Содержание к диссертации
Введение
1 Обоснование необходимости совершенствования алгоритмов терминалов противоавариинои автоматики электрических сетей 11
1.1 Сигналы в электрических сетях при аварийных ситуациях 11
1.2. Токовые защиты в системах электроснабжения 14
1.3 Функции микропроцессорных терминалов противоаварийной автоматики электрических сетей и анализ существующих алгоритмов обработки аварийных сигналов 16
1.3.1 Основные функции микропроцессорного терминала токовой защиты 16
1.3.2 Существующие алгоритмы ЦОС от датчиков тока. Алгоритм выделения амплитуды синусоидальной составляющей с разложением на синусную и косинусную составляющие сигнала 18
1.3.3 Существующие алгоритмы ЦОС от датчиков тока. Алгоритм выделения амплитуды синусоидальной составляющей с использованием дифференцирования 23
1.4 Постановка задач совершенствования алгоритмов для терминалов противоаварийной автоматики 26
1.5 Выводы 27
2 Анализ структуры аварийных сигналов, подаваемых в терминал защиты 28
2.1 Анализ сигналов от датчиков тока в аварийных режимах 28
2.1.1 Датчики тока в энергосистеме 28
2.1.2 Математическая модель трансформатора тока 29
2.1.3. Режимы работы трансформатора тока в установившемся режиме при синусоидальном первичном токе на отдельном участке кривой намагничивания 30
2.1.4 Режим работы трансформатора тока при наличии апериодической составляющей в первичном токе 34
2.1.5 Граничные условия при переходе с одного участка характеристики намагничивания на другой 37
2.1.6 Влияние остаточной индукции на форму кривой вторичного тока 37
2.1.7 Моделирование поведения трансформатора тока на основе дискретных отсчетов первичного тока 40
2.2 Информационные признаки сигналов при искажениях вторичного тока от трансформаторов тока 41
2.3 Выводы 47
3 Разработка алгоритмов ЦОС для восстановления информации при наличии искажений, вносимых трансформаторами тока 48
3.1 Алгоритм ЦОС при искажениях в случае синусоидального первичного тока с апериодической составляющей 48
3.1.1 Структура рассматриваемого терминала 48
3.1.2 Математические преобразования, используемые в алгоритме ЦОС на неискаженных участках 50
3.1.3 Определение пересечения оси абсцисс кривой первичного тока при наличии ступеньки насыщения во вторичном токе 54
3.1.4 Мгновенные погрешности математических преобразований алгоритма ЦОС 57
3.2 Общий алгоритм работы защитного микропроцессорного терминала с применением предлагаемого алгоритма ЦОС 69
3.3 Коррекция искаженного сигнала в реальном времени 74
3.4 Выводы 79
4 Разработка структуры и программного обеспечения микропроцессорной токовой защиты 80
4.1 Разработка архитектуры микропроцессорной токовой защиты 80
4.1.2 Основные параметры терминала микропроцессорной токовой защиты 80
4.1.2 Построение архитектуры устройства в соответствии с содержащимися группами параметров 82
4.2 Разработка функциональных блоков терминала токовой защиты.. 85
4.2.1 Общие положения 85
4.2.2 Блок первичной обработки информации 85
4.2.3 Блок АЦП 86
4.2.4 Блок восстановления информации 87
4.2.5 Блок контроля внешних взаимодействий, блок контроля уставок срабатывания и реализации время-токовых характеристик, блок контроля выдержки времени, блок управления выходными органами 88
4.2.6 Управление и отображение информации HMI 89
4.2.7 Интерфейс подключения модуля к ПК 89
4.2.8 Распределение задач между контроллерами 89
4.2.9 Интерфейс управления с помощью компьютера - программа «ПКБРЗ 1.0» и её взаимодействие с ПО аппаратного уровня модуля защиты 91
4.5 Выводы 93
5 Экспериментальные исследования 94
5.1 Математическое моделирование насыщающегося трансформатора тока в среде MatLab 6.5 94
5.2 Экспериментальные исследования 97
5.2.1 Общие положения 97
5.2.2 Экспериментальное исследование алгоритма восстановления информации, учитывающего наличие апериодической составляющей в сигнале 98
5.3 Внедрение результатов исследований при разработке технических
условий и создании промышленного образца микропроцессорной защиты
воздушной ЛЭП 6-10кВ в научно-производственной компании «Ритм» 104
5.4 Выводы 106
Заключение 107
Литература 109
- Основные функции микропроцессорного терминала токовой защиты
- Режимы работы трансформатора тока в установившемся режиме при синусоидальном первичном токе на отдельном участке кривой намагничивания
- Определение пересечения оси абсцисс кривой первичного тока при наличии ступеньки насыщения во вторичном токе
- Построение архитектуры устройства в соответствии с содержащимися группами параметров
Введение к работе
В настоящее время вопросы повышения качества и надёжности электроснабжения являются одними из важнейших направлений в развитии народного хозяйства страны. Для успешного решения этих задач особое внимание уделяется вопросам создания новых и совершенствования существующих систем противоаварийной автоматики в электрических сетях.
