1. Введення. Обґрунтування актуальності теми
2. Передбачувані цілі і завдання дослідження
4. Огляд досліджень і розробок по темі
4.1 Локальний огляд (в ДонНТУ)
4.2 Національний огляд (в Україні)
4.3 Глобальний огляд (світовий)
Перелік публікацій та матеріалів по темі випускної роботи
Функції виявлення та автоматичного відключення пошкодженого електрообладнання, а також виявлення ненормальних режимів роботи електрообладнання (наприклад, захист від перевантаження трансформатора) виконує релейний захист і автоматика (РЗА). Головні експлуатаційні властивості релейного захисту - технічна досконалість (яка включає в себе селективність і стійкість функціонування) і надійність функціонування. Проте в деяких режимах вона може неправильно функціонувати, тобто хибно спрацювати або відмовити в дії. Одним з таких режимів, як показує практика, є насичення трансформаторів струму аперіодичною складовою струму короткого замикання, що призводить до сильного спотворення інформації, що надходить в реле [1].
З кожним роком посилюються вимоги до якості електропостачання споживачів і, відповідно, - підвищення вимог до релейного захисту енергосистем. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є розширення застосування мікропроцесорного релейного захисту. 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 релейного захисту, в тому числі і забезпечити правильну роботу у вище зазначеному режимі [2].
На рисунку 1 наведена осцилограма вторинного струму і струму намагнічування трансформатора струму при його насиченні аперіодичною складовою. Фізично це явище полягає в накопиченні магнітного потоку в сердечнику трансформатора струму, оскільки відсутня або зменшена напівхвиля зворотної полярності, яка у звичайних умовах перемагнічує сердечник [4].
Аперіодичні складові первинного струму, що з'являються в перехідних режимах, трансформуються у вторинний ланцюг трансформатора струму тим з більшою похибкою, чим повільніше вони загасають. Отже, зі збільшенням часу загасання дедалі більша частка аперіодичної складової первинного струму витрачається на намагнічування магнітопровода трансформатора струму. Таким чином, як випливає з рис.1, незважаючи на малу величину струму, який в максимумі не перевищує трьох значень номінального вторинного струму, трансформатор увійшов у режим насичення. Процес насичення трансформатора струму аперіодичною складовою, як вже зазначалося вище, призводить до погіршення роботи релейного захисту. В даний час вже існують трансформатори струму, які не насичуються, але повсюдне їх застосування поки неможливо. Отже, ще довго будуть використовуватися електромагнітні трансформатори струму, що робить актуальним розробку захистів, які дозволять забезпечити правильну роботу в цьому режимі (час спрацьовування не більше 10мс) [3].
Метою роботи є розробка алгоритмів РЗ, які дозволять визначати пошкодження незалежно від насичення трансформаторів струму і підвищити надійність функціонування релейного захисту.
Завдання дослідження:
• проаналізувати прийняту до розгляду контрольну групу параметрів, що характеризують перехідний процес;
• розробити алгоритм виявлення пошкоджень за параметрами перехідного процесу;
• реалізувати алгоритм на мові програмування Visual C + +.
Науковою новизною у цій роботі є розробка нового принципу побудови релейного захисту від пошкодження електроустаткування, що дозволяє визначати пошкодження електрообладнання на основі аналізу одночасно декількох аварійних параметрів (характер зміни струму, наявність аперіодичної складової, період і частота струму тощо). Розроблена програма може бути використана при виконанні практичних робіт з дисципліни "Мікропроцесорний релейний захист". Доповідь по темі роботи представлений на всеукраїнській студентській науково-технічній конференції «Електротехнічні та електромеханічні системи» (м. Севастополь, 2011 р.).
Схожі дослідження проводилися на кафедрі прикладної математики та інформатики роками раніше. Зокрема, студент Колесник А.В. розробляв розподілену
систему для автоматичного розпізнавання зображень в реальному часі. Тема його випускної роботи звучала, як "Розподілена програмна система для розпізнавання
зображень", науковий керівник доцент, к.т.н. Ладиженський Ю.В. Новизною даної роботи була розробка алгоритмів розпізнавання осіб на основі антропометричних
характеристик осіб, здатних працювати в реальному часі на слабоконтрастних зображеннях.
4.2 Національний огляд (в Україні)
В Україні також ведуться подібні дослідження, пов'язані з розпізнаванням образів за результатами аналізу групи відповідних параметрів.
