Введение 4
1 Существующие методы поиска мест повреждения на воздушных линиях электропередачи 7
1.1 Характеристика энергосистемы Республики Таджикистан 7
1.2 Характеристика различных режимов заземления нейтрали 11
1.3 Классификация методов поиска места повреждения на воздушных линиях электропередачи 19
1.4 Топографические методы и средства определения мест повреждения при однофазном замыкании на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью 30
1.5 Определение мест повреждения линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше 33
1.6 Выводы по разделу 1 37
2 Программные методы определения мест повреждений воздушных линий электропередачи 39
2.1 Применение программного обеспечения для анализа осциллограмм WinBres 39
2.2 Определения места повреждения воздушной линии электропередачи с помощь программного комплекса АРМ СРЗА 48
2.3 Оценка погрешности определения мест повреждения воздушной линии электропередачи из-за не до учёта влияющих факторов 56
2.4 Выводы по разделу 2 61
3 Определение мест повреждения воздушных линий электропередачи с ответвлениями 62
3.1 Методика определения параметров для воздушных линий электропередачи и силовых трансформаторов 62
3.2 Алгоритм определения места повреждения методом активного многополюсника 65
3.3 Определение уставок фиксирующего индикатора сопротивления для одноцепной воздушной линии электропередачи 68
3.4 Выводы по разделу 3 72
Заключение 73
Список используемых источников 76
Нарушения нормального установившегося режима работы системы передачи электрической энергии вызывают различные аварийные ситуации. Аварийные ситуации чаще всего возникают из-за выхода из строя или повреждения элементов системы распределения электрической энергии. К элементам системы распределения электрической энергии, наиболее подверженным повреждениям, можно отнести силовые трансформаторы и линии электропередачи, как кабельные, так и воздушные.
В распределительных сетях Республики Таджикистан преимущественно используются воздушные линии электропередачи, которые необходимы для обеспечения энергоснабжения отдаленных и не густо населенных районов. Развитие электроэнергетики Республики Таджикистан происходило при технической и научной поддержке российских ученых и инженеров во времена существования СССР. Поэтому многие решения по конструкции и режиму работы систем распределения электрической энергии схожи с применяемыми в настоящее время в Российской Федерации. Так как В России уже разработаны и успешно используются средства, которые можно отнести к интеллектуальным системам, то предлагается использовать наработанный российский опыт для использования в Республике Таджикистан.
Основные факторы, оказывающие влияние на режимы работы систем распределения электрической энергии, можно разделить на две группы. Первая группа - это природные воздействия, к которым относится сильные порывы ветра, резкие перепады температуры окружающего воздуха, гололедные образования, грозовые воздействия, вызывающие внешние перенапряжения в системе распределения электрической энергии. Второй группой факторов, оказывающих влияние на работу систем распределения электрической энергии, являются технические или технологические, т.е факторы, которые вызваны работой самой распределительной системы. К ним относятся короткие замыкания, внутренние перенапряжения, вызванные различными факторами, несимметричное распределение нагрузки по фазам, а также аварийные события, которые были вызваны неправильными или ошибочными действиями обслуживающего, ремонтного или эксплуатационного персонала.
Проявления аварийных ситуаций приводят к нарушению нормального электроснабжения потребителей, т.е. нарушению питания и в ряде случаев снижению качества передаваемой электрической энергии.
Перебои в электроснабжении потребителей, а также снижение качества электрической энергии могут повлечь за собой большие потери для экономики Республики Таджикистан, а также для жителей республики.
Перерыв в электроснабжении крупных и мелких промышленных потребителей вызовет остановку производства и недоотпуск выпускаемой предприятиями продукции. А ухудшение качества электрической энергии в системе распределения может привести к выходу из строя дорогостоящего оборудования: микропроцессорная техника, современное производственное оборудование, современные осветительные установки и т.д.
Кроме того, у компаний, оказывающих услуги по передаче и распределению электрической энергии, также будут наблюдаться экономические потери, вызванные необходимостью ремонта оборудования, поиска мест повреждения и отсутствием поступления денежных средств за не отпущенную во время перерыва в электроснабжении электрическую энергию.
Вопросами, связанными с поиском и точным определением мест повреждения линий электропередачи, занималось огромное количество ученых и инженеров, и этому вопросу на сегодняшний день уделено большое значение в научных и научно-технических публикациях. Существенный вклад в теорию и практику определения мест повреждения воздушных и кабельных линий электропередачи внесли Г.М. Шалыт, А.И. Айзенфельд, Е.А. Аржанников, Я.Л. Арцишевский, А.С. Малый, В.А. Борухман, А.В. Гусенков, В. Ф. Лачугин, В. И. Нагай, и др [1 - 10].
