Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Вяткина Ольга Сергеевна

Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений
<
Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Вяткина Ольга Сергеевна. Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений : диссертация... кандидата технических наук : 05.14.02 Вологда, 2007 151 с. РГБ ОД, 61:07-5/2997

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ методов построения защит асинхронных электродвигателей от внутренних замыканий 9

1.1. Виды повреждений обмоток асинхронных электродвигателей 9

1.2. Анализ работы электромеханических защит в переходных режимах... 17

1.3. Методы контроля параметров асинхронных электродвигателей 23

1.4. Анализ известных алгоритмов защит от внутренних замыканий в обмотках асинхронных электродвигателей 26

1.4.1. Токовые защиты 26

1.4.2. Защита от витковых замыканий, основанная на сравнении фазных токов и напряжений 27

1.4.3. Защита от внутренних замыканий, основанная на контроле токов обратной последовательности 29

1.4.4. Защита от витковых замыканий, основанная на контроле магнитного потока с помощью кольцевого преобразователя 29

1.4.5. Защита от витковых замыканий, основанная на контроле намагничивающей силы с помощью индуктивных датчиков 32

1.5. Сравнительный анализ значений параметров схем замещения асинхронных электродвигателей в различных режимах работы 34

1.5.1. Математическое описание асинхронных электродвигателей для построения защиты 34

1.5.2. Параметры асинхронных электродвигателей в нормальных режимах работы 39

1.5.3. Параметры асинхронных электродвигателей при внутренних замыканиях 45

1.6. Требования к защитам электродвигателей от внутренних замыканий в

обмотках 49

Выводы: 50

2. Разработка нового метода выявления внутренних замыканий в обмотках асинхронных электродвигателей ..52

2.1. Общие принципы построения защиты 52

2.2. Определение параметров контролируемого электродвигателя методами решения обратных задач динамики 54

2.3. Выбор критерия близости объекта и модели и процедура настройки математической модели 58

2.4. Алгоритм работы устройства защиты 59

Выводы: 63

З. Практические алгоритмы и программы действия защиты 64

3.1. Требования к аппаратной базе защиты 64

3.2. Разработка управляющей программы 67

3.3. Пользовательский интерфейс 70

3.4. Оценка параметров исходной схемы замещения 72

3.5. Алгоритм определения момента возникновения переходного режима и начальной фазы тока 77

3.6. Оценка основных эксплуатационных параметров управляющей программы 79

Выводы: 81

4. Исследование защиты на физической модели контролируемого электродвигателя 82

4.1. Общие принципы физического моделирования повреждений в обмотках электродвигателей 82

4.2. Программа исследований 87

4.3. Преобразователи сигналов в установке для физического моделирования 90

4.4. Лабораторная установка 97

4.5. Анализ результатов физического моделирования 106

4.5.1. Представление результатов физического моделирования 106

4.5.2. Сравнительный анализ результатов физического и математического моделирования 109

Выводы: 116

Заключение 118

Список литературы

Введение к работе

Асинхронные электродвигатели составляют основу наиболее массовых приемников электрической энергии в современных электрических системах. Стремление максимально полно использовать их нагрузочные возможности в условиях все более динамичных и разнообразных режимов работы привело к повышению риска возникновения внутренних повреждений. Ежегодно 10-20% общего парка электродвигателей выходит из строя. Каждый день возникают несколько тысяч повреждений в электродвигателях, которые вызывают нарушения технологических процессов, создают опасные возмущения в электрических системах и приводят к угрожающему росту опасности их развития в крупные аварии с катастрофическими последствиями.

Традиционные средства релейной защиты электродвигателей развивались исторически параллельно с электромеханическими измерительными механизмами измерительных приборов на базе общей теории применительно к стационарным входным сигналам. Поэтому большинство алгоритмов традиционных защит основано на контроле интегральных (действующих или средних) значений токов и напряжений. Этот стационарный подход требует длительного наблюдения за процессами в аварийных ситуациях для принятия правильного решения о состоянии контролируемого объекта.

Дефицит времени, отводимого для выявления повреждений в современных электрических системах, вызывает необходимость выполнять анализ состояния контролируемого объекта в условиях не завершившихся переходных процессов. При этом требования к средствам защиты электродвигателей повышаются, и традиционные решения часто оказываются не приемлемыми. Требуется новый нестационарный подход к построению средств релейной защиты электродвигателей, основанный на представлении контролируемых объектов более точными математическими моделями, пригодными для реализации динамического контроля.