При эксплуатации электрических сетей за счет износа оборудования в последнее время увеличилось количество аварийных ситуаций, которые приводят к отключению потребителей электрической энергии. Рост генерирующих мощностей приводит к увеличению кратностей токов короткого замыкания, что, в свою очередь, приводит к увеличению вероятности возникновения искажений в показаниях датчиков тока (трансформаторов тока), сигнал от которых поступает к терминалам противоаварийной автоматики. Искажения сигнала от датчиков, при недостаточно эффективной обработке в терминале, приводят ложной работе противоаварийной автоматики, либо к её отказу, что, в свою очередь, может повлечь за собой значительные повреждения оборудования либо необоснованное отключение потребителей электроэнергии. Указанные проблемы указывают на необходимость совершенствования алгоритмов и методик цифровой обработки поступающих сигналов, с целью улучшения показателей быстродействия, чувствительности, селективности и надежности распознавания аварийных ситуаций в электрических сетях.
Быстрое развитие современных информационных технологий, микропроцессорной техники создают широкие возможности в решении вопросов разработки новых алгоритмов обработки информации для терминалов противоаварийной автоматики электрических сетей.
Диссертационная работа посвящена актуальной научной проблеме совершенствования алгоритмов обработки информации для терминалов противоаварийной автоматики при искажениях информации от датчиков тока.
Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских ра бот кафедры электроснабжения промышленных предприятий Кубанского Государственного Технологического Университета по теме «Совершенствование электротехнических комплексов и электроэнергетических систем» (per. номер 5.1.06-10).
Целью работы является совершенствование алгоритмов работы терминалов противоаварийной автоматики посредством разработки новых теоретических и практических решений, позволяющих увеличить чувствительность, быстродействие, надежность и точность срабатывания защит, в том числе в условиях искажения сигнала от датчиков тока при аварийных ситуациях. Для достижения поставленной цели, решены следующие задачи:
• Систематизация и исследования алгоритмов цифровой обработки сигналов для терминалов противоаварийной автоматики электрических сетей;
• Исследование сигналов от датчиков тока (трансформаторов тока) при их искажениях на основе математических моделей;
• Выявление устойчивых информационных признаков сигналов, позволяющих обнаруживать искажения информации в сигнале от датчиков;
• Разработка нового быстродействующего математического алгоритма обработки сигнала от датчика тока, позволяющего выделять необходимую информацию из искаженного сигнала;
• Разработка структуры терминала противоаварийной автоматики;
• Разработка программного обеспечения и математических моделей для исследования работы терминала противоаварийной автоматики при искажениях информации;
• Проведение экспериментальных исследований, доказывающих работоспособность разработанных методов и устройств.
Методика исследования. При решении поставленных задач использовались программное, математическое и физическое моделирование, теория переходных процессов в электроэнергетических системах, методы дискретного моделирования переходных процессов на ЭВМ, теория электрических цепей и сигналов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Сформулированы устойчивые базовые информационные признаки искаженного сигнала от датчиков тока, позволяющие определить наличие искажений в сигнале в реальном времени;
2. Разработан быстродействующий алгоритм обнаружения аварийной ситуации на ранней стадии её развития, в том числе в условиях искажения сигнала от датчиков тока, и подачи команды на отключение до момента наступления пикового значения тока короткого замыкания;
3. Предложена структурная схема устройства компенсации искажений сигнала от датчиков тока в реальном времени.
