У наш час людство практично не може обходитися без електроенергії, вона знайшла своє застосування у всіх областях людської діяльності, і її необхідність для подальшого розвитку людського суспільства є очевидною. Енергетична програма на тривалу перспективу передбачає подальший розвиток ЕС. Введення в експлуатацію електростанцій великої потужності, інтенсивний розвиток основних і розподільних мереж надзвичайно ускладнили проблему управління. У зв'язку з цим йде безперервний процес розвитку і вдосконалення техніки релейного захисту. Разрабативаються нові види напівпровідникових диференційно-фазних захистів, які простіше і надійніше в експлуатації.
Релейний захист являється основним видом електричного автоматики, без якої неможлива надійна робота сучасних енергетичних систем. Вона здійснює безперервний контроль за станом і режимом роботи всіх елементів енергосистеми і реагує на виникнення пошкоджень і ненормальних режимів.
Визискувана релейний захист (РЗ) електричних систем, в основному, виконує завдання, які перед нею поставлені. Проте, в деяких режимах вона може відмовити у дії чи помилково спрацювати. Захисту від замикань на землю можуть відмовити в дії через виникнення дуги в місці замикання [1].
Основні вимоги пред'являються до релейного захисту:
Селективність.
Швидкість дії.
Чутливість.
Надійність [2].
Рік від року посилюються вимоги до якості електропостачання споживачів, що робить все більш відповідальною роль РЗ енергосистем і все більш актуальною задачу підвищення чутливості і швидкодії захистів. Перспектива її вирішення зв'язується з впровадженням мікропроцесорної техніки. Нова елементна база дозволяє не тільки вдосконалити алгоритми обробки даних, а й використовувати більший, ніж це було можливо раніше, обсяг інформації про аварійний стан об'єкта. Завдяки цьому можна досягти підвищення технічної досконалості РЗ, у тому числі і забезпечити правильну роботу у вище зазначених режимах.
Наукова робота магістра виконувалася впродовж 2010 — 2011 рр.. згідно з науковим напрямком кафедри «Електричні станції» Донецького національного технічного університету.
Розробка алгоритмів РЗ, які дозволяють визначати пошкодження незалежно від насичення трансформаторів струму та наявності дуги в місці пошкодження.
Основні завдання розробок.Розробка навчального програмного комплексу з подальшим впровадженням у навчальний процес.
Предмет розробок.Розробка виконується за допомогою програмного пакету Microsoft VisualC++.
Основою магістерської роботи є розробка методу, який міг би дозволити практично підвищити безпеку і безаварійність мереж власних потреб теплових електричних станцій.
Доповідь по темі роботи "Розробка методу інтелектуального визначення режимів роботи елементів власних потреб ТЕС." представлений на XVI Всеукраїнської студентської науково-технічної конференції "Електротехнічні та електромеханічні системи", 18 — 20 квітня 2011 р., СевНТУ, Севастополь. А також на IX міжнародній науково-технічній конференції молодих вчених та спеціалістів "Електромеханічні і енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації", ESMO 2011 р., Кременчук
Постановка завдання та аналіз останніх досліджень. Однофазні замикання на землю є найпоширенішим видом пошкодження в електричних мережах середнього класу напруги (у межах до 85 — 90% від загального числа порушень нормальної роботи мереж залежно від їх призначення і конструктивного виконання). У сформованих умовах сильної зношеності ізоляції в переважній більшості випадків вони розвиваються в міжфазні короткі замикання або багатомісні пробої ізоляції з груповим виходом з ладу електрообладнання, супроводжуючись великими матеріальними збитками і недоотпуск електроенергії споживачам. Тому справедливо вважається, що основним напрямком підвищення надійності роботи електричних мереж є боротьба з однофазними замиканнями на землю. Саме тому в більшості технічно розвинених країнах, у тому числі і в Україну, в даний час інтенсивно ведуться роботи з удосконалення умов функціонування електрообладнання в розподільних мережах. Математичного моделювання перехідних процесів в мережах 6 - 10 кВ присвячені багато робіт [6 — 9 та ін]. У цих роботах досліджувалися перенапруги в мережах при глухому і дуговом замиканні на землю. Однак зазначені моделі засновані на явному методі чисельного інтегрування диференціальних рівнянь елементів мережі, які в багатьох випадках призводять до порушення чисельної стійкості і не дозволяють досліджувати багато практично важливі випадки перехідних процесів.