6 В этой связи совершенствование защит наиболее массовых приемников

электрической энергии в электрических системах на основе нового

нестационарного подхода играет важную роль в достижении высокой

надежности электроснабжения и представляет собой крупную и актуальную

научно-техническую задачу.

Цель работы - разработка новой защиты асинхронных электродвигателей от внутренних замыканий, обладающей новыми свойствами, повышающими чувствительность и эффективность действия в нестационарных условиях при внутренних повреждениях в обмотках.

Для достижения указанной цели решаются следующие задачи научного характера:

исследование переходных процессов в асинхронных электродвигателях

при нормальных режимах работы и внутренних замыканиях и оценка

изменения параметров в рассматриваемых режимах;

разработка уточненной математической модели контролируемого

электродвигателя, отображающей поведение объекта в переходных

режимах;

разработка алгоритма работы быстродействующей цифровой защиты

асинхронного электродвигателя от внутренних замыканий на основе

динамического контроля его параметров;

разработка управляющей программы, реализующей алгоритм работы

устройства защиты;

создание экспериментальной установки с физической моделью

электродвигателя и всестороннее экспериментальное исследование

процессов в контролируемых электродвигателях и разработанной защите.

В первой главе дан анализ современного состояния и тенденций развития методов и технических средств защиты электродвигателей от внутренних замыканий. Сформулированы требования к быстродействующим защитам, устанавливаемым на электродвигателях, для выявления внутренних повреждений. Показано, что для получения приемлемой для релейной защиты точности оценки состояния контролируемого объекта в переходных режимах

необходимо использование более точной математической модели, учитывающей динамические параметры. Проведен сравнительный анализ значений параметров схем замещения асинхронных машин. Оценены возможные диапазоны изменения параметров во всех режимах и выявлены отличительные особенности значений R-L - параметров, характеризующих нормальные и аварийные режимы. Это позволило доказать принципиальную возможность выявления внутренних замыканий в обмотках асинхронных машин по факту выхода эквивалентных значений R-L - параметров за пределы установленных допусков.

Во второй главе предложен новый метод выявления внутренних замыканий в обмотках асинхронных электродвигателей и разработан алгоритм действия защиты, в основу которого положен принцип работы самонастраивающейся модели контролируемого электродвигателя.

В соответствии с принятым нестационарным подходом, основой математической модели контролируемого асинхронного электродвигателя может служить схема замещения, содержащая R-L - параметры, приведенные к обмотке статора. Определение параметров осуществляется путем решения обратной задачи динамики с применением итерационных методов.

В третьей главе приведены результаты разработки управляющей программы для устройства защиты, реализующей разработанный алгоритм контроля R-L - параметров и выявление внутренних повреждений контролируемого объекта. Программа обладает приемлемым для релейной защиты быстродействием при достаточной степени адекватности модели и контролируемого электродвигателя. Она может использоваться в качестве самостоятельного программного обеспечения для промышленного компьютера, ориентированного на решение поставленной задачи, либо компилироваться в управляющую программу микроконтроллеров и выступать в качестве отдельного канала цифровой защиты асинхронного электродвигателя.

В четвертой главе рассмотрены результаты исследования разработанной защиты на физической модели контролируемого электродвигателя. Установка позволяет моделировать режим нормального пуска, режим холостого хода,

нагрузочные режимы с широким диапазоном изменения нагрузки контролируемого электродвигателя, междуфазные и витковые замыкания в его обмотках с различным числом замкнувшихся витков. Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность выполнения разработанной защитой всех основных функций, приемлемую точность работы, правомерность использования предложенных алгоритмов действия и допущений, принятых в процессе разработки.

В приложениях приведены осциллограммы токов и напряжений, полученные при исследованиях защиты на физической модели асинхронного электродвигателя, схемы алгоритма работы управляющей программы с элементами листинга программы, включающими основные процедуры программирования.

Виды повреждений обмоток асинхронных электродвигателей

Асинхронные электродвигатели общего применения мощностью от 0,025 до 400 кВт с номинальным напряжением до 1000 В выпускаются едиными сериями. В каждой серии имеется широчайший набор электродвигателей по номинальным мощностям, напряжениям питания и скоростям вращения вала. Машины одной серии выполняются для единых условий эксплуатации, имеют подобные конструкции и однотипные основные характеристики. Сегодня отечественная промышленность ориентирована на выпуск электродвигателей новой унифицированной серии АИ, но отдельные заводы продолжают выпуск машин предыдущей единой серии 4А.

