Оглавление
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................... 8
ГЛАВА 1 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ
ОБРАБОТКИ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ................................................................................. 17
1.1 Формирование системотехнических решений защиты и автоматики
в условиях технологического развития электротехнических комплексов
линий электропередачи .................................................................................. 17
1.1.1 Особенности развития технических решений защиты и автоматики
линий электропередачи .................................................................................. 17
1.1.2 Постановка информационных задач и методологическая основа
защиты и автоматики линий электропередачи ............................................ 25
1.2 Принципы аналитического исследования распознаваемости
установившихся аварийных режимов линий электропередачи ................. 37
1.3 Формирование распознающих модулей защиты на основе
многомерных структур и разработка подходов к их обучению ................. 42
1.3.1 Использование оптимизационных методов в защите и автоматике
линий электропередачи .................................................................................. 42
1.3.2 Разработка подходов к расчету уставок защиты и автоматики
линий электропередачи на основе процедур обучения ............................... 45
1.3.3 Синтез гибких структур защиты линий с использованием
условного преобразования замеров ............................................................... 49
1.4 Выводы ....................................................................................................... 54
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ЗАДАЧ ЦИФРОВОЙ ЗАЩИТЫ
И АВТОМАТИКИ, СВЯЗАННЫХ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ИЗМЕРЕНИЕМ ТОКОВ И
НАПРЯЖЕНИЙ ....................................................................................................... 56
2.1 Анализ информационных задач и принципов измерения токов и
напряжений в условиях цифровой трансформации комплекса линии
электропередачи .............................................................................................. 56
2.2 Разработка методов верификации измерений токов и напряжений на
основе избыточной информации ................................................................... 58
2.2.1 Постановка задачи диагностики измерительных каналов защиты и
автоматики ....................................................................................................... 58
2.2.2 Особенности диагностики измерительных каналов в простой
электрической цепи ......................................................................................... 60
3
2.2.3 Разработка методов совмещения дискретной и аналоговой
информации в задаче диагностики измерительных каналов ...................... 65
2.2.4 Особенности диагностики двух ошибок измерения в простой
электрической цепи ......................................................................................... 68
2.2.5 Построение методов восстановления измерений токов на основе
данных предварительной диагностики ......................................................... 71
2.2.6 Сравнительный анализ методов диагностики и восстановления
измерений токов в схемах с дублированием измерительных
преобразователей ............................................................................................ 74
2.2.7 Исследование возможностей повышения точности оценки
измерений с использованием итерационного алгоритма ........................... 78
2.2.8 Практические аспекты применения алгоритмов идентификации и
восполнения погрешности измерений на подстанции ................................ 80
2.3 Разработка методов передачи информации об измерениях
на подстанции и между подстанциями ......................................................... 82
2.3.1 Повышение информированности защиты и автоматики за счет
применения расширенного профиля передачи мгновенных значений
аналоговых сигналов для дифференциальной защиты линии ................... 82
2.3.2 Исследование различных структур коммуникационной среды для
дифференциальной защиты многоконцевой линии электропередачи ...... 90
2.4 Выводы ....................................................................................................... 98
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СХЕМ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ
ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В АВАРИЙНЫХ И НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ100
3.1 Новые подходы к автоматике ликвидации асинхронного режима на
основе алгоритмической модели в мгновенных значениях...................... 100
3.1.1 Разработка каскадной алгоритмической модели линии
электропередачи ............................................................................................ 100
3.1.2 Результаты испытаний каскадных алгоритмических моделей в
режиме асинхронного хода .......................................................................... 107
3.2 Исследование пусковых органов защиты и автоматики линии
электропередачи и разработка методики их настройки ............................ 110
3.2.1 Анализ и эквивалентные преобразования структуры пускового
органа по приращению токов ...................................................................... 110
3.2.2 Исследование характеристик пускового органа в условиях
электромагнитного переходного процесса ................................................. 115
3.3 Разработка принципов расчета параметров срабатывания
4
измерительных органов автоматики ликвидации асинхронного режима123
3.3.1 Практические аспекты настройки токовых пусковых органов
защиты и автоматики .................................................................................... 123
3.3.2 Особенности настройки пусковых органов сопротивления
на линиях электропередачи с ответвлениями ............................................ 132
3.4 Оптимизация испытаний защиты и автоматики в условиях
нестационарных режимов с использованием низкочастотной
имитационной модели .................................................................................. 141
3.4.1 Разработка структуры модели электропередачи в нестационарных
режимах .......................................................................................................... 141
3.4.2 Реализация комбинированной модели электропередачи и ее
оценка при испытаниях модулей защиты ................................................... 146
3.5 Анализ опыта испытаний устройств защиты и автоматики
в нестационарных режимах .......................................................................... 154
3.6 Выводы ..................................................................................................... 158
ГЛАВА 4 РАЗВИТИЕ СРЕДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ
ПО ПАРАМЕТРАМ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМОВ
ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ ............................................. 160
4.1 Методология исследования явления распознаваемости в задаче
определения места повреждения ................................................................. 160
4.1.1 Постановка задачи определения ограничений в распознавании
коротких замыканий линий электропередачи ............................................ 161
4.1.2 Оценка методической погрешности средств определения места
повреждения .................................................................................................. 167
4.1.3 Оценка погрешности средств определения места повреждения в