Завдання дослідження. Метою цієї роботи є розробка математичної моделі розподільчої мережі для аналізу перехідних процесів, заснованої на використанні дискретних схем заміщення її окремих елементів для забезпечення чисельної стійкості моделі.
Виклад основного матеріалу. Типова схема розподільної електричної мережі (рис.1) містить живлять трансформатори, повітряні і кабельні ЛЕП, навантаження та інші елементи.
Схема заміщення такої мережі (рис.2) містить активні та індуктивні опору елементів, а також ємнісне та активну опору ізоляції мережі. З метою автоматизації формування математичної стаської моделі електричної системи будь—якого ступеня складності будемо використовувати її граф і матрично—
Схему заміщення кожного з елементів схеми будемо представляти узагальненої гілкою (рис.3) З по-отже-паралельним з'єднанням її R, L, С — елементів, які враховують опору самого елемента (R, L) і його ізоляції на землю (C, Rc).
Гідність такого подання моделі для аналізу перехідних процесів полягає в тому, що алгоритм розрахунку усталеного і перехідного процесів залишається однаковими. Відмінність полягає в тому, що на кожному кроці розрахунку перехідного процесу необхідно оновлювати значення опору та ЕРС гілок.
Як відомо, найбільші перенапруги при замиканні фази на землю можуть виникати, якщо момент замикання відбувається в максимум напруги пошкодженої фази, а погасання дуги - при переході через \ "нуль" високочастотної складової струму замикання або складової промислової частоти. На рис.5 Наведені осцилограми багаторазових замикань на землю фази А.
З осцилограм випливає, що при першому замиканні фази на землю напруги на здорових фазах не перевищують 2,6 значень амплітуди Uф, але при подальших пробоях напруги на здорових фазах зростають до 4,5 Uф, тобто при такому вигляді замикання відбувається процес ескалації напружень. Аналогічним чином відбувається наростання напруги на пошкодженій фазі. На малюнку також представлені осцилограми струму нульової послідовності пошкодженого приєднання ЛЕП2. Струм нульової послідовності пошкодженого приєднання знаходиться в протифазі з струмами нульової послідовності інших приєднань. При замиканні фази на землю, потужність, як правило, спрямована до місця пошкодження, яке знаходиться в зоні дії реле напрямки потужності. Потужність розраховуємо як твір p (3Uо) на 3Iо [4].
Висновки:Розроблено математичну модель системи електропостачання напругою 6 — 10 кВ, особливістю якої є використання дискретних моделей її елементів.
Дискретна модель забезпечує високу чисельну стійкість розв'язку систем диференціальних рівнянь і може бути рекомендована для аналізу перенапруг і поведінки пристроїв релейного захисту електричних мереж при глухих і дугових замиканнях на землю.
Реле серії REJ51_, REJ52_ REU51_, REU52_ виконані на сучасній мікропроцесорній базі і призначені для захисту різних енергооб'єктів. Реле виконують функції максимальних струмових захистів (МТЗ), ненапрямлених і спрямованих захистів від замикань на землю (ОЗЗ), реле максимального і мінімального напруги, а також вимірювання, сигналізації, реєстрації та осцилографування аварійних параметрів. Реле мають порт зв'язку і можуть бути інтегровані в систему для передачі даних в АСУ ТП підприємства. Зв'язок здійснюється за SPA протоколу. Є можливість підтримки стандартних міжнародних протоколів (наприклад, IEC 870— 5 — 103). Всі реле сумісні і входять до складу комплексною системою захисту і управління концерну АВВ.