Конструкции статоров, корпусов, подшипниковых щитов и общая компоновка машин обоих видов не имеют существенных различий. Статор машины серии АИ состоит из корпуса 1 и сердечника 2 с обмоткой 3. Корпус двигателя цельный, отлит из алюминиевого сплава. Внутри корпуса установлен сердечник статора, а снаружи к нему крепятся подшипниковые щиты 4 с входными отверстиями для воздуха 7 и воздухонаправляющими диффузорами 8, коробка выводов обмоток 5 и болт для подключения заземления 6. На боковой поверхности корпуса расположены жалюзи для выхода воздуха.

Все вращающиеся элементы двигателя крепятся к валу двигателя 9. Сердечник ротора 10 с обмоткой 11 и внутренние обоймы шариковых подшипников 12 напрессованы на вал. Лопатки вентилятора 13 отлиты вместе с обмоткой ротора.

Два подшипниковых щита обеспечивают фиксированное положение ротора относительно статора с равномерным воздушным зазором. Они крепятся к корпусу двигателя болтами, а наружные обоймы подшипников, на которых вращается ротор, устанавливаются в специальных гнездах.

Сердечники статора и ротора набираются из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Изоляция листов статора - лаковая, а ротора -окалина, образующаяся в процессе прокатки стали. В пазах сердечника статора и ротора размещены обмотки.

Обмотки короткозамкнутых роторов не имеют специальной корпусной изоляции. Их выполняют путем заливки пазов алюминием или его сплавами, причем одновременно отливают стержни обмоток, замыкающие кольца и вентиляционные лопатки. Форма пазов роторов выбирается в зависимости от требований к пусковым характеристикам двигателя.

Для получения улучшенных пусковых характеристик пазы выполняют глубокими (больше глубины проникновения магнитного поля, которую обычно принимают равной 15 мм) с сечением в виде фигур с уменьшенной площадью в верхней части (рис. 1.3, а, б, в). Роторы двигателей для тяжелых условий пуска выполняют с двойной беличьей клеткой (рис. 1.3, г). Здесь эффект вытеснения тока проявляется в еще большей степени.

Фазные роторы асинхронных машин имеют более сложную конструкцию. В пазах роторов укладывается обмотка со специальной корпусной и витковой изоляцией с тем же числом полюсов, что и обмотка статора.

Обмотка ротора соединяется в звезду и имеет три вывода, которые подключены к трем контактным кольцам, расположенным на выступающем конце вала и изолированным друг от друга. Через неподвижные прилегающие к контактным кольцам щетки в цепь обмотки ротора можно включать добавочные сопротивления или замыкать обмотку накоротко. Это позволяет получить большой пусковой момент и ограничить пусковой ток двигателя, а также обеспечить плавный пуск двигателя и регулировать частоту вращения ротора.

Конструкции обмоток статоров асинхронных машин весьма разнообразны и имеют определенные особенности в зависимости от мощности машин. Так, обмотки статоров двигателей мощностью до 15 кВт обычно

выполняются однослойными из круглого изолированного провода. Здесь в каждом пазу находятся проводники только одной фазы обмотки. Расположение проводников в пазу произвольно (рис. 1.4, а), они как бы всыпаны в паз. Отсюда произошло и название конструкции обмотки - «всыпная».

Изоляция между отдельными витками обеспечивается здесь за счет изоляционного покрытия проводников (лак, эмаль и т.п.). Все проводники изолированы от сердечника прокладкой, которая является корпусной изоляцией. Проводники закрепляются в пазу с помощью специального деревянного или пластмассового клина.

В лобовых частях катушки разных фаз могут соприкасаться и их дополнительно изолируют специальными прокладками различной формы. Эти прокладки выполняют роль междуфазной изоляции.

Обмотки статоров машин мощностью от 15 кВт до 100 кВт, как правило, двухслойные и изготавливаются из круглого провода. В машинах большей мощности для двухслойных обмоток используют прямоугольные проводники, которые укладывают в полуоткрытые пазы (рис. 1.4, б). Эти обмотки могут выполняться как с диаметральным, так и с укороченным шагом, что способствует их широкому применению. При диаметральном шаге в каждом из пазов расположены верхние и нижние стороны катушек одной фазы. В обмотках с укороченным шагом имеются пазы, в которых размещаются стороны катушек, принадлежащие разным фазам. Поэтому в двухслойных обмотках между нижней и верхней сторонами катушек обязательно устанавливается изолирующая прокладка, которая должна выдерживать полное номинальное напряжение машины.

