ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, РЕЗИСТОРОВ, РЕАКТОРОВ И КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕЙ ПО МАССИВАМ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ
3 сентября 2010Д.В. Джумик Томский политехнический университет, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30
В настоящее время в энергетике Российской Федерации имеет место переход от системы планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по действительному техническому состоянию электрооборудования. Для принятия правильных решений при диагностировании состояния электрооборудования необходимо иметь достаточно полную и достоверную информацию о контролируемом объекте – параметрах электрического режима и параметрах схем замещения линий электропередачи (ЛЭП), резисторов, реакторов и конденсаторных батарей. На практике, как правило,
эти параметры определяются из справочных или паспортных данных [1]. Однако известно, что значения параметров схем замещения существенно зависят от множества факторов, часть из которых претерпевает в процессе эксплуатации значительные изменения.
Поэтому напрашивается идея получения параметров электрического режима с помощью современных цифровых средств измерений, позволяющих осуществлять автоматизированный сбор и анализ информации в виде массивов мгновенных значений (ММЗ) токов и напряжений. В ЭЛТИ ТПУ на кафедрах
35
«Электрических станций» и «Электроэнергетических систем и высоковольтной техники» создан, активно используется и развивается специализированный математический аппарат – Дискретизированная электротехника (ДЭ), которая предназначена для обработки именно ММЗ [2, 3]. Предполагается, что на основе анализа ММЗ токов и напряжений в рабочем режиме будет производиться сравнение параметров схем замещения в заведомо исправном режиме и в момент проведения контроля, что позволит сделать те или иные диагностические выводы.
При определении параметров схем замещения элементов ЭЭС предложено использовать два подхода. В первом случае по мгновенным значениям токов и напряжений определяются соответствующие мощности и по ним – параметры схемы замещения [4]. При использовании второго подхода параметры схем замещения находят по мгновенным значениям токов, напряжений, их производных посредством решения дифференциальных (разностных) уравнений.
|
,(rjAUl2(t) |
|
|
|
/l(f] |
Рассмотрим пример первого способа определения параметров линейного токоограни-чивающего реактора / резистора (см. рисунок 1).
а)
R
L
б) Рисунок 1 – Схема замещения реактора / резистора:
а) продольное включение; б) поперечное включение
|
N |
|
N |
По массивам отсчетов мгновенных значе-
|
u\{tj) ‘ h(t,) |
|
j=\ |
ний тока и напряжения
|
реактора / резистора, полученным /=l одни и те же моменты времени |
N
Ul{tj)
в
|
с шагом |
|
где T – пе- |
|
t, |
|
J |
|
t=tvU |
т
jV2N*ft
|
N |
|
N |
риод сигнала тока (напряжения), а Л/ - число отсчетов на периоде, определяем падение напряжения на сопротивлениях схемы замещения
N
AWl2(//) ,=U\{tj) -U2{tj)
Затем по соответствующим процедурам определяем действующее значение тока, активную и реактивную потери мощности:
|
1 а |
0,5
N
|
I |
TiiQji
/=1
|
1 iVUV АЛ = ^T.Am2(tj)-h(tj)\ _; Ag, = ^f\AMn(tj)-Aun(tj+i)№i(tj)+h(tj+i)\ |
Nj=il
N 1
4t5ij.!
Далее находим активное и реактивное сопротивление линейного токоограничивающего реактора / резистора:
|
R |
J- IJ1
Рассмотрим пример второго способа определения параметров линейного токоограничивающего реактора / резистора. По массивам отсчетов мгновенных значений тока и напряжения реактора / резистора, определяем падение напряжения на сопротивлениях схемы замещения, которое включает падения напряжения на активном сопротивлении и индуктивности линейного токоограничивающего реактора / резистора:
U»( tj) = R -iXtj)’, UL ( tj) = Lh( tj)-
Сравнение пятиточечной и трехточечной формул дифференцирования после сглаживания [5] показало несомненные преимущества первой из формул. Именно она была использована в процедурах определения напряжения на индуктивности и расчетной производной • (. \:
UAtj) = ^UAtj+\) Л ч ;
|
h(t,+\) |
h(tj-i) - iXtj+з)
12 ■ At
|
1 |
S[h(tj) -/1(0+2)
|
iXtj) |
h(tj-2) - hitj+i)
12 • J
- 8 /i07_i) -/i07+i)
36
Затем находим индуктивность и активное сопротивление реактора / резистора:
iMj)lAtj)
Аналогичные процедуры могут быть также использованы при определении параметров схем замещения конденсаторных батарей.
