авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Комплекс методик определения места повреждения в распределительных электрических сетях напряжением 6 – 35 кв по параметрам установившихся и переходных режимов

На правах рукописи

ЛАТИПОВ АЛЬМИР ГАМИРОВИЧ КОМПЛЕКС МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6 – 35 кВ ПО ПАРАМЕТРАМ УСТАНОВИВШИХСЯ И ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ Специальность: 05.09.03 – электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энер гетический университет»

Научный консультант: Федотов Александр Иванович доктор технических наук, профессор, профессор кафедры электроэнергетических систем и сетей КГЭУ

Официальные оппоненты: Вафин Шамсумухамет Исламович доктор технических наук, профессор, профессор кафедры электроснабжения промышленных предприятий КГЭУ Кузнецов Артм Викторович кандидат технических наук, генеральный директор ООО «НПО «Энергия», г. Казань Ведущая организация : ООО Инженерный центр «Энергопрогресс», г. Казань

Защита состоится «23» мая 2012 г. в 13.00 часов в аудитории Д-223 на заседании диссертационного совета Д212.082.04 при Казанском государст венном энергетическом университете по адресу: 420066, г. Казань, ул. Крас носельская, 51, Факс: (843) 5438624, 5184464.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет» и на сайте ФГБОУ ВПО КГЭУ http://www.kgeu.ru.

Автореферат разослан «_» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат педагогических наук Т.В. Лопухова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы определяется тем, что устойчивое функциониро вание единого сетевого электроэнергетического комплекса России невоз можно без надежной и качественной работы распределительных электриче ских сетей (РЭС), которые являются завершающим звеном в системе обеспе чения потребителей электроэнергией и находятся в непосредственном взаи модействии с конкретным потребителем.

Воздушные линии (ВЛ) являются наименее надежными элементами РЭС: в сетях 6-10 кВ происходит в среднем 26 отключений в год в расчете на 100 км воздушных или кабельных линий. Трудозатраты на восстановление нормального режима линий составляют примерно 3/4 всех трудозатрат на эксплуатацию и наибольшей составляющей трудозатрат на восстановление является поиск места повреждения. Задача определения места повреждения (ОМП) является наиболее сложной, а часто и наиболее длительной техноло гической операцией по восстановлению поврежденных участка или элемен тов электросети. Даже верховые осмотры не всегда позволяют найти следы перекрытия изоляторов в воздушных линиях электропередачи. Иногда, осо бенно при неустойчивых повреждениях, вообще не остается на трассе следов перекрытия и протекания токов замыкания.

Известны работы отечественных ученых Будзко И.А., Евдокунина Г.А., Щуцкого В.И., Шалыта Г.М., Лихачева Ф.А., Кадомской К.П., Шалина А.И., Короткевича М.А. (Белоруссия) и др., посвященные исследованиям сетей с изолированной или компенсированной нейтралью и разработке методов ОМП на ВЛ. Общим является вывод, что для ВЛ напряжением 6 – 35 кВ, со ставляющих основу РЭС, до сих пор не существует реально используемых эффективных методов дистанционного определения места повреждения.

Перспективу открывает распространение для РЭС систем коммерче ского учета электроэнергии (СКУ) с функциями оценки показателей е каче ства. В результате появляется возможность использования параметров ава рийных режимов на потребительских подстанциях в алгоритмах определения мест повреждения ВЛ РЭС, измеряемых на стороне 0,4 кВ понижающих под станций и передающихся по каналам связи СКУ в центр питания (ЦП).

Цели и задачи исследования. Многообразие физических процессов, приводящих пробоям изоляции и сопровождающих однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), не создают предпосылок для разработки одной универсаль ной методики по определению мест повреждения на ВЛ. Целью данного исследования является разработка комплекса методов определения повреж денных участков на ВЛ в РЭС, включая обрывы фазных проводов, адаптиро ванных к различным условиям повреждения и режимам заземления нейтрали.

Объектами исследования являются воздушные линии электропереда чи распределительных электрических сетей напряжением 6 – 35 кВ древо видной топологии.

Предметом исследования выступают диагностические признаки на личия повреждения РЭС напряжением 6 – 35 кВ в виде металлических и ду говых ОЗЗ, обрывов фаз линий электропередачи, выявляемые по параметрам установившихся и переходных режимов.

