Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ традиционных методов эквив алентирования электрических систем
1.1. Анализ причин изменения параметров отдельных элементов электрических систем в процессе эксплуатации 8
1.2. Анализ свойств традиционных методов определения параметров отдельных элементов электрической системы 10
1.2.1. Идентификация параметров электрических систем 10
1.2.2. Определение параметров схем замещения силовых трансформаторов 13
1.2.3. Определение параметров схем замещения линий электропередачи 24
2. Алгоритмы идентификации параметров схем замещения электрических систем по данным регистраторов аварийных процессов
2.1. Методика идентификации параметров схем замещения электрических систем 28
2.2. Определение параметров трансформаторов на основе данных, зафиксированных цифровыми регистраторами аварийных процессов 41
2.3. Определение параметров линий электропередачи на основе данных, зафиксированных цифровыми регистраторами аварийных процессов 49
2.4. Определение эквивалентных параметров схем замещения электрических систем 55
3. Разработка методов практической идентификации параметров трансформаторов, автотрансформаторов и линий электропередачи
3.1. Идентификация параметров схем замещения двухобмоточных трансформаторов 58
3.2. Идентификация параметров схем замещения трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов 63
3.3. Идентификация параметров схем замещения автотрансформаторов с регулировочными трансформаторами 69
3.3.1. Автотрансформаторы с вольтодобавочными трансформаторами 69
3.3.2. Автотрансформатор с регулировочным трансформатором на стороне низкого напряжения 77
3.3.3 Трансформаторы с линейным регулировочным трансформатором 80
3.4. Особенности идентификации параметров трансформаторов с РПН 82
3.5. Идентификация параметров линий электропередачи 93
3.5.1. Идентификация параметров линий электропередачи по данным одностороннего измерения параметров аварийных режимов 93
3.5.2. Идентификация параметров линий электропередачи по данным двухстороннего измерения параметров аварийных режимов 116
4. Обобщение результатов расчетных и натурных исследований
4.1. Исследование метрологических возможностей методов идентификации 129
4.2. Прохождение сигналов релейной защиты через электромагнитные трансформаторы тока и напряжения 131
4.3. Оценка достоверности параметров схем замещения трансформаторов, полученных вновь разработанными методами 148
4.4. Оценка достоверности параметров схем замещения линий электропередачи, полученных вновь разработанными методами 151
Заключение 161
Список литературы 163
Приложения 169
- Определение параметров схем замещения силовых трансформаторов
- Определение параметров трансформаторов на основе данных, зафиксированных цифровыми регистраторами аварийных процессов
- Автотрансформатор с регулировочным трансформатором на стороне низкого напряжения
- Прохождение сигналов релейной защиты через электромагнитные трансформаторы тока и напряжения
Введение к работе
Решение технологических задач управления режимами электрических систем зависит от качества и объема- информации о параметрах функционирования энергосистемы. В качестве информационной базы обычно используются модели электрической системы, состоящие из схем замещения элементов системы. Параметры электрической системы неизбежно изменяются в процессе эксплуатации под влиянием различных факторов. Эти изменения невозможно учесть при расчете режимов на основе существующих моделей электроэнергетических объектов. В связи с этим актуальной становится задача определения параметров схем замещения электрических систем на основе информации, полученной от объектов систем в процессе эксплуатации.
Параметры элементов схем замещения, применяемых в эксплуатации моделей, в большинстве случаев определяют по справочным и паспортным данным и считают их неизменными. От степени соответствия параметров схем замещения техническим и конструктивным характеристикам реальных объектов зависит точность расчета нормальных и аварийных режимов, выбора уставок средств релейной защиты и автоматики, определения места повреждения (ОМП) линий электропередачи.
Отсутствие единого подхода к проблеме информационного обеспечения задач управления в условиях неполноты и неоднородности данных об электрическом режиме системы и параметрах схемы замещения привело к тому, что существующие методы формирования данных для различных задач не согласованы, ориентированы на решение отдельных задач и не всегда обеспечивают соответствие параметров модели состоянию объекта управления.
Формирование параметров и характеристик элементов схемы замещения системы является актуальной задачей развития информационного обеспечения задач управления режимами электрической системы.
