Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Кутін Василь Михайлович

Скачати 364.58 Kb.

Кутін Василь Михайлович




Скачати 364.58 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації28.05.2017
Розмір364.58 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ


УДК 621.311.1.027

Луцяк Віталій Васильович


ДІАГНОСТИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ПОШУКУ ПОШКОДЖЕНЬ В ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЯХ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ НАПРУГОЮ 6-35 КВ


Спеціальність: 05.14.02 – Електричні станції, мережі і системи


Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Вінниця – 2009


Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі електричних станцій і систем Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Міністе́рство осві́ти і нау́ки Украї́ни (МОН України) - центральний орган виконавчої влади України.

Вíнницький націона́льний технічний університе́т - вищий навчальний заклад четвертого рівня акредитації.



Науковий керівник:


Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор

Кутін Василь Михайлович,

Вінницький національний технічний університет, професор кафедри електричних станцій та систем

доктор технічних наук, професор

Заболотний Іван Петрович,

Донецький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України , завідувач кафедрою електричних систем.

Технічні науки - науки, що вивчають закономірності розвитку техніки і визначають способи найкращого її використання.


кандидат технічних наук

Кошман Всеволод Іванович,

Інститут електродинаміки НАН України (м. Київ), провідний науковий співробітник відділу оптимізації систем електропостачання




Захист відбудеться «15» травня 2009 р.

Вчене звання старшого наукового співробітника присвоюється докторам і кандидатам наук із стажем наукової роботи не менше трьох років, які працюють у вищих навчальних закладах III–IV рівня акредитації або наукових установах та організаціях до них прирівняних і зараховані після обрання за конкурсом чи в порядку атестації, зокрема за сумісництвом, на посади старшого наукового співробітника, провідного наукового співробітника, головного наукового співробітника, доцента, професора, заступника завідувача (начальника) та завідувача (начальника) науково-дослідного відділу (відділення, сектору, лабораторії), завідувача кафедри або призначені на посади ректора, проректора з навчальної та наукової роботи, директора, заступника директора з наукової роботи, вченого секретаря, за умови успішної роботи на зазначених посадах не менше календарного року та опублікування за останні три роки у наукових фахових виданнях України або інших держав не менше п'яти наукових праць за відповідною спеціальністю, з них дві - без співавторів.

о 930 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 05.052.05 Вінницького національного технічного університету за адресою: м. Вінниця, вул. Хмельницьке шосе, 95, ГУК 210.


З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Вінницького національного технічного університету за адресою: 21021, м. Вінниця, вул. Хмельницьке шосе, 95.

Автореферат розісланий “14квітня 2009 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради ____________ В.Ц.Зелінський




ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Розподільні мережі (РМ) є складним об'єктом діагностування: вони розподілені в просторі, мають високу ціну відмов, автономні, підлягають впливу великої кількості різних факторів. В процесі експлуатації РМ виникають пошкодження. Їх питома кількість є достатньо стійкою характеристикою, наприклад, в повітряних лініях (ПЛ) 6-10 кВ ВАТ "АК Вінницяобленерго" в середньому за 2004/2005 рр. кількість пошкоджень складає 0,17 на 1 км довжини розподільних мереж в рік. В загальному випадку визначення місця пошкодження (ВМП) в повітряних лініях електропередач (ПЛ) напругою 6-35 кВ – це досить складна технологічна операція, що стала буденною оперативною задачею диспетчерських служб електричних мереж і систем

Складність ВМП в РМ зумовлена такими факторами: конструктивна неоднорідність – окремі ділянки виконані провідниками різної марки та перетину;

Опера́ція технологі́чна (рос. операция технологическая, англ. production operation, нім. technologische Operation f) - окрема частина технологічного процесу, сукупність робочих дій (прийомів), що характеризується однорідністю технологічного змісту і єдністю предмету праці, застосовуваного інструмента (устаткування) і робочих пристосувань.

Електрична мережа (мережа живлення, електромережа) - взаємозв'язана мережа, призначена для постачання та розподілу електричної енергії від постачальників до кінцевих споживачів. Вона складається з генеруючих станцій, високовольтних ліній електропередач та розподільчих ліній, які доставляють енергію до розподільчих пристроїв підстанцій, ввідних пристроїв, ввідно-розподільчих пристроїв, та головних розподільчих щитів.

