Информационно-измерительная система распознавания аварийных режимов воздушных линий электропередачи

• Автор: Нгуен Туан Фыонг
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ РЕГИСТРАЦИИ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И ИХ КООРДИНАТ 9 1Л Обзор методов определения мест повреждения (ОМП) воздушных линий
электропередачи
1.2 Методы, основанные на определении места КЗ по параметрам аварийного режима
1.3 Методы, основанные на эффекте бегущей волны
1.4 Топографические методы ОМП
1.4.1 Индукционный метод с помощью датчика магнитного поля
1.4.2 Индукционный метод с помощью датчиков электромагнитного поля
1.5 Задача определения координат установки датчиков
Выводы по главе
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСПОЗНАВАНИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИЕЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
2.1 Физические основы измерения параметров электромагнитного поля
проводника с током
2.2 Определение положения конденсаторных датчиков для распознавания аварийных режимов обрыва воздушных линий электропередачи
2.2.1 Математические модели
2.2.2 Анализ координат установки датчиков электрического поля
2.2.3 Компьютерное моделирование и результаты вычислений
2.3 Моделирование магнитного поля воздушной линии электропередачи при авариях
2.3.1 Анализ существующих методов
2.3.2 Система регистрации режимов короткого замыкания
2.3.3 Математические модели
2.3.4 Анализ координат установки датчиков магнитного поля
2.4 Блок-схема системы регистрации аварийных режимов
Выводы по главе
Глава 3. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ
3.1 Анализ точности современных систем релейной защиты
3.2 Анализ влияния металлической опоры линии на работу конденсаторных датчиков
3.3 Анализ погрешности измерения электрического поля, обусловленной влиянием климатических факторов
3.4 Инструментальная погрешность информационно-измерительной системы распознавания
3.4.1 Структурная схема информационно-измерительной системы распознавания
3.4.2 Погрешность ИИС, обусловленная нестабильностью пассивных элементов преобразователей
3.5 Влияние нестабильности сопротивлений дуги и земли на уставку компаратора
Выводы по главе
Глава 4. СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ РАСПОЗНАВАНИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
4.1 Информационно-измерительная система диагностики
4.2 Лабораторный стенд для исследования алгоритма диагностики
4.3 Результаты исследования диагностики обрыва ваз на стенде
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Энергетическую систему России характеризует высокая степень морального и физического износа, высокие потери (10... 15 %) и пониженный уровень надежности. Поэтому вопрос о повышении надежности ее функционирования является весьма актуальным.
Из статистики надежности энергосистем следует, что самыми ненадежными элементами энергосистем являются воздушные линии электропередачи (ЛЭП), а источниками низкой надежности высоковольтных линий электропередачи -повреждения проводов, вызванные как естественными (ветер, молния и т.д.), так и искусственными причинами (воздействие посторонних лиц, дефект оборудования и т.п.). Эти повреждения приводят к обесточиванию огромных территорий, на которых могут находиться жилые массивы, промышленные предприятия, системы водоснабжения и канализации, учреждения здравоохранения и т.д. Отключение электроэнергии - весьма опасный фактор и поэтому оперативное обнаружение места повреждения ЛЭП и его устранение позволяет повысить надежность ЛЭП. В России ликвидация аварийных режимов затруднена из-за большой протяженности ЛЭП и бездорожья, особенно в осеннее и зимнее время. Таким образом, разработка методов и средств обнаружения повреждений ЛЭП является весьма актуальной задачей.
Во многих странах мира ведутся работы по созданию интеллектуальных электрических сетей, представляющих собой комплекс технических средств, которые в автоматическом режиме выявляют наиболее слабые и аварийно опасные участки сети, а затем изменяют схему сети в целях Предотвращения аварии и, соответственно, повышения надежности. По мнению многих экспертов, в интеллектуальных сетях заложен потенциал, который имел Интернет в начале цифровой революции. Основу создания интеллектуальных сетей составляют информационно-измерительные системы, позволяющие регистрировать аварийные режимы системы и осуществлять передачу информации о координатах места и видах аварии.
В настоящее время разработано большое число средств для определения мест

Рисунок 2.3 - Схема расчета электростатического потенциала поля при двухпроводной линии
электропередачи
Е _ »/2 2уу,-Ус) + Ус[(х-хлУ+(у-ул)7]-У''[(х-хс)1+(у-усУ]
йу 1п(2 зЫ) [(*-^)1+(У-^,)2][(л-*,.)! +(.У~УСУ]
Разность фазы между любыми двумя проводами трехфазных линий равна 120°, и поэтому напряжение между двумя проводами (например, А- В) имеет максимальное значение при напряжении на оставшейся фазе (С), равной нулю. Поэтому напряженность трех фаз ЕуЛВС по вертикальной оси можно определить по максимальным напряженностям каждой пары проводов. Это свойство и использовано при разработке программы:
Еулвс= тзх{ЕуВс, Еусл, Еувс), (2.12)
где Е},вс, Е},сл, Е},вл ~ напряженность электрического поля по вертикальной оси у каждой пары проводов.
2.2.2 Анализ координат установки датчиков электрического поля
Для обоснования координат установки датчиков напряжения на опоре необходим анализ электрических полей, создаваемых проводами линии. В соответствии с формулами (2.5)-(2.12) при обрыве двух фаз не существует ограничений по координатам установки датчика, а при обрыве одной фазы две другие работающие фазы невозможно распознать, если датчик установлен на линии, проходящей через середину расстояния между осями проводов и перпендикулярной линии, соединяющей оси проводов работающих фаз. Кроме того, потенциал двухпроводной линии убывает значительно быстрее, чем однопроводной линии.
Этот фактор необходимо учитывать, поскольку конструкции опор весьма разнообразны [46]. На рисунке 2.4 представлены образцы конструкций опор с подвесами для высоковольтных линий электропередачи.
Поэтому для определения мест установки датчиков необходим геометрический анализ, выявление зон, в которых невозможно различать