Совершенствование способов построения и анализа систем релейной защиты и диагностики элементов энергосистем

• Автор: Цыгулев, Николай Иосифович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 309 с. : ил.

РЕФЕРАТ
309 с., Ill рис., 3 табл., 357 источников, 1 прил.
СИСТЕМЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ, ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ, АВТОНОМНЫЕ И СТАЦИОНАРНЫЕ ЭНЕРГОСИСТЕМЫ, РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ, ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ, ПРИНЦИП НАИМЕНЬШЕГО ДЕЙСТВИЯ, СВЕРТКА ФУНКЦИЙ, ПЕРЕХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ИНФОРМАТИВНЫЕ ПРИЗНАКИ, МЕТОДЫ АНАЛИЗА, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА
Объектом исследования являются элементы электрической части автономных и стационарных энергосистем, переходные процессы в первичных цепях и трансформаторах тока, датчики информации; системы релейной защиты и диагностирования элементов энергосистем, электрическая дуга.
Целью работы является разработка научных основ построения систем релейной защиты и диагностирования с помощью аппарата исследования операций, используя уточненные математические модели элементов энергосистем; эффективных методов анализа переходных процессов в энергосистемах, уточненных методик расчета параметров настройки дифференциально-токовых защит; расчетных элементов программного обеспечения АРМ специалистов по проектированию и эксплуатации релейной защиты.
Теоретические исследования выполнены с использованием фундаментального закона природы - интегрального принципа наименьшего действия и свертки входного сигнала и переходной характеристики, современных численных методов решения дифференциальных и алгебраических уравнений; теории оптимизации, теории электрических цепей, тензорного анализа, исследования операций и технической кибернетики; экспериментальные -путем физического и математического моделирования, используя теорию
планирования эксперимента; эксплуатационные - в автономных энергосистемах, на предприятиях "Волгоградэнерго", "Кубаньэнерго", "Ростовэнерго", "Ставропольэнерго", "НЭВЗ", ПО "Ростсельмаш".
Используя результаты проведенных исследований, разработаны: формализованный аппарат построения релейной защиты и диагностирования, селективно работающих в условиях переходных режимов и при насыщениях магнитопроводов измерительных трансформаторов тока; формализованный выбор минимального набора информативных признаков, необходимых для построения защиты; системы защиты и диагностирования элементов энергосистем; уточненная математическая модель электрической дуги для целей релейной защиты и алгоритмы расчета переходных режимов с помощью динамической характеристики дуги; предложены критерий устойчивости дуги и способы ее гашения. Установлено, что ветви характеристик всех элементов и динамические гистерезисные траектории в узком диапазоне изменения входных сигналов имеют форму парабол, что обеспечивает минимум приращения энтропии за период. Разработаны методики, высокопроизводительные и устойчивые алгоритмы, программы и проведены исследования переходных процессов в первичных цепях и трансформаторах тока, в том числе, при наличии в энергосистеме длинных линий электропередачи, используя уточненные модели элементов энергосистем, предложены и внедрены новые способы построения систем релейной защиты элементов энергосистем, позволяющие снизить объем разрушений объектов защиты, а также систем диагностирования с улучшенными характеристиками. Разработаны методики для расчета параметров дифференциальной защиты и на их основе расчетные элементы программного обеспечения АРМ для специалистов по релейной защите. Результаты работы внедрены в автономных и стационарных энергосистемах, в институте "Теплоэлектропроект" и на промышленных предприятиях.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ
1.1. Обзор методов теории распознавания образов
1.2. Исследование работы систем распознавания образов
1.3. Формализованный способ определения информативных признаков для релейной защиты
1.4. Предварительная обработка входных сигналов
1.5. Построение алгоритмов защиты на основе метода опорных элементов
Выводы
2. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ
2.1. Учет распределенности параметров элементов энергосистем
2.2. Разработка алгоритмов быстрого вычисления свертки
2.3. Преобразование трехфазных цепей в однофазные
2.4. Расчет переходных процессов в параметрических цепях
2.5. Расчет переходных процессов в цепях с частотно зависимыми элементами
2.6. Расчет переходных процессов в цепях с ферромагнитными сердечниками по динамическим гистерезисным траекториям
2.7. Расчет переходного процесса в цепи асинхронного двигателя с переменной нагрузкой
Выводы
3. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭНЕРГОСИСТЕМАХ И
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ ТОКА
3.1. Переходные процессы в линии электропередачи
Зависимость максимальной мгновенной погрешности предсказывания (5макс,
%) предсказывающего фильтра, реализующего выражение (1.6), от времени предсказывания (тл, мс)