Реферат по теме выпускной работы

«Разработка системы диагностики схем потребления собственных нужд
электростанций через параметры контура нулевой последовательности»

Актуальность темы

В сетях с изолированной нейтралью ток однофазного замыкания на землю определяется емкостью сети, которая в основном зависит от типа ЛЭП – воздушная или кабельная, длины линии, расстояния между проводом и землей. Все распределительные сети 6-35 кВ по способу заземления нейтрали можно разделить на следующие группы в зависимости от величины тока замыкания на землю: с изолированной нейтралью, с нейтралью, заземленной через высокоомный резистор, через дугогасящий реактор. В настоящее время ПУЭ требует выполнение рассматриваемого класса сетей с автоматической резонансной настройкой. Таким образом обеспечивается бесперебойное питание потребителей. Для этого в нейтраль сети подключается дугогасящий реактор, индуктивный ток которого должен быть равен емкостному току сети. Это равенство поддерживается с помощью автоматического регулятора. Из рис.1, на котором показано напряжение на поврежденной фазе, видно, что при использовании ДГР время восстановления напряжения увеличивается до 500 мс по сравнению с сетью с изолированной нейтралью (5 мс) и с резистивнозаземленной нейтралью (15 мс). При времени деионизации 130 мс только в сети с компенсированной нейтралью изоляция способна эффективно восстанавливаться (до 98% случаев).

Рис. 1. Анимация - Иллюстрация защитных свойств сети с резонансным заземлением нейтрали
Количество кадров - 3
Количество циклов повторения: бесконечно
Размер файла - 15,7 Кб.

Автокомпенсаторы работают по разным методикам и методам. Развивая результаты в области разработки конструктивных решений, связанных с уменьшением последствий повреждения фазной изоляции распределительной сети напряжением 6-35 кВ, выделим следующий ряд положений общего характера. Под общим характером будем понимать возможность распространения результатов и методов, разработанных для одной из областей РЗ, на возможно более широкий круг задач РЗ (в принципе на область РЗ в целом). Наиболее приемлемым для рассматриваемых задач оказался структурно-лингвистический метод определения сути процессов [1]

Метод основан на аналогии между структурой объектов и синтаксисом языка. В рамках этого метода считается, что объекты состоят из соединенных подобъектов так же, как фразы и предложения строятся путем соединения слов, а слова составляются из букв [1, 2]. Будем использовать в дальнейшем рассмотрении следующие положения общего характера.

1. Обобщены задачи о разноплановом уменьшении последствий развития аварий вследствие появления однофазного повреждения изоляции на цельную задачу об организации современной единой системы автоматической стабилизации нормального режима работы (АСНОР) контура нулевой последовательности сети (КНПС) с функциями защиты, управления, профилактики КНПС.

2.Разработаны отдельные устройства, входящие в систему АСНОР КНПС. Разработка устройств в рамках системы является дальнейшим совершенствованием известных устройств, которые применялись для решения указанных задач, но не достигали достаточной для практики устойчивости работы и показателей эффективности. Общую задачу и назначение терминала КНПС "Т-КНПС-Г" выразим смысловыми понятиями - это автоматическое формирование и контроль смысловых сигналов о текущей работе системы АСНОР и о результирующей эффективности работы режима заземления нейтрали (ЭФРН). Контроль смысловых сигналов выполняется в нормальном режиме работы КНПС и при переходных процессах.

Система АСНОР [2], построенная на основе терминала КНПС, состоит из ряда подсистем -"Мониторинг состояния и самоконтроль КНПС", "Определение поврежденного участка КНПС", "Мониторинг изменения коэффициента активных потерь изоляции сети", "Резонансная настройка КНПС", "Мониторинг переходных процессов в КНПС". Подсистемы терминала в нормальном режиме работы КНПС повышают коэффициент самоликвидации повреждения изоляции сети и сохраняет максимальную эффективность работы устройств защиты изоляции фаз сети. В переходных режимах подсистемы отвечают за устранение поврежденного участка сети в случаях неуспешной самоликвидации повреждений изоляции фаз на землю.