Теоретическая и методологическая основа исследования базируется на использовании методов математического моделирования электрических сетей в сертифицированных программных продуктах Matlab и Simulink, тео рии электрических цепей, теории установившихся и переходных процессов в электрических сетях, опубликованных экспериментальных данных по одно фазным замыканиям на землю.

Научная новизна исследования заключается в следующем.

Показано, что использование дополнительного низкоомного резистив ного заземления нейтрали в конце магистральной электропередачи повышает точность расчтов определения участка повреждения ВЛ.

Предложена методика определения поврежденного участка ВЛ при ус тойчивом ОЗЗ для низкоомного резистивного заземления нейтрали на основе напряжений обратной последовательности (ОП), измеряемых на стороне 0, кВ потребительских подстанций.



Разработан алгоритм определения участка обрыва ВЛ в РЭС древовид ной структуры по параметрам режима, измеряемых на стороне 0,4 кВ потре бительских подстанций.

Показано, что в случае дугового замыкания на землю для решения за дачи ОМП может быть использован метод гармонического баланса напряже ний нулевой последовательности (НП), распространенный на переходные процессы.

Разработана методика определения поврежденного участка РЭС для условий горения перемежающейся дуги в месте ОЗЗ по значению «резонанс ной» частоты и на основе сопоставления уровня «резонансных» гармоник, измеряемых на стороне 0,4 кВ понижающих подстанций.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе распространяемых в РЭС дистанционных устройств учета электроэнергии может быть создана система определения поврежденных участков электро передачи – обрывов и ОЗЗ. Тем самым резко сокращается время обнаруже ния мест повреждения, а также негативное воздействие на сеть перенапряже ний, провоцируемых перемежающейся дугой.

Достоверность результатов и выводов исследования подтверждается применением апробированных моделей электропередачи, использованием общепринятых физических допущений в отношении моделирования линий электропередачи, использованием теоретических и экспериментальных дан ных других авторов и сопоставлением с ними полученных результатов.

На защиту выносятся следующие положения.

Целесообразность дополнительного низкоомного резистивного зазем ления нейтрали для определения участка повреждения воздушной линии электропередачи при устойчивом замыкании на землю.

Методика определения участка устойчивого однофазного замыкания на землю воздушной линии электропередачи при использовании низкоомного резистивного заземления нейтрали по напряжениям ОП, измеряемых на сто роне низшего напряжения понизительных подстанций.





Алгоритм определения участка обрыва фазы воздушной линии элек тропередачи в распределительной электрической сети древовидной структу ры по параметрам режима, измеряемых на стороне низшего напряжения по низительных подстанций.

Методика определения расстояния до места ОЗЗ в сети с резистивно за земленной нейтралью по уравнениям динамического гармонического баланса напряжений НП при наличии перемежающейся дуги.

Методика определения участка с ОЗЗ в РЭС древовидной топологии по «резонансным» гармоникам на стороне 0,4 кВ понижающих подстанций.

Апробация работы: II Молодежная научн. конф. «Тинчуринские чте ния», Казань, 2007;

XIV Всеросс. конф. по проблемам науки и высш. шк.

«Фундаментальные исследования и инновации в технических университе тах», СПбГПУ, 2010;

XIII Междунар. конф. «Электромеханика, электротех нологии, электротехнические материалы и компоненты», Алушта, Крым, Ук раина, 2010;

: Вторая научно-практ. Конф. с междунар. участием «Инноваци онная энергетика 2010», Новосибирск, НГТУ, 2010;

VII Всеросс. научн.-техн.

конф. «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергети ке», Чебоксары. ЧГУ, 2010;

XVII Междунар. научн.-практ. конф. студентов и молодых ученых «Современная техника и технологии», Томск, 2011;

Меж дунар. научн.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехно логии» (XVI Бенардосовские чтения), Иваново, 2011;

VII Междунар. научн. практ. конф. «Новейшие достижения европейской науки», София, 2011.

Личное участие автора исследования заключается в разработке всех основных теоретических положений диссертации, непосредственной реали зации пилотного проекта по установке приборов дистанционного учета элек троэнергии в Альметьевских РЭС, а также в последующей их отладке, дора ботки программного обеспечения и вводе в эксплуатацию. В работах, опуб ликованных в соавторстве, соискателю принадлежат постановка и формали зация задач, разработка теоретических и методических положений, матема тических моделей и методов, реализация алгоритмических решений и анализ результатов.