По скорости определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи методы можно разделить на две группы, которые дополняют друг друга по условиям необходимой точности определения места повреждения. К первой группе относятся так называемые «топографические методы». Методы, относящиеся к этой группе, обеспечивают наиболее высокую точность определения места повреждения на воздушной линии. Однако эти методы очень затратные по времени. Ко второй группе относятся «дистанционные методы». Методы второй группы более быстродействующие, однако имеют низкую точность. Таким образом, комбинация методов первой и второй группы позволит повысить скорость и точность определения места повреждения на ВЛ. Топографические методы основываются на определении топографической точки места повреждения на трассе воздушной линии. Для определения места повреждения на ВЛ необходимо при каждой аварийной ситуации выполнять обход и осмотр всей трассы ВЛ - это является их существенным недостатком. Методы определения мест повреждения, относящиеся ко второй группе , основаны на измерении расстояния от начала ВЛ до места повреждения или концов поврежденной линии до места повреждения. Дистанционные методы включают в себя подгруппу «импульсные методы» и подгруппу определения мест повреждения по параметрам аварийного режима. Импульсные методы основаны на измерении времени распространения электромагнитных волн по трассе ВЛ. Для подобных измерений могут применяться автоматические локационные искатели аварии (АЛИА), которые обеспечивают определение места повреждения в кабельных линиях (КЛ) или ВЛ при любых условиях. Неавтоматические локационные искатели аварии (НЛИА) могут использоваться только при повреждениях на ВЛ с переходным сопротивлением порядка 2 кВ или при обрыве провода, т.е. с сопротивлением порядка десятков МОм. Недостатками импульсных методов можно назвать их низкую эффективность при низкой однородности ВЛ.
1. Выполнена характеристика энергосистемы Республики Таджикистан позволяющая определить необходимость использования интеллектуальных систем поиска мест повреждения на воздушных линиях электропередачи.
2. Определено, что для сетей Республики Таджикистан характерно использования сетей классов напряжения, которые соответствуют российским сетям. Также в энергосистеме Республики Таджикистан используются режимы заземления нейтрали в сетях низкого, среднего и высокого напряжений, которые характерны для российских сетей. Это позволяет использовать оборудование российского производства для поиска мест повреждения на воздушных линиях электропередачи.
3. Определен перечень интеллектуальных устройств, выполненных на микропроцессорной базе, которые используются для фиксации повреждений и определения точного места повреждения на воздушных линиях электропередачи напряжением 6-10 кВ и 35 кВ.
4. Составлен алгоритм функционирования интеллектуального устройства поиска мест повреждения в магистральных сетях высоким уровнем токов короткого замыкания на землю на напряжение 110 кВ и выше характерные для энергосистемы Республики Таджикистан.
5. Показано, что для эффективной работы интеллектуальной системы поиска мест повреждения на воздушных линиях электропередачи в энергосистеме Республики Таджикистан необходимо использовать не только технические средства на микропроцессорной базе, но и дополнительно использовать программные средства. Это определяется тем, что энергосистема Республики Таджикистан входит в состав ОЭС Центральной Азии с осуществлением совместного диспетчерского управления.
6. Установлено, что существующая технология по определению мест однофазного замыкания по данным переносных указателей типа «Поиск», «Волна», «Квант» могут успешно использоваться в электрических сетях воздушных линий электропередачи.
7. Определено, что технология поиска мест повреждения с использованием переносных приборов типа «Поиск», «Волна», «Квант» имеет ограничения и неэффективна при следующих условиях:
- небольшой суммарной длине воздушных линий электропередачи, номинальное напряжения, которых равны 6 – 750 кВ при однофазном замыкании на землю;
- однофазном замыканием на землю в середине одиночной воздушных линий электропередачи, номинальное напряжения, которых равны 6 – 750 кВ;
- однофазном замыканием на землю в ближней зоне при наличии двух воздушных линий электропередачи, номинальное напряжения.
8. Определено, что у технологии поиска места возникновения однофазного замыкания на землю недостаточная устойчивость действия при возникновении замыкания вблизи середины одиночной воздушной линий электропередачи и ближе к шинам ТП с двумя воздушными линий электропередачи, так как в этих зонах не формируются устойчивые признаки места однофазного замыкания на землю. Устойчивым признаком, как известно, является большое значение (скачок) показаний при движении персонала по трассе воздушных линий электропередач.
9. Исследована возможность использования программных комплексов для определения мест повреждения воздушных линий электропередач, таких как Winbres и АРМ СРЗА. Для выполнения расчета определения мест повреждения воздушных линий электропередач наряду с достижением определенной точности определения места повреждения, также необходимо, чтобы сама технология и методика расчета по определению места повреждения задействовала как можно меньше пользовательских операций, освобождая тем самым оперативный персонал подстанции для выполнения других возникающих в ходе работы задач. Реализация этого требования возможна при использовании специальной формы-обозревателя – «Проводник WinBres» и «АРМ СРЗА», которые позволяют выполнять расчет места повреждения без открытия и анализа аварийных осциллограмм с разных сторон выбранной воздушной линии электропередачи.
10. Установлено, что для точного определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи могут быть использованы методы, основанные на расчете расстояния до места повреждения с использованием специализированного программного обеспечения. При этом могут быть использованы файлы осциллограмм, которые были получены с устройств, относящихся к устройствам релейной защиты и автоматики энергосистем.
11. Исследована методика определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи с использованием программных комплексов WinBres и АРМ СРЗА.
12. Установлено, что для повышения точности расчета при определении расстояния до места повреждения необходимо выполнять учет взаимного влияния электромагнитосвязанных линий электропередачи.
13. Определены условия, при которых учет взаимного влияния электромагнитосвязанных линий можно не производить, при этом точность определения места повреждения будет составлять порядка 2%.
14. Представлена методика определения параметров элементов системы, в том числе силовых трансформаторов и автотрансформаторов, которые необходимы для использования расчетного метода определения мест повреждения.
15. Представлен расчетный метод определения места повреждения на линиях электропередачи, основанный на методе активного четырехполюсника. Используются отношения параметров задающихся напряжений, определяемых по данным измерений на модели ВЛ.
16. Представлена методика расчета уставок фиксирующего прибора для определения мест повреждения на воздушных линиях электропередачи.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