Автор выносит на защиту:
1. Устойчивые информационные признаки сигналов, позволяющие установить наличие искажений в сигнале от датчиков тока в реальном времени;
2. Алгоритм ЦОС, позволяющий обнаружить развитие аварии на начальной стадии, корректно работающий в условиях искажения сигнала от датчика тока;
3. Структурную схему устройства компенсации искажений сигнала от датчиков тока в реальном времени.
Практическая ценность работы заключается в следующем: 1. Выполнена программная реализация и получены результаты комплексных расчётов погрешности разработанного алгоритма ЦОС при искажении информации трансформатором тока.
2. Разработана структура терминала противоаварийной автоматики электрических сетей, обеспечивающая обработку информации при её искажениях.
3. Подтверждается соответствующим актом о внедрении основных результатов исследований при изготовлении ОАО НПК РИТМ опытного промышленного образца терминала противоаварийной автоматики.
Полученные результаты диссертации были использованы при разработке и изготовлении опытного промышленного образца терминала для новой микропроцессорной токовой релейной защиты воздушных линий электропередач напряжением 6-10кВ по заданию ОАО «Кубаньэнерго» научно-производственной компанией «РИТМ» (г.Краснодар).
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:
• на заседаниях научных семинаров кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» Кубанского государственного технологического университета;
• на научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2005, 2006, 2007);
• на всероссийской научно-технической конференции «Основные пути решения технической и технологической политики в распределительных сетях» (Дивноморск, 2005г.).
Опытный промышленный образец терминала токовой релейной защиты воздушных линий электропередачи, изготовленный в ОАО «НПК Ритм» с использованием результатов диссертационной работы был удостоен бронзовой медали на VII Московском международном салоне исследований и инвестиций (5-8 февраля 2007 года).
Публикации. Основные положения работы оформлены в виде статей в следующих изданиях:
• научно-практической интернет-конференции «Модели, алгоритмы и программы в электротехнической промышленности» Армавирского Механи-ко-Техничексого Института (2004г);
• «Электроэнергетические комплексы и системы», материал научно-практической конференции (Краснодар, КубГТУ, 2005год);
• «Основные пути решения технической и технологической политики в распределительных сетях», результаты всероссийской научно-технической конференции (Дивноморск, 2005г.);
• «Электроэнергетические комплексы и системы», материалы международной научно-практической конференции (Краснодар, КубГТУ, 2006год);
• «Электроэнергетические комплексы и системы», материалы международной научно-практической конференции (Краснодар, КубГТУ, 2007год);
• «Пищевая технология» (Краснодар, декабрь, 2006).
Всего по результатам диссертационной работы опубликовано 9 статей. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Работа содержит 137 страниц,
Основные функции микропроцессорного терминала токовой защиты
Не смотря на широкие возможности, появившиеся с внедрением АСУ и SCADA, основные функции терминалов токовых защит /1, 2, 3, 10, 18, 19, 27/ и принцип их функционирования неизменен уже в течение нескольких десятков лет. К функциям токовой защиты относятся: токовая отсчека (ТО) - защитное отключение, которое имеет место при самых больших токах через защищаемый участок. Токовая отсечка имеет минимальное время срабатывания, которое отличается от нуля только в случае необходимости временного согласования с другими защитами, работающими совместно. Токовая отсечка в основном предназначена для максимально быстрого отключения короткого замыкания. максимально-токовая защита (MT3-I) - защитное отключение, имеющее место при токах меньших, чем токи срабатывания ТО, и имеющее время срабатывания преднамеренно большее, чем у ТО. МТЗ предназначена для отключения токов перегрузок, при этом время срабатывания определяет, в течение какого времени допустимо перегружать защищаемый участок. максимально-токовая защита с время-токовой зависимостью (МТЗ-И) - защитное отключение, аналогичное MT3-I, но время срабатывания данной защиты зависит от фактического тока в защищаемом участке, т.