Управление системой осуществляется с помощью командно-информационного графического интерфейса терминала посредством меню или мнемоник программных инструментов. Терминал обеспечивает визуальный контроль и оповещение оперативного персонала об аварийных событиях, а также качественных показателей работы оборудования и устройств КНПС. Терминал предназначен для любого способа заземления нейтрали распределительной сети.

Анализ последних достижений и публикаций.

Потребность решения неоднозначных смысловых ситуаций возникала еще со времен первых технических предложений по рассматриваемой теме, но откладывалась в виду громоздкости и сложности их практической реализации. Раннее их разрешение отводилось для сложных методов технико-экономической оптимизации, трудно применяемых для практического устранения сомнений в правильности выбранного режима заземления нейтрали и способа борьбы с развитием аварий в распределительной сети. Отсутствие решений приводит в конечном итоге к недополучению потребителями заявленных показателей эффективности того или иного типа заземления нейтрали.

Для защиты участков сети при развитии аварийных процессов применяются микропро­цессорные терминалы РЗ, в которых задействуются в числе прочих информационные состав­ляющие, касающиеся задачи селективного поиска (СП) поврежденного участка сети. Появляется вопрос - нельзя ли воспользоваться готовыми функциями терминалов РЗ или предложить пути дальнейшего совершенствования этих терминалов? Исходя из описания терминалов РЗ, заложенные в них функции эквивалентны известным простым ненаправленным или направленным низкочастотным токовым селективным защитам и сигнализациям. В работе [2] выполнен сравнительный иерархический анализ эффективности применения известных терминалов РЗ в задаче АСНОР КНПС на основе структурно-лингвистического метода. Анализ позволил показать невозможность использования этих устройств для формирования системы АСНОР. Так же показана низкая эффективность терминалов РЗ в задаче СП. Следовательно, появляется необходимость в разработке соответствующей конструкции терминала КНПС.

Задачей исследований

является синтез технических и конструктивных решений, для построения терминала КНПС.

К появлению нового устройства - терминала КНПС привели стремления решить несколько различных, но взаимосвязанных задач, которые трудно решаются на прежнем этапе конструк­тивного развития отдельных устройств защиты и управления распределительной сетью. К таким задачам можно отнести следующий ряд.

Во-первых, стремление оперативного персонала работать со смысловой информацией о сути происходящих процессов в сети. Работа со смысловой информацией позволяет наиболее эффек­тивно достигать конечного смыслового результата - возвращение нормального режима работы сети. Во-вторых, обеспечение устойчивости работы устройств защиты и управления КНПС. Нарушение устойчивости наблюдается в условиях многообразия состояний объекта управления (КНПС) и многообразия смысловых ситуаций на входах этих устройств. В-третьих, объединения в одном устройстве алгоритмов взаимодействия всей совокупности отдельных устройств, реали­зующих, поддерживающих заданные эксплуатационные режимы работы КНПС и высоковольтной изоляции фаз сети. В-четвертых, управление устройствами защиты по локальной информационной сети. При построении централизованной системы АСУ ТП ГЩУ появляется возможность задействования информации, присутствующей в КНПС для дистанционного контроля и управления устройствами защиты КНПС. В-пятых, накопление, автоматическая экспертная оценка информа­ции, принятие решений, то есть то, что входит в смысловую оценку ЭФРН.

Терминал позволит реализовать действенные алгоритмы для автоматического разрешения широко известных неоднозначных и противоречивых смысловых ситуаций, которые часто возникают при эксплуатации распределительной сети.

Это требование быстрого отключения поврежденного участка КНПС и реализация способности изоляции сети к самовосстановлению. Это возможность повреждения ослабленного места изоляции высоковольтного оборудования от повышения напряжения на здоровых фазах сети в случаях неправильной работы защитного оборудования и регистрируемая эффективность резонанс­ной настройки нейтрали сети. Это распространение автоматизации алгоритмов управления технологическими процессами и вынужденное размыкание (перевод на сигнализацию) выхода неустойчиво работающих устройств селективной защиты. Это традиция полного контроля над работой сети и отсутствие в рассматриваемых задачах контроля над долговременной эффектив­ностью и правильностью функционирования защитного оборудования сети и устройств, реализующих выбранный тип заземления нейтрали.

Изложение основного материала.