розподілені в просторі; мають деревоподібну топологію; в РМ використовують різні режими роботи нейтралі (ізольована, компенсована); інформаційна невизначеність (точність отриманих значень параметрів та контрольованих величин, достовірність звітності енергопідприємств про функціонування засобів автоматики, способи передачі даних по лініях зв’язку, види інформації).

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.

Існуючі методи пошуку в значній мірі не враховують ці особливості розподільних мереж. Наприклад, дистанційні методи не враховують неоднорідність структури РМ; метод послідовного ділення мережі – інформаційну невизначеність, не чутливий до к. з. в кінці мережі і однофазного замикання на землю (ОЗЗ) через перехідний опір, що більший 100 Ом.

Вплив перелічених факторів значно ускладнює процедуру пошуку місць пошкоджень, що збільшує час на проведення операцій та витрати на ВМП. Тому існує задача створення методів і засобів, які дозволять врахувати неоднорідність та складну топологію розподільних мереж для підвищення рівня автоматизації та точності ВМП. Рішення цієї задачі лежить на шляху сумісного використання статичних та динамічних характеристик об’єкта на основі методу послідовного аналізу.



Зв'язок роботи з науковими програмами, темами.

Основний зміст роботи складають результати досліджень, які проводились відповідно до наукового напряму кафедри "Електричні станції і системи" Вінницького національного технічного університету. Дисертаційна робота виконувалась відповідно до "Програми наукових досліджень і розробок Міністерства освіти і науки України з пріоритетними напрямками розвитку науки і техніки" у рамках науково-дослідної роботи за напрямком «технічна дiагностика електрообладнання».

Послідовний аналіз - метод одержування статистичних висновків, у якому число випробувань не фіксується наперед, а визначається в процесі самих випробувань за їхніми результатами. Дає змогу значно зменшити середнє число випробувань порівняно з методом вибірки фіксованого об'єму при тій же вірогідності статистичного висновку.

Дослі́дження, до́сліди - (широко розуміючи) пошук нових знань або систематичне розслідування з метою встановлення фактів; (вузько розуміючи) науковий метод (процес) вивчення чого-небудь.



Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є підвищення рівня надійності, безпеки і ефективності використання систем електропостачання з повітряними лініями електропередач напругою 6-35 кВ шляхом автоматизації процесу пошуку і зменшення похибки визначення місця пошкодження.

Поставлена мета потребує вирішення таких науково-технічних задач:

  • дослідження статичних та динамічних характеристик аварійних режимів в розподільних мережах та аналіз існуючих методів і пристроїв ВМП;

  • теоретичне обґрунтування методу та розробка алгоритму процесу ВМП в РМ із врахуванням їх неоднорідності;

  • вдосконалення методу дистанційного ВМП в повітряних розподільних мережах з конструктивною, структурною та режимною неоднорідністю;

  • вдосконалення методу послідовного ділення мережі в РМ з урахуванням інформаційної невизначеності;

  • розробка принципової схеми вимірювальної системи для дистанційних методів ВМП, виготовлення макетів, їх лабораторні випробування.

    Вимі́рювальна систе́ма - різновид інформаційно-вимірювальної системи у вигляді сукупності вимірювальних каналів, вимірювальних пристроїв та інших технічних засобів, об'єднаних для створення сигналів вимірювальної інформації про декілька вимірюваних фізичних величин.

    Оцінка ефективності їх застосування;

  • створення програмного забезпечення для оптимізації процесу пошуку пошкоджень методом послідовного ділення мережі.

Об’єкт дослідження – розподільні мережі напругою 6-35 кВ з повітряними лініями електропередачі.

Предмет дослідження – методи визначення місця пошкодження в розподільних мережах з неоднорідною структурою, несиметричними аварійними режимами роботи, розподіленим вздовж магістральної лінії навантаженням.

Методи дослідження. Використані теоретичні і експериментальні методи, зокрема, методи аналізу нормальних і аварійних режимів роботи систем електропостачання (СЕП) напругою 6-35 кВ з резервуванням та відновленням для оцінки відповідності досягнутих показників надійності, безпеки і ефективності використання СЕП показникам заданим в технічних вимогах;

Експериме́нт (англ. experiment) - сукупність дослідів, об’єднаних однією системою їх постановки, взаємозв’язком результатів і способом їх обробки. В результаті експерименту отримують сукупність результатів, які допускають їхню сумісну обробку і зіставлення.