е. определяется непосредственно модулем токовой защиты исходя из получаемых данных о токе в текущий момент. Взаимосвязь времени срабатывания от тока в участке устанавливается посредством время-токовой характеристики, которая, в микропроцессорных защитах, как правило, задается неким аналитическим выражением. Время срабатывания МТЗ-П обратно пропорционально току в защищаемом участке. Пороги срабатывания всех защит выставляются в соответствии с амплитудой периодической составляющей тока, от которой необходимо защитить участок. Основным достоинством современных микропроцессорных токовых защит является возможность применения цифровой обработки сигналов для восстановления утерянной информации при наличии искажений, показанных в разделе 1.2. Современные защиты используют математические алгоритмы вычисления амплитуды синусоидальной составляющей тока In короткого замыкания (1.3.1) исходя из полученных данных от трансформатора тока, предварительно отфильтровав апериодическую составляющую 1П ш\{(р)е 1а. При этом для фильтрации апериодической составляющей выполняется либо с помощью ФВЧ, либо посредством дифференцирования сигнала /50, 80/. Наибольшее распространение получило семейство алгоритмов выделения амплитуды синусоидальной составляющей тока 1п из сигнал без фильтрации апериодической составляющей, с разложением сигнала на синусную и косинусную составляющие /61,70,84,85/. Ф - угол короткого замыкания, который определяется непосредственно моментом возникновения оного; Та - постоянная времени апериодической составляющей, величина которой определяется параметрами электрической сети; t - время, прошедшее с момента возникновения короткого замыкания. Оба метода подавления апериодической составляющей имеют свои недостатки. Существующие алгоритмы ЦОС от датчиков тока. Алгоритм выделения амплитуды синусоидальной составляющей с разложением на синусную и косинусную составляющие сигнала Приведенный ниже алгоритм является одним из семейства стандартных алгоритмов, описанных в /61, 84, 85/ и обладает рядом недостатков /70/, исключение которых необходимо для построения как для терминалов быстродействующих токовых защит, так и для защитной автоматики упреждающего действия. Входными данными для алгоритма являются следующие величины: По данному выражению можно вычислить (спрогнозировать) амплитудное значение синусоидального тока, имея информацию только о его мгновенном значении и первой производной сигнала в любой произвольной точке. При отклонении входного тока, используемого для расчёта, от синусоиды, в результат работы будет внесена серьёзная погрешность.
Режимы работы трансформатора тока в установившемся режиме при синусоидальном первичном токе на отдельном участке кривой намагничивания
Как видно из рисунков 3.1.6а, 3.1.66, 3.1.6в, 3.1.6г, несовпадение ожидаемой и действительной постоянных времени вызывает сравнительно небольшую погрешность, которая к середине четверти периода в самых тяжелых случаях (при , фк=90) не превышает 4%.
Из графиков видно, что количество полезной информации, получаемой от трансформаторов тока, обратно пропорционально степени насыщения трансформатора (полной погрешности ТТ), и зависит угла фк. Следовательно, величина погрешности восстановления сигнала для микропроцессорного устройства, использующего приведенный алгоритм, не может быть однозначной. Но на основании проведенных исследований можно выявить следующие закономерности: - погрешность алгоритма низменна для диапазона полной погрешности ТТ от нуля и до величины, при которой момент входа в насыщение переходит на возрастающий участок кривой; при этом погрешность для данного режима равна погрешности обработки аналогичной кривой, не содержащей искажений. Приближенно полную погрешность по ГОСТ 7746-2001 /46/, при которой момент входа в насыщение переходит на возрастающий участок кривой, можно принять равной 35-40%, т.е. алгоритм полностью не чувствителен к искажениям, вносимым трансформатором тока, если полной погрешность в данном режиме менее 35-40%. - максимальная погрешность алгоритма на участке из двух полупериодов, зафиксированная на конце обрабатываемых полезных участков, при полной погрешности ТТ лежащей в диапазоне 60-80% не превышает 4% для сигнала с апериодической составляющей, и 0,2% для синусоидального сигнала. Анализ результатов работы алгоритма на первом полупериоде позволяет сделать вывод, что результаты вычислений, проводимых алгоритмом на этом промежутке, применимы для генерирования команды на отключение поврежденного участка на самых ранних стадиях - ещё на первой четверти первого полупериода. Следовательно, при применении быстродействующего коммутационного устройства (например, полупроводникового) в качестве выключателя поврежденного участка, можно произвести отключение ещё до возникновения ударного тока, т.