Применим структурно-лингвистический метод [1, 2] для целенаправленного синтеза устойчиво работающего устройства (терминала КНПС) с требуемыми характеристиками. Расположим все потоки смысловой информации на общей структурной схеме системы АСНОР КНПС [2]. Преобразование информации на рисунке представлено в виде следящей системы с обратной связью по информационным составляющим. Согласно структурно-лингвис­тическому методу общий смысловой поток информации, касающийся защиты и управления КНПС, раскладывается на реально возможное практически реализуемое количество информационных датчиков ТС и структурных элементов НТС

Рис. 2 - Структурно-логическая схема информационных составляющих системы АСНОР КНПС

На каждом иерархическом уровне обработки информации (устройства СП, регистраторы, автокомпенсаторы и терминал) применяется унифицированный алгоритм обработки информационных составляющих под общим названием "За-против" [2]. Алгоритм включает в себя следующие этапы обработки информации.

Входные сигналы устройств представляются изменяющейся во времени последователь­ностью Inf информационных составляющих, которые взаимосвязаны между собой в соответству­ющей структуре, характеризующей этот переходный процесс. Пороговые выходы sign(Inf) информационных датчиков обозначаются терминальными символами (ТС) TC=sign(Inf). Этот иерархический уровень является начальным (морфологическим) этапом определения.

Затем набором простых правил проверяется правильность последовательности ТС в цепочках ТС (этап синтаксиса). Выход каждого правила обозначается нетерминальным символом (НТС). Автомат проверки правил структурных взаимосвязей ТС и НТС является структурным (синтаксическим) анализатором. Каждому НТС назначается весовой коэффициент, показывающий вклад НТС в общий результат. Разность между правилами "за" и "против" представляет собой смысловой сигнал S(t)=f(c3a"(t)-"npomue"(t)). Сигнал S(t) изменяется по величине от 0% до100%. Сигнал S(t) значительно медленнее изменяется во времени, чем входные сигналы устройств и его можно передавать по локальной информационной сети.

При любых переходных процессах в КНПС в каждом отдельном устройстве системы, в силу изменения входной информации, присутствует больший или меньший объем информации, который был обработан структурным анализатором устройства. Эта информация об объекте управления оказывается ценной, но при ее обработке не абсолютным способом, а относительным.

Автоматический смысловой (семантический) анализатор системы АСНОР и смысловой анализатор ЭФРН строятся на основе унифицированного алгоритма "За-против" [2]. Далее смысловой сигнал S(t) сравнивается по величине с рядом смысловых зон пороговыми значениями. Формируются диагностические сообщения для привлечения ИО3 "Оперативный персонал". Задействуются имеющиеся на предприятии исполнительные органы для воздействия на КНПС.

Графический дисплей терминала отображает текущие изменения уровней смысловых сигналов S(t), S3<pph(0 и достижения, либо не достижения порога величинами. Графическое отображение информации позволит визуально контролировать (в случае необходимости) состояние изоляции сети, объекта управления, работы устройств и высоковольтного оборудования. Предлагаемые экспертной системой терминала диагностические сообщения со встроенным меню быстрого перехода к интересующей информации позволяют работать с системой в диалоговом режиме. Имеется возможность наиболее быстро, дистанционно выполнить отключение участка на основе рекомендаций экспертной системы терминала по локальной информационной сети. Таким образом разрешается ситуация о принципиальном наличии нераспознаваемой ситуации.

Конструктивные особенности устройства терминала КНПС и системы АСНОР. В систему входят устройства СП "Прибор селективного поиска поврежденного участка КНПС" типа "СП-1", "Высокочастотный регистратор параметров КНПС" типа "РВЦ-1", а также комплект обору­дования для реализации и повышения эффективности режима заземления нейтрали. Функция автокомпенсатора реализована в самом терминале. Терминал КНПС собирается в корпусе, анало­гичном корпусам терминалов РЗ. Устанавливается терминал КНПС на ГЩУ, ячейке КРУ трансформатора напряжения, либо располагается в удобном для оперативного персонала месте. Устройства СП, РВЦ устанавливаются в релейных отсеках ячеек КРУ.