Сравнительный анализ значений параметров схем замещения асинхронных электродвигателей в различных режимах работы

Внутренние повреждения, возникающие в электродвигателе, приводят к изменению его параметров и, следовательно, вызывают изменение режима. Переход электродвигателя в новый режим неизбежно сопровождается переходным процессом (учитывая наличие реактивных и активных параметров), характер которого определяется его активными и реактивными параметрами и степенью изменения режима.

Оценка значений параметров асинхронных машин в режимах нормального пуска, холостого хода, номинальной нагрузки при витковых и междуфазных замыканиях в обмотках статора, позволит оценить возможные диапазоны изменения R-L параметров во всех режимах и доказать принципиальную возможность выявления внутренних замыканий в обмотках асинхронных машин по факту выхода значений R-L - параметров за пределы установленных допусков.

Идеализированную трехфазную асинхронную машину, используя общепринятые допущения (машина не насыщена; потерь в стали нет; фазные обмотки симметричны и сдвинуты на 120 электрических градусов; магнитодвижущие силы распределены вдоль окружности воздушного зазора по синусоидальному закону; зазор равномерный; ротор симметричный; обмотки представлены сосредоточенными параметрами) [31, 32] обычно представляют как систему магнитно-связанных обмоток, расположенных на статоре и роторе (рис. 1.11).

Здесь UA, Щ, uc - мгновенные значения падения напряжения на соответствующих фазах обмотки статора; /А, /в, z c - мгновенные значения токов в фазах обмотки статора; R\, RB, RC - активные сопротивления обмотки статора; щ, щ, у/с - потокосцепления обмотки статора; ил, щ, щ - мгновенные значения напряжений в фазах обмотки ротора; z a, 4, z c - мгновенные значения токов в фазах обмотки ротора; у/а, щ , у/с - потокосцепления обмотки ротора; Ra, Rb, Rc - активные сопротивления обмотки ротора; Мвр иМс- вращающий момент и момент сопротивления движению, соответственно; J - момент инерции ротора; Q - угловая частота ротора.

Потокосцепления обмоток статора и ротора выражаются через токи фаз и соответствующие индуктивности. Например, для фазы А статора: Wk = к1к + A\BZB + AC C + + kJa + АмА + LAJC + А\кз кз для фазы а ротора +AiA A + Аів в + AiCZC + Аш » где LA - общая индуктивность фазы А статора (главная индуктивность фазы и индуктивность рассеяния); La - общая индуктивность фазы а ротора; ZAB, LAC -взаимные индуктивности между фазами статора; Z,ab) Lac - взаимные индуктивности между фазами ротора; LAa, LAb, LAc, L , L&, Lac - взаимные индуктивности между фазами статора и ротора; ЬАкз и 1акз - взаимная индуктивность короткозамкнутого контура в обмотке статора и в обмотке ротора, возникающая в случае внутреннего повреждения; i - мгновенное значение тока в короткозамкнутом контуре.

Наибольший интерес для целей релейной защиты представляют общие эквивалентные входные индуктивности контролируемого электродвигателя относительно его зажимов, т.к. они доступны для измерения косвенными методами и содержат информацию о состоянии электродвигателя.

Главные индуктивности фазы статора LA и ротора La определяются геометрическими размерами зазора (/s, т, S, к), магнитными свойствами среды зазора (/А)) и обмоточными данными обмотки статора (рт, w\, к0{) и обмотки ротора(рт, w 2, ког), соответственно: ід= = і (№Л)2г/8. 2 v г 01/ с-7 іА рхп 8кь h Р,л 8кь

Отсюда следует, что при возникновении витковых замыканий, сопровождающихся уменьшением числа витков, главные фазные индуктивности поврежденной обмотки уменьшаются.

Междуфазные и однофазные короткие замыкания на выводах обмотки статора приводят к практически полному ее шунтированию, а следовательно и к шунтированию параметров. При этом активное сопротивление и главная индуктивность поврежденных фаз электродвигателя много меньше соответствующих параметров в нормальных режимах.

Взаимная индуктивность, например между фазами А и В статора LAB: VAB VAA m т LAB= — = ——cosaAB=LAcosaAB, A A где «AB - электрический угол между осями фаз статора; ААт и Ав - значения потокосцеплений фаз обмотки статора.