е. выполнить функцию защиты упреждающего действия. Сигнал от трансформатора тока поступает на АЦП, где преобразуется в двоичный эквивалент выборок с заданной частотой и битным разрешением. Двоичный эквивалент сигнала поступает в три программных модуля, два из которых анализируют поступающий сигнал на наличие признаков, предложенных в главе 2, на предмет целесообразности обработки (отсутствия искажений от трансформатора тока) и дает разрешение второму программному модулю произвести вычисления по данным от АЦП по алгоритму, предложенному в разделе 3.1, а так же осуществляет проверку наличия «ступеньки» в сигнале, и в случае её обнаружения производится коррекция определения момента перехода через ноль. Результатом работы математического алгоритма является вычисленная амплитуда периодической составляющей синусоидального тока In- Эта величина одновременно передается в несколько программных блоков, которые выполняют функции контроля условий срабатывания ступеней токовой защиты - токовой отсечки (ТО) и двух ступеней максимальной токовой защиты - MT3-I и МТЗ-И. Срабатывание любой из трех ступеней защит приводит к отключению коммутационного устройства (силового выключателя или полупроводникового коммутационного элемента). Для быстродействующей защиты, целью которой является не только отключение аварийного тока короткого замыкания с минимальной задержкой, но и, в некоторых случаях, предотвращение (упреждение) развития аварийного тока, принципиально важной величиной является скорость распознавания (т.е., фактически, вычисления по заложенному алгоритму) аварийного тока, т.к. суммарное время срабатывания защит складывается из времени срабатывания силового коммутирующего устройства (в случае применения полупроводниковых выключателей, это миллисекунды) и времени выдачи на отключение сигнала терминалом защиты. Процесс срабатывания терминала защиты в аварийной ситуации короткого замыкания целесообразно рассмотреть на примере срабатывания ступени то ковой отсечки (ТО), как самой быстрой из всех ступеней. Для этого можно рассмотреть рисунок 3.2.2. В данной ситуации последовательность действий комплекса терминала защиты и остального оборудования может быть следующим: а) через время ti после возникновения аварии и начала развития тока ко роткого замыкания (за момент короткого замыкания принято значение времени t=0) алгоритм вычисления амплитуды тока короткого замыкания (совокупность блоков «информационные критерии» и «математический алгоритм» на рис. 3.2.1) начинает выдавать данные о прогнозируемом значении амплитуды пе риодической составляющей тока короткого замыкания. б) в течение времени t2 терминал накапливает статистические данные о прогнозируемом значении амплитуды периодической составляющей тока ко роткого замыкания, что позволяет избежать ложного срабатывания терминала из-за случайных всплесков данной величины (например, из-за шумов в сигнале, поступающем в терминал). Величина t2 может быть минимальной, например равной длительности нескольких (2-3) выборок от АЦП терминала. в) после накопления достаточного количества данных для достоверного срабатывания (в течение времени t2), терминал, если значение амплитуды пе риодической составляющей тока короткого замыкания достаточно для сраба тывания токовой отсечки, т.е. если оно выше уставки срабатывания последней, подает сигнал скоростному коммутационному устройству на отключение; г) скоростное коммутационное устройство через свое время срабатывания t3 отключает защищаемый участок (развитие тока короткого замыкания после отключения на рисунке 3.2.2 не показано). Время ti определяется непосредственно алгоритмом и вычислительной мощностью процессора, который его будет исполнять. В экспериментах, проведенных автором, t] l,2MC. Время t2 при накоплении информации, например, от трех выборок АЦП, работающего со скоростью 5кГц, t2 0,6 мс. А Время Ц определяется непосредственно типом скоростного коммутационного устройства. Для силовых полупроводников это время исчисляется миллисекундами, в данном случае принято із 1мс.
