Помощь студентам в учебе
Диагностика повреждений в распределительной сети 6-35 кВ
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Общая характеристика работы электрических сетей 7
1.2 Вклад в развитие однофазных напряжений
2 ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ
ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ 32
2.1 Самоустранение ОЗЗ и основные подходы к их локации 32
3 ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ МЕТОД ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ
ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ 36
3.1 Локация ОЗЗ на основе использования математического
аппарата искуственных нейронных сетей 36
3.2 Общие положения теории искуственных нейронных сетей
(ИНС) 38
3.3 Применение математического аппарата исскуственных
нейронных сетей 44
3.4 Выбор конфигурации нейронной сети для решения задачи локации ОЗЗ в распределительных сетях
3.5 Выбор конфигурации нейронной сети для решения задачи локации ОЗЗ в распределительных сетях
3.5.1 Локация замыкания с помощью ИНС
3.5.2 Описание архитектуры и алгоритма обучения ИНС
3.6 Апробация разработанного метода локации ОЗЗ в реальной распределительной сети
3.7 Выводы по главе 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ 4
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ОБОСНОВАНИЕ
ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Общая характеристика работы электрических сетей 7
1.2 Вклад в развитие однофазных напряжений
2 ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ
ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ 32
2.1 Самоустранение ОЗЗ и основные подходы к их локации 32
3 ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ МЕТОД ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ
ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ 36
3.1 Локация ОЗЗ на основе использования математического
аппарата искуственных нейронных сетей 36
3.2 Общие положения теории искуственных нейронных сетей
(ИНС) 38
3.3 Применение математического аппарата исскуственных
нейронных сетей 44
3.4 Выбор конфигурации нейронной сети для решения задачи локации ОЗЗ в распределительных сетях
3.5 Выбор конфигурации нейронной сети для решения задачи локации ОЗЗ в распределительных сетях
3.5.1 Локация замыкания с помощью ИНС
3.5.2 Описание архитектуры и алгоритма обучения ИНС
3.6 Апробация разработанного метода локации ОЗЗ в реальной распределительной сети
3.7 Выводы по главе 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Актуальность работы. Повсеместно применяемые распределительные сети 6-35 кВ, являются наименее надежным звеном в системе электроснабжения потребителей. Одним из самых распространённых повреждений в распределительных сетях 6-35 кВ, являются обрывы проводов, короткие замыкания и замыкания на землю. Это не только приводит к нарушению электроснабжения потребителей, но и создает электро- и пожароопасные ситуации.
В современных условиях российской рыночной экономики, одним из последствий для поставщиков недоотпуска электрической энергии, является возмещение ущерба потребителям вследствие возникших аварийный режимов электрической сети. Гражданский кодекс Российской Федерации, закон о защите прав потребителей предусматривают материальную ответственность поставщика электрической энергии перед потребителем за ущерб, нанесенный в следствии недоотпуска энергии потребителю. Таким образом, поставщик электрической энергии, несет ответственность, предусмотренную гражданским кодексом и основным положением функционирования розничных рынков электрической энергии от 04.05.2012 № 442 за [1]:
- надежность снабжения потребителя электрической энергией;
- за необоснованное введение режима ограничения потребления электрической энергии.
Для снижения ущербов, вызванных перерывами электроснабжения потребителей, а также уменьшения электротравматизма людей и животных требуется эффективно и в кратчайшие сроки устранять возникшие повреждения и аварийные ситуации. Именно поэтому важнейшей задачей является создать метод определения места обрыва линий электропередачи.
Цель работы - одним из направлений развития интеллектуальных электрических сетей является оперативная диагностика и устранение неисправности, разработка эффективных способов, диагностика повреждений в распределительной сети позволит повысить её надежность и снизить недоотпуск электроэнергии.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи исследования:
1 Выполнить анализ существующих методов определения места повреждения распределительной сети 6 - 35 кВ.
2 Разработать метод определения места обрыва проводов.
Объект исследования - распределительные сети 6 - 35 кВ при возникновении в них короткого замыкания.
Предмет исследования - определение критериев, позволяющих определить место обрывов проводов линий электропередач.