Определение параметров контролируемого электродвигателя методами решения обратных задач динамики

Метод построения защиты основан на допусковом контроле эквивалентных R-L - параметров электродвигателя, определяемых с помощью самонастраивающейся программной математической модели электродвигателя. Для настройки модели используются текущие измерения доступных для измерения параметров (сигналов) контролируемого объекта.

В соответствии с принятым нестационарным подходом, основой математической модели каждой фазы контролируемого асинхронного электродвигателя может служить эквивалентный R-L двухполюсник, параметры которого приведены к обмотке статора (рис.2.1). На рисунке приняты следующие обозначения: М - контролируемый электродвигатель; ТА и TV -измерительные трансформаторы тока и напряжения, соответственно; Ес и Q -э.д.с. источника питания и выключатель, соответственно; uu(t) и iM(t) -напряжение и ток модели контролируемого электродвигателя; u№{i) и im(t) -напряжение и ток контролируемого электродвигателя; Яж и Ьж - эквивалентные входные активное сопротивление и индуктивность электродвигателя относительно зажимов обмотки статора.

Система настройки параметров модели - это программно-аппаратный комплекс, который обеспечивает подбор параметров математической модели так, чтобы ток модели совпадал с током контролируемого электродвигателя (в соответствующем масштабе и с определенной степенью близости).

Процессы в контролируемом электродвигателе описываются дифференциальными уравнениями, коэффициенты которого - есть параметры электродвигателя. Значения этих параметров, в соответствии с допусковым принципом, позволяют судить о состоянии контролируемого электродвигателя. Выход значений контролируемых параметров за пределы допустимых означает, что в электродвигателе возникло повреждение.

Задача измерительной части защиты заключается в подборе значений коэффициентов дифференциального уравнения, при которых модель адекватна контролируемому объекту. Таким образом, параметры объекта становятся доступными для измерений и контроля в модели объекта.

Применительно к общей функциональной схеме защиты, которая показана на рис.2.2, процесс действия защиты можно представить так. Здесь входное воздействие X (вектор входных сигналов) поступает на объект D и одновременно на идентификатор: компьютерную управляющую программу. Выходной сигнал YD (вектор выходных сигналов) объекта D также подается на идентификатор. Выходная величина объекта YD зависит как от входного воздействия X и недоступной для измерения помехи G, так и от вектора собственных R-L - параметров. В самом идентификаторе имеется модель М объекта (компьютерная программа), выходной сигнал которой обозначен YM (вектор выходных сигналов модели). Задачей идентификатора является такая настройка параметров модели, чтобы сигналы 7D и FM различались по некоторому выбранному критерию наименьшим образом. При этом параметры модели (коэффициенты дифференциального уравнения) соответствуют параметрам объекта наилучшим образом и их значения можно сравнивать с допустимыми для выявления факта возникновения повреждения.

Для поиска параметров, обеспечивающих адекватность модели и контролируемого объекта, можно применить математический аппарат решения обратных задач динамики [42].

Определение метода решения поставленной задачи связано с понятием корректности задачи [42, 43]. Задачу принять считать корректно поставленной если: 1. Решение задачи существует. 2. Это решение единственно. 3. Решение задачи зависит непрерывно от входных данных. Предполагается, что разрабатываемый метод будет обеспечивать выполнение первых двух условий, иначе сама задача теряет смысл.

Однако особое значение имеет третье условие корректности, которое обеспечивает малость изменений решения при малом изменении входных данных. Входными данными выступают напряжения и токи контролируемого асинхронного электродвигателя, которые непрерывно измеряются, отображаются в виде осциллограмм и могут считаться непрерывными функциями. Следовательно, третье условие выполняется, и поставленную задачу можно рассматривать как корректную.

Для решения обратных корректных задач используются различные подходы [44-46], но во всех основное внимание уделяется разностным аппроксимациям [47]. Формулируется сеточная задача. На основе оценок устойчивости сеточного решения (метод прогонки, метод Гаусса) устанавливается сходимость приближенного решения.

Широко используются также итерационные методы и вариационные методы итерационного типа, основное достоинство которых состоит в том, что они являются универсальными и эффективными, так как позволяют находить приближенное решение ряда задач и при выполнении требуют несложных и вполне осуществимых вычислений.