условиях ограниченной точности измерений ............................................ 170
4.2 Иллюстрация метода интервальной локации повреждений
однородной линии электропередачи ........................................................... 173
4.3 Анализ опыта эксплуатации устройств определения места
повреждения и выявление значимых факторов их погрешности ............ 180
4.4 Постановка задачи и алгоритм выделения информационных
составляющих для устройств определения места повреждения .............. 191
4.5 Выводы ..................................................................................................... 195
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПАССИВНОГО
ВОЛНОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ....................................... 197
5.1 Исследование переходных процессов, вызванных повреждением
5
линий электропередачи ................................................................................ 197
5.1.1 Анализ переходного процесса в токах и напряжениях
при коммутации линии электропередачи методом спектральных
составляющих ................................................................................................ 197
5.1.2 Создание модели сигнала переходного процесса на ограниченном
временном интервале .................................................................................... 202
5.1.3 Экспериментальное исследование статистических характеристик
альтернативного режима .............................................................................. 204
5.2 Синтез измерительных органов для устройств определения места
повреждения с использованием статистической обработки сигналов .... 213
5.2.1 Анализ принципов ваявления фронта волны при повреждениях ... 213
5.2.2 Исследование реакции измерительного органа на прямоугольный
импульс на фоне нулевого предшествующего режима ............................ 215
5.2.3 Исследование особенностей срабатывания измерительного органа
при нормальном распределении сигнала в предшествующем режиме ... 217
5.2.4 Исследование особенностей срабатывания измерительного органа
в условиях периодического сигнала в предшествующем режиме ........... 221
5.2.5 Исследование особенностей срабатывания измерительных органов
в условиях линейного нарастания сигнала отслеживаемого режима ...... 224
5.3 Повышение чувствительности измерительных органов волнового
определения места повреждения путем компенсации искажения
сигналов .......................................................................................................... 229
5.3.1 Синтез модели электрической сети с применением операторного
метода ............................................................................................................. 229
5.3.2 Компенсация искажений измерительных преобразователей
с использованием их моделей ...................................................................... 233
5.3.3 Синтез модели линии и электрической сети и ее использование
при выявлении отражений от повреждения ............................................... 240
5.4 Синтез алгоритмов определения места повреждения на основе
поэтапной обработки временной информации .......................................... 243
5.4.1 Синтез модели волновых процессов в электрической сети ............ 244
5.4.2 Разработка метода волновых рядов для определения места
повреждения линии электропередачи ......................................................... 248
5.4.3 Исследование чувствительности метода волновых рядов
к погрешности срабатывания измерительных органов ............................. 251
5.4.4 Реализация односторонней оценки места повреждения методом
6
волновых рядов и проверка на данных реального короткого замыкания 253
5.5 Анализ результатов проектирования и эксплуатации устройств
волнового определения места повреждения .............................................. 256
5.5.1 Реализация алгоритмов волнового определения места
повреждения в автоматических системах на основе автономных
устройств ........................................................................................................ 256
5.5.2 Анализ результатов полигонных испытаний устройств ТОР 300
ВОМП ............................................................................................................. 257
5.5.3 Функционирование системы волнового определения места
повреждения при искусственных и естественных повреждениях линии
электропередачи ............................................................................................ 260
5.6 Выводы ..................................................................................................... 265
ГЛАВА 6 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
АКТИВНОГО ВОЛНОВОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛИНИЙ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ............................................................................................ 267
6.1 Исследование метода активного волнового определения места
повреждения трехпроводной линии электропередачи .............................. 267
6.1.1 Анализ принципов активной локации линий электропередачи ...... 267
6.1.2 Анализ особенностей зондирования линии электропередачи по
одной фазе ...................................................................................................... 270
6.1.3 Разработка алгоритма зондирования секционированных линий
электропередачи распределительных сетей ............................................... 273
6.2 Исследование распространения зондирующего сигнала в линии
электропередачи ............................................................................................ 276
6.2.1 Анализ закономерностей отражения сигнала от однородной линии
электропередачи ............................................................................................ 276
6.2.2 Синтез и сравнительный анализ численных моделей отражения
и преломления волны в линии электропередачи ....................................... 279
6.2.3 Анализ влияния отражения и преломления волны в линии
электропередачи на оценку ее состояния ................................................... 286
6.3 Синтез структуры измерительного органа активного волнового
определения места повреждения с повышенной чувствительностью ..... 292
6.4 Оценка состояния линии электропередачи средствами активного
волнового определения места повреждения в условиях гололеда .......... 300
6.5 Применение средств активного волнового определения места
повреждения для контролируемого повторного включения кабельно
7
воздушной линии .......................................................................................... 311
6.5.1 Разработка технического решения с использованием технологий
определения места повреждения ................................................................. 311
6.5.2 Подтверждение эксплуатационных характеристик системы АПВК
результатами эксплуатационных испытаний ............................................. 319
6.6 Выводы ..................................................................................................... 324
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 327
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ..................................................................................... 331
ЛИТЕРАТУРА ....................................................................................................... 333
ПРИЛОЖЕНИЕ А РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ К ГЛАВЕ 2 ..................................... 382
ПРИЛОЖЕНИЕ Б МАТЕРИАЛЫ О ВНЕДРЕНИИ ................................................. 384