Публикации: основное содержание диссертации изложено в 11 печат ных работах, из них в журналах, рекомендованных ВАК – 2.

Структура работы: диссертация состоит из введения, пяти глав, заклю чения, приложений и списка литературы. Общий объем диссертации страниц, в том числе 109 рисунков, список литературы из 116 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна и практиче ская ценность полученных результатов, определены положения, выносимые на защиту. В первой главе диссертации выполнен критический обзор техни ческой литературы и опубликованных исследований в научно-технических журналах по проблеме обнаружения мест повреждения в сетях с изолирован ной нейтралью. Во второй главе рассмотрены диагностические признаки наличия продольной и поперечной несимметрии на ВЛ и их связь с расстоя нием до места повреждения. В третьей главе предложены методики опреде ления места повреждения в РЭС по параметрам установившегося режима прямой и обратной последовательностей. В четвертой главе исследованы возможности идентификации места повреждения ВЛ, сопровождающегося нестационарным горением дуги. В пятой главе предложена методика опре деления участка сети с ОЗЗ по «резонансным» частотам электропередачи.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1. Целесообразность дополнительного низкоомного резистивного заземления нейтрали для определения участка повреждения воздушной линии электропередачи при устойчивом замыкании на землю.

Для обрыва фазы ВЛ-10 кВ исходя из граничных условий вида несим метрии при пренебрежении емкостными токами получаем, что токи прямой и обратной последовательностей (ПП и ОП) не зависят от места повреждения:

E I1 I 2, z (1) z (2) где z (1) и z (1) – суммарные сопротивления ПП и ОП.

Только ток НП имеет зависимость от расстояния l x до места поврежде ния линии общей длиной l погонной емкостной проводимостью НП b00) :

( I0 lx I 0l lk lx 1. (1) 1 b00) U 0xy) ( ( ( 0) ( 0) l * bz lx l lx Напряжение U 0xy) на вводах контура НП находится как ( z ( 2) ( xy) E U0. (2) z (1) z ( 2) Отсюда следует, что необходима информация о параметрах режима конца электропередачи, т.к. требуется расчет текущих значений сопротивле ний прямой и обратной последовательностей нагрузки. Для режима устойчи вого ОЗЗ через постоянное контактное сопротивление RK показано, что ток НП практически не зависит от места повреждения. Рассмотрена возможность использования параметров переходного процесса. На рис. 1 приведены рас 3RK b 3000 2,871 10 0,863 о.е., четные характеристики. Принято, что чему соответствует кривая 1 на рис. 1. Теперь допустим, что кривая 1 полу чена экспериментально. Тогда, используя разности токов для первого и вто рого периодов, получаем: 0,954 – ошибка в расчетах составила 10,5%.

Зная суммарную емкостную проводимость b, можно рассчитать величину контактного сопротивления.

i0, A 0. 0. -0. -0. 0 1000 2000, гр Рис. 1. Кривая переходного тока нулевой последовательности 1 – RK =1000 Ом;

2 – RK =100 Ом.

Собственно расстояние до места повреждения можно рассчитать по формулам (1) и (2), где в сопротивления z (1) и z (1) входит сопротивление контакта RK.

При использовании значений токов ОП по концам ВЛ можно рассчи тать расстояние до места ОЗЗ, не определяя величину RK. На рис. 2 пред ставлена схема замещения ОП, где zl(1) 1 zl(1) zc2), для которой из уравнения 1 ( баланса напряжений получаем I l(1 ) z (1) I l(2 ) 2 zl1 l x l.

А I I l(1 ) zl 2 l x z n2) 2 ( RK x I l(2 ) z ( 2) 2 (1) zl n С высшей стороны А трансформатора, как правило, y2 трансформаторы тока на рай онных подстанциях не устанав ливаются. Ток I (2) можно рас Рис. 2. Схема замещения ОП l считать, зная ток НП в линии, либо рассчитать по току ОП, измеренному на стороне 0,4 кВ. Необходимо также знать напряжение ОП на шинах 0,4 кВ для расчета сопротивления ОП нагрузки z n2), либо заранее иметь соответствующие зависимости для его оп ( ределения без измерений напряжения ОП.

При использовании низкоомного резистивного заземления нейтрали в ЦП величина тока НП при ОЗЗ зависит как от длины линии, так и от величи ны сопротивления резистора, рис. 3, где принята длина ВЛ равная 50 км.