Результаты исследований докладывались и обсуждались на ряде конференций и семинаров [4, 6-9], по ним уже получены патенты на изобретения и полезные модели [№2282201, №49278, №51752, №57016, №2289823, №59837]. В «Роспатенте» находятся на рассмотрении еще ряд наших заявок.
ЛИТЕРАТУРА:
1. А. С. Бердин, П. А. Крючков, А. А. Суворов, С. Н. Шелюг. Методы определения параметров схемы замещения для задач управления электрическими режимами // П 78 Проблемы развития и функционирования элек-тро-энергетических систем: Сборник трудов / Отв. ред. П.И. Бартоломей. Екатеринбург: УГТУ, 2000. - с. 25-31.
2. Е.И. Гольдштейн. Вопросы дискретной электротехники в курсе «Технология решения инженерных задач» // В 38 Вестник УГТУ-УПИ. Энергосистема: управление, качество, конкурен-ция: Сборник докладов II Всероссийской научно-технической конференции. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004. № 12 (42). - с. 473-477.
3. Функциональный контроль и диагностика электротехнических и электромеханических систем и устройств по цифровым отсчетам мгновенных значений тока и напряжения / В.С. Аврамчук, Н.Л. Бацева, Е.И. Гольдштейн, И.Н. Исаченко, Д.В. Ли, А.О. Сулайманов, И.В. Цапко // Под ред. Е.И. Гольдштейна. Томск: Печатная мануфактура, 2003. - 240 с.
4.Д.В. Джумик, Е.И. Гольдштейн, Ю.В. Хрущев. Использование массивов мгновен ных значений токов и напряжений в задачах формирования адаптивных моделей электро-
энергетических систем // В 38 Вестник УГТУ-УПИ. Проблемы управления электроэнергетикой в условиях конкурентного рынка: Сборник трудов / отв. ред. П.И. Бартоломей. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ», 2005. № 12 (64) – с. 316-321.
5. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров.– М.: Наука, 1978. – 832 с.
6. Джумик Д.В. Определение текущих параметров электрического режима линии электропередачи для построения ее адаптивной модели // 11-ая Международная научно-практическая конферен-ция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», 29 марта - 2 апреля 2005 г. Труды в 2-х т. – Томск: Изд-во ТПУ, 2005. – Т.1. – с. 82-84.
7. Д.В. Джумик. Использование аппарата дискретизированной электротехники при определении текущих параметров схем замещения линии электропередачи // Физико-математическое моделирование систем: Материалы II Междунар. семинара. Ч. 2: Моделирование технических систем. Математическое и программное обеспече-ние систем компьютерного моделирования. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. – с. 17-22.
8. Dzhumik D.V. The determination current parameters electric mode to transmission line for building its T-form adaptive model // The twelfth International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists «Modern Techniques and Technologies» (MTT’2006), Tomsk, Tomsk Polytechnic University, 2006. – p. 12-15.
9. Е.И. Гольдштейн, Ю.В. Хрущев, Н.Л. Бацева, Д.В. Джумик, И.М. Кац, А.В. Панкратов, Е. Радаев, А.О. Сулайманов. Функциональный контроль и диагностирование элек-троэнергети-ческих систем и их элементов // Системы электроснабжения с возобновляемыми источ-никами энергии: Материалы Международного научно-технического семинара. – Томск: Томский политехнический университет, 2006. – с. 98-108.