В современных условиях российской рыночной экономики, одним из последствий для поставщиков недоотпуска электрической энергии, является возмещение ущерба потребителям вследствие возникших аварийный режимов электрической сети. Гражданский кодекс Российской Федерации, закон о защите прав потребителей предусматривают материальную ответственность поставщика электрической энергии перед потребителем за ущерб, нанесенный в следствии недоотпуска энергии потребителю. Таким образом, поставщик электрической энергии, несет ответственность, предусмотренную гражданским кодексом и основным положением функционирования розничных рынков электрической энергии от 04.05.2012 № 442 за [1]:
- надежность снабжения потребителя электрической энергией;
- за необоснованное введение режима ограничения потребления электрической энергии.
Для снижения ущербов, вызванных перерывами электроснабжения потребителей, а также уменьшения электротравматизма людей и животных требуется эффективно и в кратчайшие сроки устранять возникшие повреждения и аварийные ситуации. Именно поэтому важнейшей задачей является создать метод определения места обрыва линий электропередачи.
Цель работы - одним из направлений развития интеллектуальных электрических сетей является оперативная диагностика и устранение неисправности, разработка эффективных способов, диагностика повреждений в распределительной сети позволит повысить её надежность и снизить недоотпуск электроэнергии.
Для достижения заявленной цели были поставлены следующие задачи исследования:
1 Выполнить анализ существующих методов определения места повреждения распределительной сети 6 - 35 кВ.
2 Разработать метод определения места обрыва проводов.
Объект исследования - распределительные сети 6 - 35 кВ при возникновении в них короткого замыкания.
Предмет исследования - определение критериев, позволяющих определить место обрывов проводов линий электропередач.
Для решения задачи диагностики распределительных сетей и выполнения целенаправленных профилактических испытаний и ремонта изоляции решены следующие основные подзадачи:
1. Распознавание 033.
■ Разработан способ распознавания 033 в сетях с изолированной нейтралью, основанный на свойстве медленного изменения (по модулю) напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги. Определены уставки по скорости изменения напряжения НП его начальному значению.
н Для распределительных сетей, содержащих протяженные ВЛ, разработан способ распознавания 033, основанный на анализе предаварийных напряжений и переходных напряжений в момент замыкания на землю.
■ Распознавание 033 в сетях с резонансно заземленной нейтралью и одновременное выделение поврежденной фазы реализуется с помощью метода, основанного на соотношении действующих значений напряжений на поврежденной и неповрежденной фазах, которое является признаком замыкания К. Определены необходимые характеристики метода: оптимальное значение признака замыкания равное К и оптимальное время интегрирования /п.
2. Выделение поврежденного фидера.
Выделение поврежденного фидера выполняется на основе надежного метода противоположности полярности первых полуволн переходных токов НП в неповрежденном и поврежденном присоединениях. Установление поврежденного фидера выполняется только при одновременном распознавании 033.
3. Локация 033.
■ Доказана теоретическая возможность применения параметрических методов для локации однофазных замыканий в распределительных сетях и выполнена практическая проверка их работоспособности в воздушных и кабельных распределительных сетях путем сопоставления с результатами мониторинга и полевых испытаний. Оценка погрешности данных методов оценивается на уровне 5-10% в сетях с малым затуханием переходного напряжения и до 15-20% в сетях со значительным затуханием.
■ Определены параметры, изменяющие частоты собственных колебаний
и влияющие на точность локации: сопротивление канала дуги, топология и нагрузка электрической сети. Установлено, что незначительное изменение емкостных параметров сети и нагрузки (5-10%) при измерении расстояния до места замыкания в распределительных сетях может корректироваться с помощью поправочных коэффициентов, более значительные изменения - с помощью полиномов низкого порядка.
■ Предложен подход эквивалентирования сложных радиальных схем, который может быть использован для определения расчетных АЧХ в частотно-параметрическом методе. Подход может быть реализован в аппаратно¬программных измерительных системах с малой производительностью - в частности, на микроконтроллерах
■ Разработан способ выделения высокоомного замыкания на землю, основанный на измерении начального напряжения на нейтрали сети после гашения заземляющей дуги. Установлено, что для выполнения точной локации замыкания на землю в распределительной воздушной сети начальное напряжение должно составлять ~1,2иф.м.