Определение пересечения оси абсцисс кривой первичного тока при наличии ступеньки насыщения во вторичном токе
При проектировании микропроцессорного терминала токовой защиты, как правило, руководствуются техническим заданием (ТЗ), определяющим основное назначение проектируемого устройства. На основе ТЗ можно выделить следующие группы параметров и свойств, предписанных устройству: а) параметры, определяющие точность измерения и срабатывания устрой ства, б) параметры, определяющие скорость срабатывания устройства, в) параметры, определяющие характер реакции устройства на состояния контролируемого объекта г) параметры, определяющие характер взаимодействия с другими устрой ствами, являющимися частью одного комплекса защиты д) параметры, определяющие характер взаимодействия устройства с мак росистемой защиты, е) параметры определяющие характер взаимодействия устройства с об служивающим персоналом. На примере токовой защиты воздушной линии каждая из групп может регламентировать следующие опции: Параметры, определяющие точность измерения и срабатывания устрой-ства: - точность измерения тока в установившихся нормальном и аварийном режимах - точность измерения тока при наличии апериодической составляющей - дискретную точность уставок срабатывания по току Параметры, определяющие скорость срабатывания устройства: - минимальна выдержка времени между моментом аварии и реакцией устройства - дискретность уставок времени срабатывания - характер время-токовой зависимости срабатывания Параметры, определяющие характер реакции устройства на состояния контролируемого объекта: - способ реакции на аварию - сигнал/отключение, - вид выходных органов и их нагрузочные способности - наличие встроенных осциллографов, их объём памяти, - работоспособность устройства в аварийном режиме объекта Параметры, определяющие характер взаимодействия с другими устройст вами, являющимися частью одного комплекса защиты: - наличие управляющих дискретных выходов устройства - наличие управляющих дискретных входов устройства - наличие стандартных интерфейсов (RS232, RS485 и др.) и передаваемой по ним информации Параметры, определяющие характер взаимодействия устройства с макросистемой защиты: - интерфейсы управления с внешних диспетчерских пунктов - интерфейсы управления от макросистем защиты Параметры определяющие характер взаимодействия устройства с обслуживающим персоналом: - наличие управляющих и отображающих элементов на передней панели, - встроенные интерфейсы для обслуживания, - создание дополнительного оборудования реализации HMI (Human Machine Interface, человеко-машинный интерфейс) и его параметры, - создание компьютерных программ, позволяющих управлять устройством и отслеживать его состояния в необходимой степени. Для наиболее простой и наглядной организации устройства следует разбить его на функциональные блоки, каждый из которых будет отвечать за определённый спектр задач. Данное разбиение может быть как на физическом (выделение отдельных блоков, плат), так и на логическом (отдельные части программы одного микропроцессорного модуля) уровнях. Для микропроцессорного терминала защиты воздушной линии 6-10 кВ функциональная схема устройства может принять вид, показанный на рис. 3.2.1. Как видно из рисунка, блок имеет несколько входных и выходных сигналов, а именно: Входные сигналы: - контролируемый сигнал - ток после первичного трансформатора тока - сигнал управления от устройства HMI, - сигналы управляющих входов, - сигналы от стандартных интерфейсов Выходные сигналы: - сигнал управления выходными органами - сигналы управления устройствами HMI, - сигналы, передаваемые через стандартные интерфейсы. Блок контроля устадок срадатыданя и реализации бремя-токодых характеристик Блок упрабления быходными органами _і Выходные органы Центром обработки информации, поступающим от источника контролируемого сигнала - первичного трансформатора тока - является тракт «Блок первичной обработки информации»-«АЦП»-«Блок восстановления информации». Очевидно, что этот тракт является первостепенным по важности и надежности. Именно к нему предъявляются требования о точности измерения и срабатывания устройства. Назначения используемых в нем блоков следующие:
Блок первичной обработки информации служит для преобразования входного тока в напряжение, приведение его уровня до необходимого и фильтрации помех и ненужных гармонических составляющих сигнала (высокочастотный шум и пр.).
