Исследование методов повышения точности двухстороннего волнового определения места повреждения линии электропередачи.

Введение 7
1 Обзор существующих методов определения места повреждения 8
2 Двухсторонний волновой метод определения места повреждения 13
2.1 Выделения волны 15
2.1.1 Фазно-модельное преобразование 15
2.1.2 Способы фиксации волны 17
2.2 Длина линии электропередач 19
2.3 Определение скорости волны 20
2.3.1 Фазовая скорость 20
2.3.2 Уточнение скорости за счет учета дисперсии 26
2.3.3 Уточнение скорости на основе эксплуатационной статистики 28
3 Разработка и испытания функции волнового определения места повреждения 30
3.1 Описание программных комплексов 30
3.2 Выбор схемы электроэнергетической системы 31
3.3 Разработка алгоритма и выделения фиксации волны 34
3.4 Испытание способов волнового определения места повреждения 35
3.4.1 Моделирование повреждений линии электропередач 35
3.4.2 Традиционный способ определения места повреждения 38
3.4.3 Способ, основанный на компенчации дисперсии 40
3.4.4 Способ на основе эксплуатационной статистики 43
3.4.5 Сравнение способов 43
Заключение 47
Список литературы 48
Приложение А 50
Приложение Б 52

Весь текст будет доступен после покупки

После отключения линии электропередач от устройств релейной защиты персонал должен определить место неисправности, устранить её последствия и запустить линию. Для этого в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок и правил технической эксплуатации линии напряжением 110 кВ и более протяжённостью 20 км и более должны быть оборудованы устройствами для определения места неисправности.
Низкая точность устройств, определяющих место повреждения и, как следствие, длительный поиск места повреждения приводят к значительному недоотпуску электроэнергии. Чтобы свести к минимуму неблагоприятные последствия перебоев в подаче электроэнергии, сетевые компании все чаще внедряют на своих объектах более точные устройства для определения места повреждения
На сегодняшний день одним из наиболее перспективных устройств считаются двухсторонние устройства для определения места повреждения. Однако на практике из-за незнания точной длины линии электропередачи, скорости распространения волн от короткого замыкания по линии электропередачи погрешность волнового определения места повреждения может значительно увеличиться. Исходя из этого минимизация погрешностей волнового определения места повреждения является актуальной задачей.

Весь текст будет доступен после покупки

Методы определения места повреждения классифицируются по признакам, представленным на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема классификации методов определения места повреждения

Во-первых, методы определения места повреждения делятся на топографические и дистанционные. Также делятся на низкочастотные и высокочастотные. Низкочастотные используют диапазон частот от нуля до нескольких килогерц, высокочастотные - более десятков килогерц.
Топографические методы.
Топографические методы позволяют указать место повреждения непосредственно на трассе с помощью стационарных приборов, установленных вдоль линий, или с помощью переносных приборов. К топографическим устройствам относятся различные индикаторы повреждений, устанавливаемые на воздушных линиях или проводах. В случае короткого замыкания устройство срабатывает, и ремонтная бригада определяет место повреждения, осмотрев датчики. Топографические методы и средства не связаны с работой служб релейной защиты, они используются ремонтными службами.
Электромеханический метод основан на фиксации механических сил, возникающих в результате протекания тока короткого замыкания. Электромеханические указатели стационарно устанавливаются на опорах воздушных линий вблизи проводов. После аварии при обходе линии проверяется состояние указателей. Этот метод используется в сочетании с удаленными методами, которые задают область управления. Данный метод используется в основном в сетях 6-10 кВ сельскохозяйственного назначения.
Система распределеннго мониторинга – аналогичный метод, но с возможностью передачи факта срабатывания по беспроводным информационным сетям, что позволяет удаленно определять место повреждения. Точность описанных выше топографических методов зависит от стадии установки приборов на линии.
Индукционный метод основан на выявлении характера изменения магнитного и электрического полей на пути вдоль трассы. Бригада движется по маршруту линии с переносным приемником и по различным признакам определяет, находится ли она впереди или позади места повреждения. При этом используется либо реальный ток в действующей линии, либо ток, вырабатываемый специальным генератором, который подключается к уже отключенной линии на подстанции.
Дистанционные методы.
Дистанционные методы предполагают использование приборов и устройств, устанавливаемых на подстанциях, и позволяют определить расстояние от места установки устройства определения места повреждения до самого места повреждения.
Метод по параметрам аварийного режима. При протекании токов короткого замыкания фиксируются такие параметры, как составляющие или комбинации токов промышленной частоты и напряжений. В аварийном режиме можно определить расстояние до места повреждения. Погрешность метода по аварийным параметрам зависит от погрешности установки параметров линии и погрешности измерения токов и напряжений.
Параметры аварийного режима связаны следующими уравнениями:
U_1+I_1*z_x=U_x,
U_2+I_2*(z-z_x )=U_x, (1.1)
где U_1,U_2,U_x – напряжения по концам линии и в месте повреждения, кВ;
I_1,I_2 – токи по концам линии, кА;
z,z_x – сопротивления линии и участка до места повреждения, Ом.
Из (1) выразим z_x:
z_x=(I_2*z+U_2-U_1)/(I_(1+) I_2 ). (1.2)
Поделим обе части (1.2) на удельное сопротивление линии z_0 , в результате получим искомое расстояние L_x, км до места повреждения:
L_x=(I_2*z+U_2-U_1)/(z_0*(I_1+I_2)). (1.3)
Среди дистанционных методов наибольшей точностью обладают импульсные методы. Принцип их работы основан на измерении временных интервалов распространения электромагнитных волн по участкам линии. Импульсные методы слабо зависят от параметров воздушной линии, чем и обусловлена их высокая точность по сравнению с методом по параметрам аварийного режима.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи. – М.: Энергоатомиздат, 2003. – 272 с.
2 Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. – М.: Энергоатомиздат, 1982. – 312 с.
3 Попов И.Н., Лачугин В.Ф., Соколова Г.В. Релейная защита, основанная на контроле переходных процессов. – М.: Энергоатомиздат, 1986
4. Смирнов А.Н. Вонловой метод определения двухсторонних измерений для определения места повреждения воздушной линии электропередачи 110-220 кВ. – диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Москва, 2015
5 Чавчанидзе Г.Д. переходные процессы в электрических цепях. Учебное пособие. – М.: М ИИ’Г, 2007, - 158 с
6 Бьюлей Л.В. Волновые процессы в линиях передачи и трансформаторах. – москва, 1938
7 Куликов А.Л., Ананьев В.В. Оценка скорости распространения электромагнитных волн в задаче определения места повреждения линии электропередачи // Вестник Чувашского университета. – 2016. - №1. – с. 56-64
8. Ананьев В.В. Методы повышения точности многостороннего волнового определения мест повреждений на воздушных линиях электропередачи с ответвлениями – диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Нижний Новгород, 2017

Весь текст будет доступен после покупки