теорія дистанційних, топографічних методів та структурний аналіз СЕП для побудови алгоритму програми пошуку місць пошкоджень, методи динамічного програмування для оптимізації процесу пошуку, вибір засобів пошуку пошкоджень здійснювався на основі теорії організації систем, класичної теорії похибок.

Тео́рія організа́ції - є системою знань про закономірності функціонування та розвитку організаційних відносин в природі та суспільстві.

Динамічне програмування - розділ математики, який присвячено теорії і методам розв'язання багатокрокових задач оптимального управління.

Структурний аналіз - метод дослідження статичних (сталих) характеристик ієрархічно впорядкованої системи шляхом виділення в ній підсистем і елементів різного рівня і визначення відносин і зв'язків між ними.

В основу вирішення наукової задачі покладені праці та результати досліджень:



  • по структурно-інформаційній теорії надійності Зоріна В.В.

    Тео́рія наді́йності - наука, що вивчає закономірності розподілу відмов технічних пристроїв, причини і моделі їх виникнення.

    , Пруса В.В., Тесленка В.В.;

  • по структурах і схемах підвищення якості електропостачання – Афанасьєва М.А., Жежеленка І.В., Заболотного І.П., Кузнєцова В.Г., Шидловського А.К.;

  • по діагностичному забезпеченню процесу пошуку пошкоджень в системах електропостачання Айзенфельда А.И., Кутіна В.М., Кузнєцова А.П., Пархоменко П.П., Кошмана В. І., Стогнія Б.С., Фокіна Б.І., Шалита Г.М.



Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше запропоновано дистанційний метод визначення відстані до місця пошкодження, в якому враховується розподіл навантаження вздовж магістралі лінії, неоднорідність структури розподільної мережі, що забезпечує підвищення рівня автоматизації та точності визначення місця пошкодження при міжфазних к. з.

2. Дістав подальшого розвитку метод визначення відстані до місця виникнення однофазного замикання з врахуванням неоднорідності РМ на основі створення штучного короткочасного, на період вимірювання, подвійного замикання на землю в різних точках мережі та послідовного аналізу нормального і аварійного режимів роботи. В запропонованому методі враховується розподіл навантаження вздовж магістралі лінії, неоднорідність та складність структури розподільної мережі, що забезпечує підвищення рівня автоматизації та точності визначення місця пошкодження при однофазному замиканні на землю.

3. Удосконалено метод послідовного ділення мережі при ВМП в системах електропостачання з повітряними розподільними мережами, який забезпечує попередній розрахунок оптимальної послідовності перевірок на основі використання статичних характеристик, дуального критерію мінімізації недовідпуску електроенергії і часу пошуку, що зменшує об'єм обчислень.



Практична цінність результатів роботи полягає в тому, що проведені в роботі дослідження дозволили отримати нове вирішення актуальної задачі визначення місця пошкодження в повітряних лініях електропередачі напругою 6-35 кВ і виявляється у подальшому розвитку методів пошуку пошкоджень в системах електропостачання з повітряними лініями електропередачі за умови конструктивної та структурної неоднорідності, інформаційної невизначеності та в різних режимах роботи, розробці нових методів пошуку, що підвищують рівень автоматизації і точність визначення місць пошкодження.

Лінія електропередачі (лінія електропересилання, лінія електропередавання, ЛЕП) - один з компонентів електричної мережі призначена для передачі електричної енергії.

Розроблені методи, алгоритми та програми можна використовувати для швидкого та точного визначення місця пошкодження в системах електропостачання на основі автоматизованих систем керування процесом пошуку.

Ас (фр. as - туз; в переносному розумінні - вмілий, сміливий) - майстер повітряного бою. Часом слово вживається і для означення будь-якого висококласного спеціаліста.

Автоматизо́вана систе́ма керува́ння (АСК), Автоматизована система управління (АСУ), Комп'ютерна система управління (КСУ) - автоматизована система, що ґрунтується на комплексному використанні технічних, математичних, інформаційних та організаційних засобів для управління складними технічними й економічними об'єктами.