АЦП - служит для преобразования обработанного сигнала, предоставляемого в виде напряжения, в его двоичный экививалент. Блок восстановления информации - служит для обработки полученного от АЦП сигнала по алгоритму, предложенному в главе 3. Этот же блок дает команду на начало отсчёта блока контроля выдержки времени и на начало записи аварийного осциллографа. Блок контроля выдержки времени - таймер, регистрирующий время, прошедшее с момента регистрации аварии блоком восстановления информации. Блок контроля уставок срабатывания и реализации время-токовых характеристик - блок, непосредственно реализующий алгоритмы токовой отсечки и максимально-токовых защит. Этому блоку предоставляется информация от вышеперечисленных блоков о величине тока и времени его протекания. Блок управления выходными органами - блок подающий сигнал на выходные органы (выключатель), при отсутствии блокировок от внешних сигналов (Блок внешних взаимодействий).
Построение архитектуры устройства в соответствии с содержащимися группами параметров
В данном разделе графически представлены снятые временные зависимости следующих величин: i(t) - входной сигнал, содержащий искажения от трансформаторов тока; Is(t) - прогнозируемая амплитуда сигнала, согласно выражению (3.1.7); Данный алгоритм предполагает вычисление амплитуды периодической составляющей сигнала. На рисунках 5.2.2-5.2.9 представлены графические результаты обработки сигналов в случае различных вариантов первичных сигналов. Толстой линией показан вторичный искаженный сигнал, тонкой - результат вычисления алгоритма, Is(t).
Как видно из экспериментов, результат вычисления амплитуды периодической составляющей 1п, происходящего в процессе поступления данных и отображаемого с помощью кривой Is(t), отклоняется от результатов теоретического исследования не более, чем на 3,2%, причем основная причина отклонений - шумовые составляющие. Результирующая относительная погрешность восстановления амплитуды периодической составляющей амплитуды сигнала (а значит, точность срабатывания защиты) не превышает 4,6%. При сопоставлении результатов хорошо видно внешнее сходство графиков, представленных на рисунках 3.2.4-3.2.6 и 5.2.15 При сравнении результатов работы стандартного и усовершенствованного алгоритмов отчётливо видно, что во втором случае результаты вычисления величины 1п стабильнее, чем по алгоритмам, приведенным в гл. 1, что выражается в меньшей погрешности, а также стабильности и достоверности величины Is(t) на участках кривых, не подверженных искажениям.
Внедрение результатов исследований при разработке технических условий и создании промышленного образца микропроцессорной защиты воздушной ЛЭП 6-10кВ в научно-производственной компании «Ритм»
Результаты исследования, приведенные в данной диссертационной работе, применены при разработке серийного образца терминала микропроцессорной токовой защиты воздушной линии электропередачи 6-10кВ на базе ОАО «НІЖ Ритм», г.Краснодар. В результате сотрудничества был проведен ряд исследовательских работ, направленных на поиск оптимальных решений в поставленных задачах по разработке терминала токовой микропроцессорной защиты. В основу разработки были положены «Технические требования на разработку устройства микропроцессорной релейной защиты воздушных линий электропередач 6-10кВ». В результате совместной работы были проведены: мероприятия по разработке математического и алгоритмического оснащения защиты, оптимизации входных цепей; экспериментальные исследования применяемой компонентной базы, макетов составных частей защиты; физическое моделирование работы защищаемых объектов, различных режимов работы первичных трансформаторов тока в режиме насыщения; испытание опытного промышленного образца с положительны результатом (см. приложение Б.2.) Опытный промышленный образец терминала токовой релейной защиты воздушных линий электропередачи, изготовленный в ОАО «НПК Ритм» с использованием результатов диссертационной работы был удостоен бронзовой медали на VII Московском международном салоне исследований и инвестиций (5-8 февраля 2007 года). На момент завершения написания диссертационной работы образец находится в стадии доработки и предварительного тестирования. Участие автора в разработке промышленного образца подтверждено актом внедрения (приложение Б.2). 1. Современные подходы и возможности моделирования работы трансформаторов тока на ЭВМ позволяют создать программный комплекс для моделирования исследуемых сигналов от модели трансформатора тока. 2. Результаты экспериментов показали совпадение с теоретическими исследованиями с погрешностью, не превышающей 3,2%; а результирующая относительная погрешность восстановления амплитуды периодической составляющей не превысила 4,6%. 3. Положительные результаты исследований позволили применить предложенные методы в серийном производстве на базе ОАО НПК «Ритм» при разработке серийного образца токовой микропроцессорной защиты воздушной линии электропередач 6-10кВ.