Применение цифровых регистраторов аварийных процессов в энергосистемах позволило создать содержательные многочисленные информационные базы данных по переходным процессам при коротких замыканиях и других технологических нарушениях. Это открывает широкие возможности для сопровождения моделей контролируемых объектов с целью уточнения представлений об их параметрах ,и структуре, а, следовательно,
повышения надежности работы энергосистемы в целом. При этом не требуется специального вмешательства в ход технологического процесса или вывода из работы исследуемого элемента энергосистемы, в отличие от методов, основанных на результатах опыта короткого замыкания.
Программное обеспечение регистраторов позволяет получать синхронизированные мгновенные и действующие значения фазных токов и напряжений на линии электропередачи и выводах трансформатора, которые могут быть преобразованы в систему симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей- Используя эти данные можно идентифицировать параметры схем замещения линий и трансформаторов в базисе симметричных составляющих.
В настоящее время оснащение электрических сетей микроэлектронными средствами регистрации аварийных процессов позволяет осуществлять непрерывный контроль параметров режима электрической сети.
Важнейшее условие допустимости применения информации, зафиксированной регистраторами, для моделирования процессов в электрических сетях - это достоверность исходных данных. Этим условием определяются требования к техническим средствам тракта преобразования сигналов, который содержит, как правило, три основных элемента: измерительный трансформатор, линию связи и регистрирующее устройство. Главное из требований - неискажающая передача сигналов от объекта до регистрирующего устройства. Погрешности и искажения сигналов определяются статическими и динамическими характеристиками средств преобразования сигналов.
Статические характеристики преобразователей сигналов, как правило, известны и содержатся в документации, предоставляемой их изготовителями. Динамические же характеристики преобразователей в подавляющем большинстве случаев не определяются их изготовителями и не могут быть предоставлены пользователям. Так, например, погрешности трансформаторов тока и напряжения определяются и регламентируются применительно к стационарным режимам работы - токовая, угловая и полная погрешности.
Таким образом, основная цель настоящей работы заключается в разработке и реализации методик определения и формирования параметров схем замещения линий электропередачи, трансформаторов и
6 автотрансформаторов напряжением 110-220 кВ на основе первичных
данных о параметрах электрического режима системы в реальном времени.
Информационной базой для методик являются файлы осциллограмм
аварийных процессов, записанные цифровыми регистраторами в нормальных
и аварийных режимах.
Для достижения поставленной цели в диссертации решаются
следующие задачи:
1. Разработка алгоритмов идентификации параметров схем замещения
элементов электрических сетей по известным значениям токов и
напряжений, зафиксированных регистраторами аварийных процессов в
различных режимах работы электрических сетей.
2. Разработка методов идентификации параметров схем замещения силовых
трансформаторов, автотрансформаторов и линий электропередачи по данным
измерений параметров режимов внешних коротких замыканий.
Разработка методов идентификации параметров схем замещения линий электропередачи по данным односторонних и двухсторонних измерений параметров режимов, при коротких замыканиях на линиях электропередачи.
Исследование метрологических свойств разработанных методов идентификации параметров электрических систем. Оценка влияния погрешности трансформаторов тока и напряжения на результат определения параметров схем замещения трансформаторов и линий электропередачи на основе информации, зафиксированной регистраторами аварийных процессов.
Первая глава диссертационной работы посвящена анализу существующих методов определения параметров схем замещения электрических систем. Отмечены недостатки этих методов и отражены причины изменения параметров отдельных элементов электрических систем в процессе эксплуатации.
Во второй главе рассмотрены новые аналитические решения задачи идентификации, разработаны алгоритмы идентификации параметров схем замещения силовых трансформаторов и линий электропередачи по данным регистраторов аварийных процессов, обеспечивающих высокую степень адекватности реальных электрических систем и их математических моделей.
В третьей главе представлены практические методы идентификации параметров схем замещения трансформаторов, автотрансформаторов и линий электропередачи. Получены аналитические решения для определения сопротивлений трансформаторов и автотрансформаторов при произвольном
положении устройства регулирования напряжения на основе данных цифровых регистраторов аварийных процессов.
В четвертой главе, с целью проверки теоретических положений работы, проведено обобщение результатов расчетных и натурных исследований предложенных методов идентификации. Оценены метрологические показатели измерительных трансформаторов тока и напряжения, используемых для целей регистрации. Проведено исследование методов идентификации по данным расчетов и экспериментов на действующих объектах электрической системы.