Оперативная информация представляется на однолинейной схеме секции сети. При нарушении нормального режима работы сети мнемограмма устройства, выдавшего сигнал, помечается переменной засветкой. В случаях необходимости привлечения ИО3 выдается диагностическое сообщение. Дополнительно может быть задействован способ отображения текущей информации в виде информационного сканера. То есть новая информация на экране появляется вслед за движущейся по экрану линией. По локальной информационной сети терминал направляет в устройства команды для коммутации электромеханических реле. После завершения переходного процесса в КНПС устройства СП, РВЦ передают в терминал аварийные файлы по информационной сети. По требованию терминал выдает в ПК служб общий аварийный файл.

Выводы

1. Количественное накопление конструктивных, интерфейсных, коммуникационных решений привело к появлению качественно новых требований к совершенствованию устройств РЗиА. В работе с точки зрения современного этапа развития технических решений предлагаются пути совершенствования устройств и средств защиты распределительной сети при повреждениях изоляции фаз на землю. В общее направление совершенствования вошли достижимые на совре­менном этапе технические характеристики устройств, такие как вид интерфейса, эффективность работы, качество и полнота обрабатываемой информации, устойчивость работы и другие, касающиеся смысловой обработки информации.

2. Для строгого обоснования целесообразности введения новых функций и характеристик устройств, а так же принятия решения о начале этапа совершенствования или разработки новых устройств применен структурно-лингвистический метод. Простота и результативность метода позволяют построить систему АСНОР КНПС и устройств, входящих в систему.

3. Приведены технические особенности нового типа терминала "Т-КНПС-1" для реализации системы АСНОР КНПС в приемлемых конструктивно-стоимостных показателях. При работе системы возможно сохранить максимальную ЭФРН и всего защищающего оборудования на длительных интервалах времени эксплуатации. Появляется техническая возможность автоматически устранить или свести к минимуму, те трудно решаемые задачи и практические противоречия, отсутствие решения которых приводили к снижению надежности эксплуатации изоляции высоковольтного оборудования всей гальванически связанной распределительной сети.

При написании данного автореферата магистерская работа еще не завершена. Дата окончательного завершения работы: 1 декабря 2010 г. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его научного руководителя после указанной даты

Перечень публикаций и материалов по теме выпускной работы:

1. Дж Ту, Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. - М.: Мир, 1978. - 411 с.

2. Ни­кифоров А. П. Решение задачи выбора "простых" или "совершенных" устройств иерархическим и структурно-лингвистическим методами // Науч. труды Донецк. нац. техн. ун-та. Сер. Електро-энергетика и электротехника, вып. 9 (141). - Донецк, 2009. - С. 150-155.
http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/VNULP/Elektroenerg/2009_637/13.pdf

3. Никифоров А.П ЗАДАЧИ ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ, РЕШАЕМЫЕ ТЕРМИНАЛОМ КОНТУРА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СЕТИ  // Науч. труды Донецк. нац. техн. ун-та 2009г.

4. Шалин Алексей   Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ Направленные защиты.Особенности применения. М.: Новости Электротехники №6(36), 2006. -120с.

5. Шалин А.И., Политов Е.Н. Исследование характеристик дистанционных алгоритмов в защите от замыканий на землю / Избранные труды НГТУ – 2004. Новосибирск, изд-во НГТУ, 2004. – С. 4–17.

6. Обабков В.К., Обабкова Н.Е. Возможности создания быстродействующего линейного дугогасящего реактора для сетей 6-35кВ с компенсацией емкостных токов / В сборнике докладов V международного симпозиума “Электротехника-2010”, том 1, 1999.-С.108-113.

7 . Обабков В.К., Никифоров А.П. Точность автонастройки частоты свободных колебаний в симметричных сетях с компенсированной нейтралью / / Электричество, №12, 1996.-С.8-16.

8 . Шуин В.А., Гусенков А.В. Принципы выполнения и устройства защиты и сигнализации замыканий на землю для компенсированных сетей 6-10 кВ // Релейная защита и автоматика энергосистем-98: Тез. докл. науч.-техн. конф. – М.: РАО и ЦДУ России, 1998.– С.166-168

9.  Попов И.Н., Лачугин В.Ф., Соколов Г.В. Релейная защита, основанная на контроле переходных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1986.–248 с.

10. Обабков В.К. Синтез адаптивных систем управления резонансными объектами. Киев: Наукова думка, 1993.-254 с.