Зависимости I ОЗЗ от длины линии при резистивном заземлении I, А трансформатора в начале линии 310 RN= RN= 280 RN= RN= RN= 240 RN= RN= 210 RN= RN= 180 RN= RN= RN= 140 RN= RN= 110 RN= L, км Рис. 3. Зависимость величины тока НП от расстояния до места ОЗЗ.

По рис. 3 видно, что чувствительность метода, основанного на измере ниях тока НП тем ниже, чем дальше от ЦП место ОЗЗ. Если теперь перенести трансформатор с резистивным заземлением нейтрали на конец электропере дачи, то получим аналогичные зависимости в зеркальном отражении, т.е.

наибольший наклон графиков будет в конце ВЛ, уменьшается по направле нию к е началу. Таким образом, при установке второго резистивного зазем ления в конце ВЛ можно повысить точность определения места ОЗЗ.

2. Методика определения участка устойчивого однофазного замы кания на землю воздушной линии электропередачи при использовании низкоомного резистивного заземления нейтрали по напряжениям обрат ной последовательности, измеряемых на стороне низшего напряжения понизительных подстанций.

При наличии на линии ОЗЗ в напряжениях понижающих подстанций со стороны 0,4 кВ должна проявиться ОП. Этот параметр можно использовать в качестве признака наличия ОЗЗ, и если удастся связать величину напряжений ОП с удаленностью ОЗЗ от центра питания, то можно будет по уровню на пряжений ОП определить место ОЗЗ. В качестве примера на рис. 4 представ лена принципиальная схема РЭС-10 кВ. Приняты следующие исходные дан ные: Л1=6 км;

Л01=Л02=Л03=Л04=Л7= Л2=3 км;

Л34=Л3=Л4=Л56=Л5=Л6= км. На всех подстанциях установлены трансформаторы номинальной мощ ностью по 400 кВА, нагрузка – 300 кВт на каждой ТП.

Л01 Л02 Л03 Л04 Л ЦП ТП Л34 Л R1 R Л1 Л Л3 Л4 Л5 Л ТП1 ТП2 ТП3 ТП4 ТП5 ТП Рис. 4. Принципиальная схема РЭС древовидной топологии Точки ОЗЗ 1, 2 и 3 расположены на расстоянии 7 км (во втором опыте – 8 км) от ЦП, точка 4 ОЗЗ расположена на расстоянии 3 км от ТП4. Напряже ния ОП измеряются со вторичной стороны трансформаторов. Номера кри вых, рис. 5 и рис. 6, соответствуют следующим значениям сопротивлений ре зисторов: 1, 5 – 10 Ом;

2, 6 – 40 Ом;

3, 7 – 80 Ом;

4, 8 – 120 Ом;

сплошные линии – ОЗЗ в точках 1 и 3;

пунктирные – ОЗЗ в точках 2 и 4. Кривые 9 и соответствуют сопротивлению 10 Ом при холостом ходе всех ТП.

U2, В 2 6 7 № ТП 1 2 3 4 Рис. 5. Напряжения ОП при ОЗЗ в точках 1 и 2;

включен резистор R U2, В 6 7 №ТП 1 2 3 4 Рис. 6. Напряжения ОП при ОЗЗ в точках 3 и 4;

включен резистор R При дополнительном включении резистора R1 напряжение ОП в каж дой точке увеличивается примерно в два раза.

3. Алгоритм определения участка обрыва фазы воздушной линии электропередачи в распределительной электрической сети древовидной структуры по параметрам режима, измеряемых на стороне низшего на пряжения понизительных подстанций.

При обрыве фазы линии электропередачи, когда несимметрия парамет ров режима вблизи места обрыва явно выражена, можно вполне определенно установить поврежденный участок. Причем большое количество подключен ных подстанций только облегчает расчет места обрыва и сужает возможную зону поиска. Для РЭС, где число присоединений (в том числе отпайками к магистрали) доходит до нескольких десятков, достаточно установить не соб ственно место обрыва, а участок между присоединениями. Тогда место поис ка сводится от десятков километров к нескольким километрам или же сот ням метров. При этом необходимо располагать информацией по токам и на пряжениям в линиях электропередачи.

