Идентификация параметров линий электропередачи

Идентификация параметров линий электропередачи.

, научный руководитель, к-т техн. наук, доцент

Вологодский государственный технический университет

г. Вологда

В данной работе рассмотрен принцип построения алгоритма выявления повреждений в линиях электропередачи в различных режимах, с целью его дальнейшего использования в цифровых устройствах защиты.

Актуальность темы объясняется тем, что в настоящее время условия эксплуатации электрооборудования претерпевают глубокие изменения, постоянно усложняясь вместе с технологическими процессами, в которых они используется. Режимы работы электрических систем становятся более динамичными и разнообразными по характеру, что приводит к необходимости повышения быстродействия средств защиты.

В большинстве же случаев существующие защиты основаны на контроле, как правило, действующих значений токов и напряжений. Это требует сравнительно длительных наблюдений за сигналами в аварийных ситуациях для принятия правильного решения, что приводит к снижению быстродействия.

Терминалы защит линий 10-35кВ многих современных производителей основаны на том же принципе работы, что и электромеханические реле РТ-40, РТ-80 и являются фактически их цифровыми аналогами. Таким образом, современная защита основана на отключении, если ток превышает установленное значение. Однако при включении линии в ней может протекать ток в несколько раз превышающий номинальный, к тому же при расчете уставок защиты линии, необходима отстройка от тока КЗ для этих целях применяется коэффициент запаса. Но в случае коротких линий ток в конце и начале линий примерно соизмерим, для защиты таких лини применяют неселективную отсечку, а это не желательно, так как нарушается селективность - один из важнейших параметров релейной защиты.

В связи с этим, требуются новые подходы на основе представления защищаемых объектов более полными и точными математическими моделями, отражающими как статические, так и динамические свойства защищаемых объектов.

В данной работе предложен новый метод выявления повреждений в ЛЭП и разработан алгоритм действия защиты, в основу которого положен принцип работы самонастраивающейся программной математической модели контролируемого линии электропередачи.

В основе идентификации характеристик линии электропередачи лежит использование модели, соответствующей ее схеме замещения. Ограничимся рассмотрением однородной ЛЭП и воспользуемся схемой замещения в виде RLC-цепи, уравнение которой записывается следующим образом:

, (1)

где RW,LW и CW - активное сопротивление, индуктивность и емкость линии соответственно. Моделью служит активно-индуктивно-емкостное звено изображенное на рисунке

Рис.2 Схема модели RLC-цепи

Учитывая значительную сложность аналитического анализа подобной системы, а также трудности ее моделирования, рассмотрим далее упрощенный вариант, где в качестве математической модели ЛЭП примем уравнение:

, (2)

полученное из (1) при неучете емкостной проводимости. Такая модель линии является общепринятой для линий незначительной протяженности, полученное из (1) при неучете емкостной проводимости. Такая модель линии является общепринятой для линий незначительной протяженности, имеющих наибольшее распространение.

Рис.3 Схема упрощенной модели ЛЭП

Однако следует сказать, что такое упрощение неприемлемо при рассмотрении однофазных и различных других замыканий на землю, так как в этом случае преобладает емкостная составляющая тока.

Итак, данный алгоритм не направлен на получение комплексной защиты, поэтому в дальнейшем внимание будет заостренно на проектировании защиты от междуфазных замыканий, которую потом можно будет использовать в качестве одного из каналов существующих цифровых защит.

Моделью ЛЭП с параметрами RW,LW служит активно-индуктивное звено c параметрами RM,LM (рис.4). Функции блока корректировки параметров заключаются в настройке модели таким образом, чтобы параметры RM,LM стремились к RW,LW. Степень адекватности модели защищаемому участку ЛЭП в ходе настройки будем устанавливать по значению ограниченного снизу функционала Е от мгновенной ошибки

(3)

По мере приближения параметров модели к параметрам схемы замещения защищаемого участка ЛЭП iM→i, ε→0, что приводит к убыванию функционала Е. С учетом этого можно сказать, что блок коррекции должен обеспечивать такую настройку модели, при которой функционал Е сводится к минимуму.

С учетом этого можно сказать, что блок коррекции должен обеспечивать такую настройку модели, при которой функционал Е сводится к минимуму. Причем, для обеспечения однозначности настройки функционал должен обладать минимумом в одной точке.

В итоге работы предполагается разработка алгоритма работы защитного устройства для ЛЭП, обладающего улучшенными свойствами в отношении быстродействия и точности выявления ненормальных режимов работы. Разработанный алгоритм в дальнейшем предполагается использовать в цифровых устройствах защиты.

Рис.4

1. Ванин, В. К. Релейная защита на элементах вычислительной техники / , // Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние — 1991. — 336с.

2. Лыкин, А. В. Электрические системы и сети: учебное пособие / // Университетская книга. — 2006. — 254с.