На основі наукових результатів створено:

– дистанційний метод визначення місця міжфазного к. з. в повітряних мережах напругою 6-35 кВ. який дозволяє визначити місце пошкодження з точністю до 5%;

– дистанційний метод визначення ОЗЗ, що є більш чутливим порівняно з існуючими, при якому визначається місце замикання через значний перехідний опір;

– програма пошуку пошкодженої ділянки на основі методу послідовного ділення мережі, що забезпечує формування умовного алгоритму пошуку пошкодженої ділянки при різних видах пошкодження та засобах контролю і оптимізованого за вибраними критеріями;

– діагностична система пошуку місць несправностей чи відмов на основі використання засобів електронної та мікропроцесорної техніки. Система дистанційного визначення відстані до місця міжфазного к. з. та ОЗЗ при вибраній елементній базі забезпечує похибку не нижче ніж 5% від загальної довжини повітряної лінії при моделюванні ліній із магістраллю довжиною до 20 км.



Особистий внесок здобувача. В роботах опублікованих в співавторстві, особистий внесок здобувача полягає в наступному: обґрунтовано, що процедуру діагностування потрібно будувати на основі методу послідовного аналізу [1]; побудовано діагностичну модель для визначення можливих станів ізоляції [2]; обґрунтовано принцип комбінованого діагностування [3]; запропонована комбінована система визначення місця пошкодження [4, 6-9]; показано, що оцінка впливу кожного параметру, що характеризує певний стан об'єкту, зводиться до пошуку його участі у визначенні загальної границі розділу класів, якими представлені стани даного об'єкту [5]; показано, що побудова програми діагностування складних систем повинна передбачати використання структурних методів аналізу [10]; експериментально доведено, що в повітряних мережах напругою 6-35 кВ через час 0,005 с струм замикання можна представляти його примусовою складовою, а для аналізу аварійного режиму використовувати діюче значення струму [11]; запропонована комбінована система визначення місця пошкодження в розподільних мережах напругою 6-35 кВ, що ґрунтується на сумісному використанні статичних та динамічних характеристик об'єкта [12].

Апробація результатів наукових досліджень.

Складна́ систе́ма - система, поняття, що широко використовується в сучасній науковій літературі і вказує на специфічні особливості об'єктів дослідження практично в усіх розділах природничих та гуманітарних наук.

Наукове дослідження - процес дослідження певного об'єкта (предмета або явища) за допомогою наукових методів, яке має на меті встановлення закономірностей його виникнення, розвитку і перетворення в інтересах раціонального використання у практичній діяльності людей.

Основні результати роботи доповідались на: міжнародних конференціях "Наука і освіта 2005", м. Дніпропетровськ, 2005; "Автоматика 2006", м. Вінниця, 2006; "Підвищення ефективності енергоспоживання в електротехнічних пристроях і системах", м. Луцьк, 2006; науково-технічному семінарі "Проблеми і перспективи енергозбереження комунального господарства і промислових підприємств", м.

Житлово-комунальне господарство - галузь, а вірніше, сукупність галузей, що забезпечують життя і роботу населення країни в нормальних умовах, а також постачання підприємств галузей народного господарства необхідними ресурсами води, газу, тепла й електроенергії.

Луцьк, 2007; "Проблеми сучасної електротехніки – 2008", м. Київ, 2008.



Публікації по результатам роботи: опубліковано 12 робіт, з них 7 наукових робіт в провідних фахових виданнях, 4 статті у збірниках матеріалів міжнародних конференцій та 1 тези доповіді.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота містить вступ, чотири розділи, висновки, список літератури та 9 додатків. Робота містить 114 сторінок основного друкованого тексту, 22 рисунка, 5 таблиць, список літератури зі 105 найменувань та додатки на 19 сторінках. Загальний обсяг дисертації – 151 сторінка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, відзначено зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Обґрунтовано мету та задачі дослідження. Сформульовано наукову новизну та положення, що виносяться на захист. Розглянуто практичне значення та впровадження отриманих результатів, апробацію роботи і публікації.

В першому розділі проаналізовано особливості конструктивного виконання і режими роботи РМ. Проведена обробка статистичних даних пошкоджуваності РМ в процесі їх експлуатації. Обґрунтовано мету та задачі дослідження. Проаналізовано існуючі методи ВМП порівняння характеристик яких наведено в табл. 1.

Таблиця 1



Порівняльна характеристика методів ВМП

Метод визначення місця пошкодження

Переваги

Недоліки

Дистанційні методи

  • швидкість пошуку пошкодження;

  • можливість автоматизації процесу пошуку.