■ Разработан новый формализованный метод локации ОДЗ в распределительных сетях среднего класса напряжения, основанный на использовании математического аппарата ИНС, который не имеет высоких требований к аппаратной части вычислительных средств, прост в реализации и может иметь широкое практическое значение.
■ Определены наиболее благоприятные комбинации параметров формализованного метода с точки зрения точности локации 033. Разработан итерационный подход к распознаванию образов переходных процессов, позволяющий достичь хорошей точности локации мест с высокой поперечной проводимостью. Показано, что количество итераций, при которых достигается точность локации места замыкания ~5.. .10%, не превышает 2.
Совокупность решенных и выше отмеченных подзадач делает возможным построение on-line карт аварийности сложных древовидных распределительных сетей, использование которых как в оперативном управлении режимами, так и при профилактике изоляции позволяет экономить ресурсы и повышать надежность эксплуатации.
1. Распознавание 033.
■ Разработан способ распознавания 033 в сетях с изолированной нейтралью, основанный на свойстве медленного изменения (по модулю) напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги. Определены уставки по скорости изменения напряжения НП его начальному значению.
н Для распределительных сетей, содержащих протяженные ВЛ, разработан способ распознавания 033, основанный на анализе предаварийных напряжений и переходных напряжений в момент замыкания на землю.
■ Распознавание 033 в сетях с резонансно заземленной нейтралью и одновременное выделение поврежденной фазы реализуется с помощью метода, основанного на соотношении действующих значений напряжений на поврежденной и неповрежденной фазах, которое является признаком замыкания К. Определены необходимые характеристики метода: оптимальное значение признака замыкания равное К и оптимальное время интегрирования /п.
2. Выделение поврежденного фидера.
Выделение поврежденного фидера выполняется на основе надежного метода противоположности полярности первых полуволн переходных токов НП в неповрежденном и поврежденном присоединениях. Установление поврежденного фидера выполняется только при одновременном распознавании 033.
3. Локация 033.
■ Доказана теоретическая возможность применения параметрических методов для локации однофазных замыканий в распределительных сетях и выполнена практическая проверка их работоспособности в воздушных и кабельных распределительных сетях путем сопоставления с результатами мониторинга и полевых испытаний. Оценка погрешности данных методов оценивается на уровне 5-10% в сетях с малым затуханием переходного напряжения и до 15-20% в сетях со значительным затуханием.
■ Определены параметры, изменяющие частоты собственных колебаний
и влияющие на точность локации: сопротивление канала дуги, топология и нагрузка электрической сети. Установлено, что незначительное изменение емкостных параметров сети и нагрузки (5-10%) при измерении расстояния до места замыкания в распределительных сетях может корректироваться с помощью поправочных коэффициентов, более значительные изменения - с помощью полиномов низкого порядка.
■ Предложен подход эквивалентирования сложных радиальных схем, который может быть использован для определения расчетных АЧХ в частотно-параметрическом методе. Подход может быть реализован в аппаратно¬программных измерительных системах с малой производительностью - в частности, на микроконтроллерах
■ Разработан способ выделения высокоомного замыкания на землю, основанный на измерении начального напряжения на нейтрали сети после гашения заземляющей дуги. Установлено, что для выполнения точной локации замыкания на землю в распределительной воздушной сети начальное напряжение должно составлять ~1,2иф.м.
■ Разработан новый формализованный метод локации ОДЗ в распределительных сетях среднего класса напряжения, основанный на использовании математического аппарата ИНС, который не имеет высоких требований к аппаратной части вычислительных средств, прост в реализации и может иметь широкое практическое значение.
■ Определены наиболее благоприятные комбинации параметров формализованного метода с точки зрения точности локации 033. Разработан итерационный подход к распознаванию образов переходных процессов, позволяющий достичь хорошей точности локации мест с высокой поперечной проводимостью. Показано, что количество итераций, при которых достигается точность локации места замыкания ~5.. .10%, не превышает 2.
Совокупность решенных и выше отмеченных подзадач делает возможным построение on-line карт аварийности сложных древовидных распределительных сетей, использование которых как в оперативном управлении режимами, так и при профилактике изоляции позволяет экономить ресурсы и повышать надежность эксплуатации.
