тепловой защиты при использовании действующего значения тока
4.8 Разработка модуля измерительного канала цифрового расцепите-

4.9 Исследование влияния усреднения и разрядности аналоговоцифрового преобразователя на сигнал датчика тока
4.10 Исследование влияния нестабильности задающего генератора на погрешности вычисления действующего значения напряжения
4.11 Построение модели погрешности измерительного канала цифрового расцепителя
4.12 Проверка стабильности времени срабатывания цифровой тепловой защиты
4.13 Разработка программного комплекса, упрощающего практическое применение разработанной тепловой защиты
4.14 Выводы

• используемых параметров недостаточно для полного описания защищаемого объекта;
• поскольку объектами защиты от перегрузки являются в основном изолированные проводники, возникает сложность определения их параметров в соответствии с предложенной моделью;
• использование подобной модели усложняет её экспериментальную проверку.
Подводя итог по рассмотренным моделям, можно сделать вывод о том, что ни одна из них не подходит для реализации на её основе тепловой защиты в том виде, в котором они представлены. Все рассмотренные модели требуют существенной доработки, что сопряжено с определенными трудностями. Оптимальным было бы, если разрабатываемая модель защищаемого объекта не имела бы недостатков моделей, приведенных выше, и в то же ! время обладала их индивидуальными достоинствами.
1.8 Выводы и постановка цели исследования
Проведенный обзор состояния отрасли защитных устройств низкого напряжения и моделей потребителей электроэнергетической сети позволяет сделать следующие выводы:
1. Современные тенденции в электроэнергетике приводят к постоянному повышению требований к элементам, входящим в эту систему, и, в частности, к защитным коммутационным аппаратам низкого напряжения. Основные требования предъявляются к повышению качества защиты и расширению функциональности защитных устройств.
2. Анализ выпускаемых в настоящее время автоматов защиты показывает, что зачастую производители не используют возможности микропроцессорных технологий, либо используют их в недостаточной мере.