Определение параметров схем замещения силовых трансформаторов
Любые процессы и явления характериуются множественностью внутренних связей и внешних воздействий. Поэтому, прежде чем исследовать математическими методами реальные процессы, необходимо их систематизировать и выделить основные принципы, позволяющие предварительно определить протекание этих процесов. Как правило, необходимо не только описать соотношения между важнейшими переменными системы, а создать математическую модель, то есть формализованное математическое описание изучаемого явления. При аналитическом исследовании имеют дело не с реальным объектом, а с некоторой его моделью, которая в той или иной степени отражает свойства реального объекта.
Построение математической модели, отображающей соответствие между выходными и входными параметрами системы называют идентификацией объекта. При наличии на входе системы переменной X, а на выходе Y математической моделью системы является оператор А, причем Y=AX. Таким образом, оператор А представляет собой закон преобразования заданного параметра X, в результате воздействия которого на выходе модели формируется параметр Y, являющийся условно адекватным отображением выходного параметра Y исследуемой системы [8].
При такой постановке задача идентификации распадается на два этапа. На первом этапе на основе априорной информации определяется вид оператора А, а также входные и выходные координаты объекта и их взаимные связи, в результате чего раскрывается структура изучаемого объекта. На втором этапе задача идентификации сводится к определению (уточнению) параметров выбранного объекта.
Для получения математической модели объектов возможны два подхода. Во-первых, использованием теоретических методов получения математического описания. Эти методы позволяют оценить влияние конструктивных параметров объекта на его динамические свойства, но вместе с тем они требуют наличия априорной информации о процессе, получение которой является сложной задачей, поскольку структура и параметры систем весьма сложны и изменяются случайным образом в реальных условиях функционирования. В основе второго подхода лежат экспериментальные методы идентификации.
Идентифицируемые объекты классифицируют по составу априорной информации, по способу описания объекта, по способу получения измерительной информации, по методу обработки экспериментальных данных и критерию адекватности [9].
Элементы электрической системы по составу априорной информации относятся к объектам, для которых известны уравнения состояния. В этом случае задача идентификации сводится к уточнению начальных значений параметров, входящих в уравнения. Для определения этих параметров могут использоваться данные, полученные в результате пассивных и активных экспериментов. Обработка экспериментальных данных может проводиться адаптивными и неадаптивными методами.
Математическая модель электрической системы, используемая для управления ее режимами, обычно представляет собой систему уравнений узловых напряжений, записанных в форме баланса токов или в форме баланса мощностей. Формирование такой модели электроэнергетической системы требует наличия двух групп данных. К первой группе относятся данные, характеризующие конфигурацию схемы системы, а также значения параметров схем замещения элементов системы. Эта группа данных мало изменяется во времени и в процессе эсплуатации. Вторая группа данных содержит параметры режима. Значения данных этой группы изменяются во времени и характеризуют состояние системы в данный момент времени.
Таким образом, электрическую систему и ее отдельные элементы можно отнести к объектам, для которых описывающие их уравнения являются известными.
При решении задач управления режимами электроэнергетической системы требуются достаточно точные значения параметров трансформаторов и ЛЭП, которым свойственна некоторая степень неопределенности. Помимо уточнения (экспериментального определения) фактических параметров трансформаторов и ЛЭП, важной практической задачей является определение степени влияния погрешностей измерения каждого из параметров режима на значения коэффициента трансформации и сопротивлений трансформатора, а также на значения сопротивлений и проводимостей линии электропередачи.
Широкое распространение в энергосистеме регистраторов аварийных процессов позволяет измерять параметры нормальных и аварийных режимов. Основное применение регистраторов - это запись аварийных режимов для последующего анализа процессов в линиях и трансформаторах, поведения релейной защиты и автоматики, определения места повреждения на линиях эектропередачи [10,11,68,82]. К регистрируемым параметрам режимов относятся: фазные токи и напряжения; их симетричные составляющие или их линейные комбинации; отношения напряжений, токов или различных линейных комбинаций. Класс точности современных цифровых регистраторов находится на уровне 0,2 и 0,5, что позволяет использовать их в системах учета электроэнергии. Применение регистраторов аварийных процессов в энергосистеме позволило создать значительные массивы данных по переходным процессам при коротких замыканиях и других технологических нарушениях [12,36]. Известными регистраторами являются «Бреслер», «Парма», «Блэкбокс», «Нева».
