Алгоритмизация микропроцессорной обработки информации для терминалов противоаварийной автоматики в электрических сетях

• Автор: Гончаров, Алексей Кириллович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБОС1ЮВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОВЕРШЕСТВОВ АНИЯ АЛГОРИТМОВ ТЕРМИНАЛОВ ПРОТИВ ОА ВАРИ ИНОЙ АВТОМАТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.

1.1 Сигналы в электрических сетях при аварийных ситуациях

1.2. Токовые защиты в системах электроснабжения

1.3 Функции микропроцессорных терминалов противоаварийной автоматики электрических сетей и анализ существующих алгоритмов обработки аварийных сигналов.

1.3.1 Основные функции микропроцессорного терминала токовой защиты.

1.3.2 Существующие алгоритмы ЦОС от датчиков тока. Алгоритм выделения амплитуды синусоидальной составляющей с разложением на синусную и косинусную составляющие сигнала.

1 1.3.3 Существующие алгоритмы ЦОС от датчиков тока. Алгоритм

выделения амплитуды синусоидальной составляющей с использованием дифференцирования

1.4 Постановка задач совершенствования алгоритмов для терминалов противоаварийной автоматики
1.5 Выводы.
2 АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ АВАРИЙНЫХ СИГНАЛОВ, ПОДАВАЕМЫХ
В ТЕРМИНАЛ ЗАЩИТЫ
2.1 Анализ сигналов от датчиков тока в аварийных режимах.
2.1.1 Датчики тока в энергосистеме.
2.1.2 Математическая модель трансформатора тока
2.1.3. Режимы работы трансформатора тока в установившемся режиме при синусоидальном первичном токе на отдельном участке кривой намагничивания.
2.1.4 Режим работы трансформатора тока при наличии апериодической составляющей в первичном токе.
2.1.5 Граничные условия при переходе с одного участка характеристики намагничивания на другой
2.1.6 Влияние остаточной индукции на форму кривой вторичного тока.
2.1.7 Моделирование поведения трансформатора тока на основе дискретных отсчетов первичного тока
2.2 Информационные признаки сигналов при искажениях вторичного тока от трансформаторов тока.
2.3 Выводы.
3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЦОС ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ НАЛИЧИИ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА
3.1 Алгоритм ЦОС при искажениях в случае синусоидального первичного тока с апериодической составляющей
3.1.1 Структура рассматриваемого терминала.
3.1.2 Математические преобразования, используемые в алгоритме ЦОС на неискаженных участках.
3.1.3 Определение пересечения оси абсцисс кривой первичного тока при наличии ступеньки насыщения во вторичном токе
3.1.4 Мгновенные погрешности математических преобразований алгоритма ЦОС
3.2 Общий алгоритм работы защитного микропроцессорного терминала с применением предлагаемого алгоритма ЦОС
3.3 Коррекция искаженного сигнала в реальном времени.
3.4 Выводы
4 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ.
4.1 Разработка архитектуры микропроцессорной токовой защиты
4.1.2 Основные параметры терминала микропроцессорной токовой защиты.
4.1.2 Построение архитектуры устройства в соответствии с содержащимися группами параметров
4.2 Разработка функциональных блоков терминала токовой защиты
4.2.1 Общие положения.
4.2.2 Блок первичной обработки информации.
4.2.3 Блок АЦП
4.2.4 Блок восстановления информации
4.2.5 Блок контроля внешних взаимодействий, блок контроля уставок срабатывания и реализации времятоковых характеристик, блок контроля выдержки времени, блок управления выходными органами.
4.2.6 Управление и отображение информации НМ1.
4.2.7 Интерфейс подключения модуля к ПК.
4.2.8 Распределение задач между контроллерами.
4.2.9 Интерфейс управления с помощью компьютера программа ПКБРЗ 1.0 и е взаимодействие с ПО аппаратного уровня модуля защиты.
4.5 Выводы
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Математическое моделирование насыщающегося трансформатора
тока в среде МааЬ 6.5.
5.2 Экспериментальные исследования
5.2.1 Общие положения.
5.2.2 Экспериментальное исследование алгоритма восстановления информации, учитывающего наличие апериодической составляющей в сигнале
5.3 Внедрение результатов исследований при разработке технических условий и создании промышленного образца микропроцессорной защиты воздушной ЛЭП ОкН в научнопроизводственной компании Ритм
5.4 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