Д.т.н., проф. Чуваського державного університету імені І.М. Ульянова Лямець Ю.Я. написав ряд статей, присвячених розпізнаванню аварійних станів об'єктів. А саме, «Перспективні методи та засоби розпізнавання аварійних станів електроенергетичних систем" (Лямець Ю.Я., Нудельман Г.С., Павлов А.О.) [5]; "Розпізнаваність ушкоджень електропередачі. Ч.1. Розпізнаваність місця пошкодження. Ч.2. Загальні питання розпізнаваності пошкоджених фаз. Ч.3. Розпізнаваність міжфазних коротких замикань» (Лямець Ю.Я., Нудельман Г.С., Павлов А.О., Єфімов Є.Б., Законишек Я.) [6-8] та багато ін.
Організація ELEKS software США є розробником програми ДАКАР (Діалоговий автоматизований комплекс аналізу режимів), яка призначена для розрахунку та аналізу усталених режимів і перехідних процесів електроенергетичних систем.
Діалоговий автоматизований комплекс аналізу режимів (ДАКАР) призначений для розрахунку і аналізу усталених нормальних, граничних та післяаварійних режимів роботи електричних систем напругою 0,4-1150 кВ; електромеханічних перехідних процесів (аналіз стійкості) електроенергетичних систем з урахуванням дії будь-яких пристроїв автоматики, реакції теплосилового обладнання електричної станції.
У складі інформаційного забезпечення комплексу є інформаційна база даних (ІБД) та програмні засоби (ПЗ) роботи з нею. Інформаційна база складається з даних про електричну схему мережі та її режимах, а також обладнання енергосистеми і нормативно-довідкової інформації.
У комплексі ДАКАР передбачений зв'язок з іншими програмами (або користувачами) через імпорт / експорт даних з: старої DOS-версії ДАКАР, формату ЦДУ (для програм України і Росії), формату UCTE DEF (Європа), формату XML.
Комплекс ДАКАР дозволяє вирішувати наступні завдання:
- Розрахунок і аналіз усталених режимів;
- Еквівалентування електричної мережі;
- Створення графічної схеми мережі і комутаційних схем підстанцій, з відтворенням на них результатів розрахунку;
- Дослідження статичної і динамічної стійкості режимів роботи ЕЕС;
- Аналіз довготривалих перехідних процесів;
- Аналіз несиметричних, неповнофазних режимів і розрахунок струмів коротких замикань.
Користувачами комплексу ДАКАР в Україні є:
• ДП НЕК "Укренерго" "Західна Електроенергетична Система", м. Львів;
• ЗАТ «Інститут "Укрзахіденергопроект", м. Львів;
• ВАТ ЕК "Одесаобленерго", м. Одеса;
• ВАТ ЕК "Закарпаттяобленерго", м. Ужгород;
• ТОВ "Київська енергетична будівельна компанія", м. Київ [9].
У зв'язку з викладеним виконана розробка алгоритму захисту від міжфазних коротких замикань (к.з.). Алгоритм заснований на аналізі одночасно декількох аварійних параметрів:
- Характер зміни струму в одній або декількох фазах (збільшення або зниження);
- Наявність аперіодичної складової в токах;
- Діапазони значень похідних струмів;
- частота струму і співвідношення тривалостей сусідніх напівперіодів.
На рис.2 наведен алгоритм розпізнавання аварійних режимів, який дозволяє однозначно визначати виникнення короткого замикання і його параметри на підставі аналізу комбінацій і діапазонів зміни аварійних параметрів, наведених раніше. Даний алгоритм включає в себе велику кількість підпрограм, які аналізують параметри, які характеризують перехідний процес.
Одна з таких підпрограм наведена на рис.3. Це алгоритм визначення виду короткого замикання. Він дозволяє визначити наявність короткого замикання і його вид за допомогою порівняння фазних струмів зі струмом уставки.
На рис.4 наведено алгоритм визначення періоду і частоти струму. Вступним параметром є масив чисел, що характеризує синусоїдальний сигнал i (t). При поперемінному перемножуванні попереднього значення з подальшим запам'ятовуємо знак. Після того, як двічі відбудеться зміна знака, виводиться значення періоду. Частота струму визначається як величина зворотня періоду.
На наступному рис.5 алгоритм виявлення аперіодичної складової, який ґрунтується на порівнянні двох сусідніх напівперіодів. Спочатку розраховуються напівперіоди (один перехід через "0"), потім поперемінно порівнюємо сусідні напівперіоди. У випадку якщо вони не рівні, робиться перевірка величин амплітуд (максимальних значень струму). Після чого можна зробити висновок про наявність аперіодичної складової в струмі.
Всі дані алгоритми реалізовані на мові програмування Сі ++. На рис.6 наведені результати виявлення 3-х фазного короткого замикання.
Для перевірки правильності роботи алгоритму використовуються осцилограми реальних к.з., наведених у технічній літературі.
Попередній аналіз алгоритму показав, що він дозволяє правильно виявляти трифазні короткі замикання.
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.