Результати виконання НДР
Засоби та способи покращення керованості та якості електроенергетичних систем
Номер державної реєстрації теми: 0107U001121
Номер облікової картки заключного звіту: 0209U005267
Характер НДР: прикладна розробка
Назва бюджетної програми: "Прикладні дослідження і розробки за напрямами науково-технічної діяльності вищих навчальних закладів та наукових установ" (КПКВ 2201040).
Терміни виконання: початок – 01.01.2009, закінчення – 31.12.2010.
Керівник НДР: Варецький Юрій Омелянович
Отримані наукові і (або) науково-технічні результати, їх наукова новизна та значимість
Запропоновано та досліджено структуру інтелектуальної системи моніторингу для аналізу впливу пристроїв компенсації реактивної потужності на рівні гармонік в електричній мережі. Запропоновано однокроковий метод аналізу електричних кіл, що відрізняється ефективністю в сенсі швидкодії і числової стійкості. Запропоновано спосіб синхронізації розрахункового часу моделі генератора з реальним часом шляхом корекції кроку чисельного інтегрування за показами внутрішнього таймера комп’ютера. Розроблено розрахункові схеми та цифрові моделі елементів електричних мереж, які дають змогу адекватно моделювати ферорезонансні процеси в реальних електромережах. Запропоновано новий, ефективний принцип недопущення виникнення ферорезонансних процесів у електричних мережах з ефективно заземленою нейтраллю. Розроблено методику верифікації та відновлення телеінформації в системі оперативно-диспетчерського керування електричними мережами. Розроблено метод формування рівнянь електричних кіл змінної структури, який дозволяє здійснювати моделювання плинних режимів електроенергетичних систем при функціонуванні комутуючої апаратури в режимі «on-line». Запропоновано новий, ефективний принцип недопущення виникнення ферорезонансних процесів у трансформаторах напруги в електричних мережах з ефективно заземленою нейтраллю, який дозволяє реалізувати надійні захисти трансформаторів напруги. Вперше запропоновано метод випереджуючого під’єднання оптимального гасильного резистора до вторинної обмотки трансформатора напруги, який забезпечує ефективне недопущення виникнення ферорезонансних процесів та підвищення надійності роботи електромагнітних трансформаторів напруги в електричних мережах з ефективно заземленою нейтраллю. Ефективність методу підтверджена проведеними розрахунками та натурними експериментами.
Отримана науково-методична і (або) науково-технічна продукція
Захищено 1 та подано до захисту 2 кандидатські дисертації; опубліковано 1 навчальний посібник. Результати НДР оприлюднено на 8 міжнародних та 3 державних конференціях у вигляді 17 доповідей, що знайшли своє відображення у 23 наукових статтях, з них 18 у фахових та 5 у міжнародних виданнях. Отримано 4 патенти України; прийнято участь у 2 міжнародних та 1 державній виставці.
Найбільш важливими науково-технічними результатами роботи є:
– програмний модуль розрахунку ферорезонансних процесів в електромережах з трансформаторами напруги,
– комп’ютерний симулятор для тестування і діагностування статичних систем регулювання збудження турбогенераторів електростанцій,
– метод верифікації та відновлення телеінформації для оперативно-диспетчерського керування,
– дослідно-промисловий взірець пристрою захисту трансформаторів напруги від ферорезонансних процесів,
– методика оцінювання стану електроенергетичних систем, яка забезпечує адекватність моделювання режимів за критерієм втрат електричної енергії в межах 5-ти процентної точності,
– метод формування рівнянь електричних кіл змінної структури, який дозволяє забезпечити моделювання плинних режимів електроенергетичних систем при функціонуванні комутуючої апаратури в режимі «on-line».
Практична цінність результатів та продукції
Практичне застосування створених програмних пакетів для розрахунку ферорезонансних процесів, методів моніторингу джерел гармонік, симуляторів систем збудження турбогенераторів дозволяє суттєво покращити керованість, якість і надійність електроенергетичних систем, опрацьовувати оптимальні стратегії їх розвитку.
Досліджено особливості роботи фільтрів у системі електропостачання змінних нелінійних навантажень. Проаналізовано вплив конструктивних відхилень параметрів конденсаторів та реакторів на несинусоїдність режиму та розроблено методику їх врахування під час експлуатації та проектування фільтрів. Застосування у практиці проектування та експлуатації систем електропостачання нелінійних навантажень запропонованих підходів дозволить суттєво покращити якість електроенергії та надійність цих систем.
Розроблено цифрові моделі з застосуванням багато точкової кусково-лінійної апроксимації вебер-амперної характеристики, що дозволяють адекватно відтворювати ферорезонансні процеси в електричних мережах, враховувати міжфазні ємності ошиновки, опір ізоляції на землю, а також моделювати початкові умови, які суттєво впливають на розвиток і протікання ферорезонансних процесів (фаза і рівень зрізу струму вимикачем, напруга на шинах тощо).
На основі запропонованих принципів розроблено і виготовлено дослідно – промисловий взірець пристрою захисту трансформатора напруги від ферорезонансних процесів, який встановлено на підстанції 220 кВ ”Калуш” Західної енергосистеми і під’єднано до трансформатора напруги типу НКФ-220.
Реалізація розробленого методу моделювання плинних режимів електроенергетичних систем в масштабі реального часу в умовах неповноти вхідної інформації дозволяє зменшувати невідповідністі між сертифікованим і телеметричним значеннями електричної енергії, що може забезпечувати (при відсутності аварійних відмов телемеханіки) заміри перетоків електроенергії з точністю, близькою до класу точності лічильників.
Розроблені засоби комп’ютерного тестування і діагностування статичних систем регулювання збудження турбогенераторів електростанцій дозволяють діагностувати вказані системи шляхом їх під’єднання до функціонуючої в реальному часі імітаційної моделі генераторного блоку, що дозволяє покращити якість роботи системи збудження та підвищити надійність функціонування генераторного блоку електростанції.