На ТП доступными для измерений могут быть только токи и напряже ния на стороне 0,4 кВ потребительских подстанций. Соответственно, фазные токи в линиях электропередачи могут быть восстановлены по токам нагру зок. Тогда нулевая величина какого-либо фазного тока означает, что именно на этом участке произошел обрыв провода. На рис. 7 представлены схемы замещения ПП и ОП двух последних участков электропередачи (1) (1) (1) (1) I LN 1z LN 1 U N ) 1 z LN (1 ( 2 ) z ( 2) ( 2) ( 2 ) I LN 1 LN 1 U N ) 1 z LN I LN ( I LN I N) (1 z N) ( z N) (1 zN ) (2 zN ) ( I N ) ( а) б) Рис. 7. Схемы замещения электропередачи для ПП (а) и ОП (б) Обозначим b e j / 6, a e j 2 / 3, kT – коэффициент трансформации.

Если установлены трансформаторы 12-й или 11-й группы соединения обмо ток, то, зная токи на стороне 0,4 кВ, на стороне ВН соответственно имеем (1) I 014 I 024, ( ) ( ) I NA kT 1 ( ) ( ) (1) kT 1 b 1I 014 bI 024, I NA,,,, I NB kT 1 a 2 I 014 aI 024, (1) (,) (, ) (, ) (, ) (1) kT 1 a 2b 1I 014 abI 024, (3,а) (3,б) I NB I NC kT 1 aI 014 a 2 I 024.

(1) (,) (, ) (, ) (, ) (1) kT 1 ab 1I 014 a 2bI 024.

I NC Аналогично рассчитываются фазные токи I N ) 1 и I N )1.

( ( Если по результатам расчетов согласно формулам (3) один из фазных токов будет равен нулю, то обрыв провода произошел на последнем участке электропередачи. Если в результате расчетов по формулам (3) ни один из то ков не равен нулю, то используются схемы замещения, рис. 7, и определяют ся токи на предыдущих участках. По известным сопротивлениям последнего N-го звена определяются напряжения прямой и обратной последовательно стей U (1) и U (2). После чего рассчитываются эти же напряжения со сторо N N ны N–1-ой нагрузки, т.е. U N )'1 и U N )'1, рис. 7. Расчет напряжений необходим (1 ( для привязки комплексов тока к общему базису.

4. Методика определения расстояния до места ОЗЗ в сети с рези стивно заземленной нейтралью по уравнениям динамического гармони ческого баланса напряжений НП при наличии перемежающейся дуги.

При низкоомном заземлении нейтрали уже токи ОЗЗ промышленной частоты становятся чувствительными к расстоянию до места повреждения, что позволяет применять схемы замещения ВЛ без их учета емкостной про водимости. Наличие перемежающейся дуги приводит к появлению нестацио нарных процессов в ЛЭП. Для их адекватного математического описания в работе предложено сочетание двух методов: гармонического баланса и сим метричных составляющих. Показано, что применительно к уравнениям РЭС допустимо применение метода симметричных составляющих в его динами ческой интерпретации, т.к. синхронные генераторы электрически удалены от места повреждения, синхронные двигатели как нагрузка в принципе отсутст вуют, а асинхронные двигатели подключены только на стороне 0,4 кВ.

Также показано, что и в переходном процессе можно составлять урав нения баланса напряжений для отдельных гармоник, но с учетом введения в уравнения конечных разностей токов. Так, например, при включении источ ника ЭДС на активно индуктивную нагрузку переходный процесс описыва ется следующим уравнением di Esin ri x. (4) d Применив к уравнению (4) локальное преобразование Фурье на т-ом интервале [ ;

2 ], имеем E k r jkx I m, k x / i m r jkx I m, k e, (5) je j, E k 0 при k 1.

при этом E Для упрощенной схемы, рис. 2, где имеется только ВЛ, связывающая ЦП и ТП7, на основе использования двух изложенных выше методов получа ем схему замещения для токов НП, представленную на рис. 8.

jkx10) ( jkx 20) ( r1 r а jkxT 1 I1 0) (k ) ( I 20) (k ) ( jkxT ( 0) U (k ) e1 e2 3R N 3R N b Рис. 8. Схема замещения нулевой последовательности Записывая уравнения баланса напряжений для k-й гармоники с обеих сторон электропередачи по отношению к месту несимметрии a0-b0, исключа ем необходимость определения напряжения НП и получаем уравнение отно сительно одного неизвестного – расстояния до места ОЗЗ. Предварительный этап расчетов: определение по осциллограммам для выбранного интервала конечных разностей токов i1 0) и i20), сами же осциллограммы токов НП ( ( можно получить, производя измерения в заземляющих резисторах.