Реле застосовують у схемах вторинної комутації для використання в якості основних і резервних захистів енергооб'єктів
Сфери застосування:• електричні станції та підстанції;
• промислові підприємства;
• підприємства нафтогазового комплексу;
• підприємства комунального господарства та ін.
Об'єкти застосування:низьковольтні комплектні пристрої;
напругою 0,4 кВ і вище та рекомендуються для застосування на нововведених і реконструюються.
• шафи та панелі захистів ліній, трансформаторів, генераторів і т.д.;
• комплектні трансформаторні підстанції;
• комірки КРУ і камери КСВ 6 — 10 кВ (в т.ч. і Модернізовані);
• розподільні пристрої 0,4 кВ та ін.
Індикація і реєстрація данихРеле захисту здійснюють вимірювання і індикацію поточних значень струмів і напружень у первинних або вторинних величинах, реєстрацію аварійних струмів і напружень, Видачу на індикатори і дворядковий рідкокристалічний дисплей (Для реле з РК дисплеєм) інформації про спрацьовування захистів. Значення аварійних струмів та напруг і індикація про спрацьовування захистів зберігається в енергонезалежній пам'яті. Завдання уставок і конфігурації реле виконується кнопками управління на мінідісплее або за допомогою персонального комп'ютера та спеціального програмного забезпечення. Реєстратор анормальних режимів виконує запис аналогових і дискретних сигналів.
Реєструються п'ять останніх аварійних параметрів аналогових і дискретних величин, які можуть бути використані для оцінки місця пошкодження і розрахунку комутаційного ресурсу вимикачів. Виконавчі вихідні реле для відключення і сигналізації вільно програмуються. Конструктивне виконання
Реле виконуються в універсальному, з поліпшеними характеристиками корпусі, усередині якого розташовуються різні блоки. У реле типу REJ52_ і REU52_, крім світлодіодних індикаторів на передній панелі є 2-х рядковий 16 символьний рідкокристалічний мінідісплей і 6 кнопок управління. Тут же є порт оптикоелектричного перетворювача для підключення персонального комп'ютера. На задній стінці реле розташований роз'єм для підключення пристрою до системи АСУ (у REJ52_ і REU52), а також роз'єми для підключення трансформаторів струму, напруги, джерела живлення і вихідних реле. Є переднє і заднє виконання реле з установкою на стійці або на поверхні, втоплений або полуутопленний монтаж.
Габаритні й настановні розміриЗалежно від обраних монтажних комплектів реле серії REJ5xx, REU5xx можуть встановлюватися за типом втопленого монтажу, полуутопленного монтажу, монтуватися на стійці або на стіні. Габаритні й настановні розміри наведені на малюнку нижче (розміри вказані в міліметрах).
Виконана розробка алгоритму захисту від міжфазних коротких замикань (к.з.). В якості основних контрольних параметрів прийнята до розгляду наступна група:
- Характер зміни струму в одній або декількох фазах (збільшення або зменшення);
- Наявність апериодической складової;
- Величини похідних струмів;
- Частота струму і співвідношення тривалостей напівперіодів.
Завершується розробка алгоритму (рис.1), Що дозволяє на підставі аналізу комбінацій і діапазонів зміни цих параметрів однозначно визначати виникнення короткого замикання і його параметри (у зоні дії чи поза нею, так як сам факт виникнення короткого замикання вдається встановити більш простими методами).
Для перевірки правильності роботи алгоритму використовуються осцилограми реальних к.з., наведених у технічній літературі.
Попередній аналіз результатів роботи алгоритму розпізнавання аварійних режимів показав, що він правильно виявляє наявність у сигналі високочастотної, апериодической.
Попередній аналіз результатів роботи алгоритму розпізнавання аварійних режимів показав, що він правильно виявляє К.З. і проводить аналіз по всіх параметрах (амплітуда, частота та ін.)
При написанні даного автореферату магістерська робота ще не завершена. Дата остаточного завершення роботи: 1 грудня 2011 Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його наукового керівника після зазначеної дати.