При эксплуатации электрических сетей за счет износа оборудования в последнее время увеличилось количество аварийных ситуаций, которые приводят к отключению потребителей электрической энергии. Рост генерирующих мощностей приводит к увеличению кратностей токов короткого замыкания, что, в свою очередь, приводит к увеличению вероятности возникновения искажений в показаниях датчиков тока трансформаторов тока, сигнал от которых поступает к терминалам противоаварийной автоматики. Искажения сигнала от датчиков, при недостаточно эффективной обработке в терминале, приводят ложной работе противоаварийной автоматики, либо к е отказу, что, в свою очередь, может повлечь за собой значительные повреждения оборудования либо необоснованное отключение потребителей электроэнергии. Указанные проблемы указывают на необходимость совершенствования алгоритмов и методик цифровой обработки поступающих сигналов, с целью улучшения показателей быстродействия, чувствительности, селективности и надежности распознавания аварийных ситуаций в электрических сетях. Быстрое развитие современных информационных технологий, микропроцессорной техники создают широкие возможности в решении вопросов разработки новых алгоритмов обработки информации для терминалов противоаварийной автоматики электрических сетей. Диссертационная работа посвящена актуальной научной проблеме совершенствования алгоритмов обработки информации для терминалов противоаварийной автоматики при искажениях информации от датчиков тока. Работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательских ра бот кафедры электроснабжения промышленных предприятий Кубанского Государственного Технологического Университета по теме Совершенствование электротехнических комплексов и электроэнергетических систем . Целью работы является совершенствование алгоритмов работы терминалов противоаварийной автоматики посредством разработки новых теоретических и практических решений, позволяющих увеличить чувствительность, быстродействие, надежность и точность срабатывания защит, в том числе в условиях искажения сигнала от датчиков тока при аварийных ситуациях. Проведение экспериментальных исследований, доказывающих работоспособность разработанных методов и устройств. Методика исследования. При решении поставленных задач использовались программное, математическое и физическое моделирование, теория переходных процессов в электроэнергетических системах, методы дискретного моделирования переходных процессов на ЭВМ, теория электрических цепей и сигналов. Предложена структурная схема устройства компенсации искажений сигнала от датчиков тока в реальном времени. Структурную схему устройства компенсации искажений сигнала от датчиков тока в реальном времени. Выполнена программная реализация и получены результаты комплексных расчтов погрешности разработанного алгоритма ЦОС при искажении информации трансформатором тока. Разработана структура терминала противоаварийной автоматики электрических сетей, обеспечивающая обработку информации при е искажениях. Подтверждается соответствующим актом о внедрении основных результатов исследований при изготовлении ОАО НПК РИТМ опытного промышленного образца терминала противоаварийной автоматики. Полученные результаты диссертации были использованы при разработке и изготовлении опытного промышленного образца терминала для новой микропроцессорной токовой релейной защиты воздушных линий электропередач напряжением 6кВ по заданию ОАО Кубаньэнерго научнопроизводственной компанией РИТМ г. Краснодар. Апробация работы. Опытный промышленный образец терминала токовой релейной защиты воздушных линий электропередачи, изготовленный в ОАО НПК Ритм с использованием результатов диссертационной работы был удостоен бронзовой медали на VII Московском международном салоне исследований и инвестиций февраля года. Публикации. Основные пути решения технической и технологической политики в распределительных сетях, результаты всероссийской научнотехнической конференции Дивноморск, г. Пищевая технология Краснодар, декабрь, . Всего по результатам диссертационной работы опубликовано 9 статей. Структура и объм диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.