Наилучшая точность в расчетах достигается при использовании дейст вительной части комплексного уравнения баланса напряжений.

При рассмотрении РЭС древовидной структуры показано, что на осно ве предложенного метода также можно установить место ОЗЗ, поскольку в схему замещения НП не входят нагрузки.

5. Методика определения участка с ОЗЗ в РЭС древовидной топо логии по «резонансным» гармоникам на стороне 0,4 кВ понижающих подстанций Наличие перемежающейся дуги при ОЗЗ обусловливает протекание то ков ВГ в сети, причем на высоких частотах (килогерцы и более) начинают проявляться волновые свойства ВЛ. Известно, что если ВЛ имеет длину, рав ную четверти длины волны, то на е конце происходит резкое увеличение напряжения. При фиксированной длине ВЛ будет существовать такая услов но говоря «резонансная» частота, которая обеспечит четвертьволновое рас стояние от источника ВГ до конца линии. При этом измерения ВГ доступны и на стороне 0,4 кВ, поскольку сюда трансформируются гармоники ПП и ОП.

В работе для имитации перемежающейся дуги в модели Simulink были задействованы ключи, замыкающие фазу на землю через контактное сопро тивление со случайно меняющейся последовательностью продолжительно сти замыкания, для чего был использован генератор случайных чисел. Ис следования показали устойчивость как номера «резонансных» гармоник к расстоянию до места ОЗЗ, так и закономерности изменения их амплитуды.

На рис. 9 приведены графики уровня «резонансных» гармоник для ВЛ об щей длиной 30 км.

Рис. 9. Уровни «резонансных» гармоник Спектрограмма, снятая на стороне 0,4 кВ понижающей подстанции, представлена на рис. 10, где отчетливо видно «резонансное» усиление ВГ, повторяющееся через период.

Рис. 10. Частотный анализ при ОЗЗ на расстоянии 28 км На рис. 11 представлена схема моделируемой РЭС и четыре точки ОЗЗ, на рис. 12 – уровни «резонансных» гармоник на подстанциях.

Л01 Л02 Л ЦП 1 2 Л3 Л Л1 Л ТП1 ТП2 ТП3 ТП Рис. 11. Принципиальная схема РЭС На рис. 12 и рис. 13 приведены результаты обработки спектрограмм.

а) б) Рис. 12. Частотный анализ напряжений при ОЗЗ в точках 2 (а) и 4 (б).

Максимальной амплитуде соответствует ответвление с ОЗЗ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Задача определения расстояния до места повреждения в РЭС не имеет однозначного решения. Для различных видов заземления нейтрали и условий замыкания проявляются различные доминирующие факторы, идентифици рующие наличие повреждения и его месторасположение. При устойчивом замыкании на землю и низкоомном резистивном заземлении нейтрали вели чина тока в резисторе зависит от расстояния до места повреждения. При этом повторное резистивное заземление нейтрали в конце электропередачи позво ляет использовать метод двухсторонних измерений и ограничить зонгу по иска места повреждения в РЭС древовидной структуры.

Для разветвленной электрической сети перспективно использование метода многосторонних измерений, когда на стороне 0,4 кВ потребительских подстанций измеряются токи и напряжения, выделяются их обратные после довательности и результаты пересылаются в центр питания. При обрыве фа зы электропередачи на основе последовательного сравнения токов и напря жения можно установить поврежденный участок.

Использование параметров переходного процесса для тока НП при ус тойчивом ОЗЗ повышает точность вычисления расстояния до места повреж дения, при этом возможно существование нескольких расчетных точек с ОЗЗ для электропередачи древовидной структуры.

Прерывистый характер дуги в месте ОЗЗ обусловливает генерацию высших гармоник в линию электропередачи. Непериодический характер ду гового замыкания с перемежающейся дугой позволяет применять метод гар монического баланса напряжений с поправкой на учт динамики процесса.

«Резонансные» характеристики электропередачи устойчивы к виду внешних возмущающих воздействий. Показано, что для перемежающейся дуги в месте ОЗЗ резонансная частота электропередачи остается стабильной и зависит от удаленности ОЗЗ от центра питания. Использование дополни тельной информации об уровне резонансных гармонических напряжений с потребительских подстанций позволяет ограничить зону поиска места ОЗЗ.