Учитывая реальные соотношения параметров электродвигателей (рис. 1.11) и возможность эквивалентирования, контролируемый электродвигатель для целей релейной защиты можно представить последовательной электрической R-L цепью, где R3K, Ьж - эквивалентные входные активное сопротивление и индуктивность электродвигателя относительно зажимов обмотки статора.

Алгоритм определения момента возникновения переходного режима и начальной фазы тока

Задачи определения момента возникновения переходного режима по осциллограммам с конечным числом выборок может быть решена несколькими способами [66, 67].

Наиболее простой из них - это определение времени по уровню токов. При этом осуществляется контроль максимальных мгновенных значений токов в установившемся режиме. Момент возрастания тока на заранее определенную величину считается моментом возникновения переходного процесса. Ошибка в оценке момента возникновения переходного режима здесь может достигать 1/4 периода контролируемого сигнала.

Более точный (но более сложный для реализации) метод основан на контроле производной контролируемого сигнала. При этом под производной понимается мгновенная скорость изменения переменной величины и определяется следующим выражением [66, 67]:

Таким образом, значение /( ) производной функции/ в точке х - это предел отношения приращения функции A/(JC,AX), соответствующего смещению Ах от точки х, к приращению Ах аргумента х, когда Ах стремится к нулю. Момент значительного (резкого) изменения производной можно считать моментом возникновения переходного режима.

При дискретном (точечном) представлении осциллограмм можно воспользоваться другим определением производной функции. Уравнение прямой, которая наилучшим образом приближает кривую у = /(х)в окрестности точки (хо,/(хо)), записывается следующим образом: У = /(х0) + /\х0)(х-х0).

С этой точки зрения значение производной в некоторой точке есть тангенс угла наклона касательной в этой точке к оси абсцисс.

Суть этого метода заключается в непрерывном контроле за значением производной или угла наклона касательной. Моменту превышения контролируемой величиной заранее определенного значения соответствует момент возникновения переходного режима.

Применение этого метода не всегда корректно, так как изменение производной и угла наклона касательной может значительно изменяться в широких пределах из-за наличия шумов и помех.

Наиболее приемлемый для реализации способ заключается в следующем.

Общий сигнал тока поврежденной фазы фильтруется с целью подавления помех. Определяется амплитуда тока в установившемся режиме (1т). Строится кривая, дублирующая исходную форму анализируемого тока в предшествующем установившемся режиме по формуле (рис.3.6): i{t) = Im-sm(wt+(p). Исходная кривая тока поврежденной фазы совмещается с дублирующей. Происходит непрерывное сравнение мгновенных значений токов в обеих кривых. Таким образом сравниваются два сигнала. В случае расхождения кривых (например, на Аі=8%ін) считается, что возник переходный режим и этому моменту времени присваивается значение Ю. Полученное значение увязывается с массивами данных, содержащих мгновенные значения токов и напряжений в поврежденной фазе и используется в дальнейших расчетах.

Начальная фаза переходного процесса определяется величиной смещения гармонической функции относительно начала координат (рис.3.7). В данном случае за начало координат выбирается точка с координатами [tO; u(tO)]. Так как уравнение модели представляет собой косинусоидальную функцию, то целесообразно и массив напряжения представить в виде косинусоидальной функции. С учетом принятых утверждений начальная фаза измеряется абсциссой положительного максимума. На рис. 3.7,а представлена осциллограмма с отрицательным значением начальной фазы, а на рис. 3.7, 6-е положительным.

Управляющая программа должна работать в тех временных интервалах, которые установлены требованиями к релейной защите электрических систем. Иными словами, продолжительность вычислительных операций (реакции компьютерной системы) не должна превышать определенный интервал. Следовательно, при разработке программы необходимо найти компромисс

между количеством выполняемых по программе операций (а это связано с точностью и сложностью алгоритма) и быстротой вычислений. В свою очередь, быстрота вычислений определяется, в основном, возможностями имеющихся вычислительных средств. Для современных компьютеров и специализированных микропроцессорных устройств определяющими быстроту вычислений показателями являются разрядность и тактовая частота процессора и объемы запоминающих устройств [68]. Точное определение времени выполнения программы, содержащей множество циклов, является весьма трудоемкой задачей, которая усложняется еще и тем, что программа подготовлена на языке высокого уровня и перевод ее на процессорный уровень осуществляется в несколько этапов. Приемлемые результаты можно получить путем тестирования.

Похожие диссертации на Цифровая защита асинхронных электродвигателей от внутренних повреждений