  • не враховується зміна струму вздовж пошкодженої лінії, що виникає внаслідок розподілення навантаження по її довжині;

  • в більшості існуючих методів не враховується неоднорідність пошкодженої лінії;

  • не можливо розрізнити пошкодження на магістралі від пошкодження на відгалуженні;

  • складна апаратурна реалізація;

  • низька точність.

Топографічні методи

  • забезпечує відносно високу точність ВМП.

  • потребують послідовного обходу мережі, що пов'язано із значною витратою часу;

  • нечутливі до міжфазних к. з. на кінці лінії;

  • не ефективні при пошуку ОЗЗ на ранній стадії його розвитку.

Метод послідовного ділення мережі

  • забезпечують високу точність визначення пошкодженої ділянки.

  • дозволяють визначити лише пошкоджену ділянку мережі, яку можна виділити комутаційними апаратами;

  • вимагають великого обсягу попередніх обчислень для визначення оптимальної послідовності перевірок.

Для даних мереж розв'язком поставленої проблеми може стати створення комбінованого методу, що полягає у використанні для ПЛ не менше двох методів ВМП. Кожне пошкодження необхідно визначати спочатку дистанційно (знайти зону), а потім топографічно (знайти місце). Виключення складають лише дуже короткі лінії.

Аналіз дистанційних методів ВМП до місця міжфазного к. з. показав, що вони не розрізняють пошкодження на магістралі та відгалуженні, тобто визначають відстань по радіусу і з великою похибкою (виділяється певна зона), оскільки не враховується розподіл навантаження вздовж лінії, неоднорідність та розгалужена структура лінії. Враховуючи особливості РМ напругою 6-35 кВ встановлено, що найбільш прийнятними дистанційними методами ВМП можна вважати методи, які ґрунтуються на вимірюванні і фіксації параметрів аварійного та доаварійного режимів зі сторони живлення. Їх використання повинно спиратись на врахування конструктивної неоднорідності повітряних ліній та визначення розподілу навантаження вздовж магістралі.

При використанні топографічних методів покажчики пошкоджених ділянок забезпечують необхідну надійність функціонування лише при к. з. на початку лінії. Для обробки результатів вимірювання параметрів використовують графічні методи, які ґрунтуються на побудові еквіструмових ліній для струмів зворотної послідовності аварійного режиму. Такий розрахунок дає можливість врахувати неоднорідність структури та конструктивну неоднорідність ПЛ, а зона обходу визначається шляхом порівняння виміряних та розрахованих параметрів.

Найбільш надійні та точні результати ВМП можна отримати при використанні методу послідовного ділення мережі за допомогою роз'єднувачів. Їх реалізація потребує значних затрат часу та пов'язана із недовідпусткою електроенергії. Так як процедура пошуку є багатокроковою, то існує можливість її оптимізації за вибраними критеріями. Такими критеріями є час відключення живлення та недовідпуск електроенергії споживачам. Крім того створення алгоритмів і програм розрахунку значно скоротить витрати на проведення операцій з ВМП.

Для пошуку ОЗЗ розповсюдження отримав метод, що ґрунтується на послідовному обході лінії та вимірюванні рівня сигналу напруженості магнітного поля, що створені струмами нульової послідовності високої частоти.

Магніт (або Магнет) - тіло, що має власне магнітне поле, магнітний диполь. Можливо, слово походить від дав.-гр. Μαγνῆτις λίθος (Magnētis líthos), «камінь з Магнесії» - від назви регіону Магнісія та давнього міста Магнесія в Малій Азії, де в давнину були відкриті поклади магнетиту.

Недоліком є значний час пошуку, та низька чутливість до перехідного опору в місці пошкодження ( Ом). Це не дозволяє використовувати даний метод при пошуку пошкоджень на ранній стадії їх виникнення.


  1   2   3


Скачати 364.58 Kb.

  • Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти
  • Заболотний Іван Петрович
  • Кошман Всеволод Іванович
  • ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальність теми.
  • Мета і завдання досліджень.
  • Наукова новизна одержаних результатів.
  • Практична цінність результатів роботи
  • Особистий внесок здобувача.
  • Апробація результатів наукових досліджень
  • Структура й обсяг роботи.
  • ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ У вступі
  • Порівняльна характеристика методів ВМП