Для реализации предложенных методов перспективно использование пунктов коммерческого учета электроэнергии, оснащенных устройствами дистанционной передачи информации и устройствами контроля качества электроэнергии. Подключение к ним дополнительных узлов обработки пара метров режима при повреждениях на линиях электропередачи не приведет к заметному росту затрат, но существенно повысит надежность распредели тельных электрических сетей.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ 1. Латипов А.Г. Построение автоматизированной системы учета элек троэнергии, наиболее полно удовлетворяющей потребностям энергоснаб жающих предприятий // Мат. докл. II Молодежной научн. конф. «Тинчурин ские чтения», Казань: Изд-во КГЭУ, Т.I., 2007. – С. 56-57.

2. Федотов А.И., Латипов А.Г., Ахметвалеева Л.В. Метод динамиче ского гармонического баланса напряжений при моделировании однофазного замыкания на землю // Мат. докл XIV Всеросс. конф. по проблемам науки и высш. шк. «Фундаментальные исследования и инновации в технических уни верситетах», С.Пб.: СПбГПУ, 2010. – C.4-5.

А 3. Федотов А.И., Латипов А.Г., Вагапов Г.В. Диагностические при знаки наличия ОЗЗ в сетях 6–10 кВ // Инновационная энергетика 2010: мате риалы второй научно-практической конференции с международным участи ем, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. – С. 144-147.

4. Федотов А.И., Латипов А.Г., Федотов Е.А. Математическое моде лирование нестационарного режима однофазного замыкания на землю в электрических сетях с резистивным заземлением нейтрали // Доклады XIII Междунар. конф. «Электромеханика, электротехнологии, электротехниче ские материалы и компоненты»: Крым, Алушта. 2010 – C. 96-97.

5. Федотов А.И.. Латипов А.Г., Чернова Н.В. Идентификация участка с оборванной фазой в магистральной электропередаче // Мат. докл. VII Все росс. научн.-техн. конф. «Информационные технологии в электротехнике и электроэнергетике»: Чебоксары. ЧГУ, 2010. – С. 240-242.

6. Латипов А.Г. Диагностика появления ОЗЗ в сетях 6 – 10 кВ по па раметрам высших гармоник // Сборник трудов XVII Межд. н.-практ. конф.

студентов и молодых ученых «Современная техника и технологии», Томск, 2011. – Т.1, С. 80-81.

Федотов А.И., Рылов Ю.А., Вагапов Г.В., Латипов А.Г. Исследо 7.

вание зависимости параметров высших гармоник от места возникновения ОЗЗ // Мат. докл. Межд. н.-т. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XVI Бенардосовские чтения).–Иваново, 2011.С.147-150.

Латипов А.Г., Рылов Ю.А., Вагапов Г.В. Анализ частотного 8.

спектра в линиях электропередачи // Мат. докл. VII Междунар. н.-практ.

конф. «Новейшие достижения в европейской науке», Болгария, София, 2011:

«Бял-ГРАД» ОДД, София, Т.42 «Технологии», 2011. – С. 13-16.

Латипов А.Г., Федотов А.И., Вагапов Г.В. Диагностирование од 9.

нофазных замыканий в сетях 6-10 кВ с использованием высших гармониче ских составляющих напряжения // Научн. тр. Междунар. мол. научн.-техн.

конф. «Электроэнергетика глазами молодежи» в 3 томах. Самара, 2011. – Т.

2, С. 252-257.

В изданиях перечня ВАК:

10. Латипов А.Г., Федотов А.И., Вагапов Г.В. Диагностические при знаки обнаружения ОЗЗ в сетях 6 – 10 кВ // Известия ВУЗов. Проблемы энер гетики. – №7-8, 2011. – С. 83-87.

11. Латипов А.Г. Использование высших гармоник напряжения на сто роне 0,4 кВ потребительских подстанций как диагностический признак од нофазных замыканий на землю в сетях 6 – 10 кВ // Электромеханика. – №5, 2011. – С. 63-66.

Подписано к печати Вид печати РОМ Формат 6084/ Гарнитура «Times» Усл. печ. л. 0,93 Бумага офсетная Тираж 100 экз. Заказ № Уч.-изд. л. 1. Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.