Точность регистрации параметров режимов зависит от технических характеристик самих регистрирующих устройств. В настоящее время к регистраторам предъявляются следующие требования: они должны обеспечивать запись всех фазных напряжений и токов в течение не менее 40 мс до и 60 мс после аварии при использовании 8.. 16 разрядного аналогово-цифрового преобразователя и частоте дискретизации не менее 600 Гц.
Новые технические средства, внедряемые в электроэнергетическую систему, позволяют решать задачу определения параметров элементов схемы замещения непосредственно из измерений параметров электрического режима в темпе формирования необходимых для этого данных. Таким образом, решение задачи возможно при полном контроле токов и напряжений во всех узлах электрической системы. Отсутствие регистраторов аварийных процессов в каждом узле электрической системы не позволяет решить задачу в общем виде в настоящее время. При этом актуальной остается задача уточнения параметров тех элементов энергосистемы, на входы и выходы которых установлены регистраторы.
В настоящей диссертации рассматриваются вопросы идентификации параметров схем замещения линий электропередачи, трансформаторов и автотрансформаторов. Основным достоинством предлагаемого подхода является то, что не требуется организовывать специальные опыты короткого замыкания на линиях электропередачи или вблизи трансформаторов. Для уточнения параметров схем замещения указанных объектов энергосистемы достаточно использовать данные от регистраторов аварийных процессов, зафиксированные в нормальных и аварийных режимах работы энергосистемы.
Определение параметров трансформаторов на основе данных, зафиксированных цифровыми регистраторами аварийных процессов
Создание математической модели, адекватной действующей электрической системе, является важной эксплуатационной задачей, имеющей большой экономический и технический эффект. Существующие возможности выполнения измерений параметров режимов в системе с помощью регистраторов аварийных процессов позволяют разработать новые методы идентификации параметров схем замещения.
При известной структуре электрической системы уравнения связи между входными и выходными переменными для ее элементов известны, и задача идентификации сводится к определению параметров схем замещения. Идентификацию параметров модели можно производить на основе измеренных значений токов и напряжений. При этом качество идентификации проверяется путем сопоставления реализаций, вычисленных по модели электрической системы, с реализациями, полученными с объектов [24,46]. Под реализациями здесь следует понимать значения токов и напряжений, зафиксированных в момент короткого замыкания на объекте элекрической системы или рассчитанных по параметрам ее модели.
Пусть существует некоторая система С і источников и потребителей электроэнергии, силовых трансформаторов и линий электропередачи, связанных взаимоиндукцией. Предположим, что в этой системе в точке с координатой xf происходит повреждение установленного вида. В подсистеме С2 системы С], оснащенной средствами регистрации параметров аварийных режимов и охватывающей их зону чувствительности к данному повреждению, измеряется множество комплексных значений параметров режимов Сї (в том числе токов и напряжений). В Сз могут входить значения параметров режимов, которые реально можно получить с помощью регистраторов.
Системе С) и подсистеме Сг соответствуют их математические модели М и М2, учитывающие топологию системы в момент короткого замыкания, причем МгєМі, а оставшаяся часть системы М[ может быть эквивалентирована и представлена в виде модели N таким образом, что Модель N может быть представлена как в виде источников ЭДС, так и в виде задающих токов, значения которых можно принимать равными измеренными регистраторами. Формирование модели N производится по данным цифровых регистраторов, установленных на границе зоны их чувствительности к данному короткому . замыканию. При этом нет ограничений к виду схем замещения линий электропередачи и силовых трансформаторов и их параметрам.
Изменяя параметры схемы замещения модели М2 можно получить множество расчетных значений параметров режимов Мз, соответствующее множеству С3. Количество множеств М3 будет равно количеству операций по корректированию набора параметров . Из серии расчетных показаний выбирают те, которые наилучшим образом соответствуют показаниям реальных регистраторов. Те параметры , которые обеспечивают это наилучшее соответствие являются действительными.
При такой постановке задачи входным воздействием на объект и модель является координата Xf повреждения установленного вида, а основным критерием близости параметров модели и реального объекта являются значения тока и напряжения. Структурную схему идентификации можно представить в виде, изображенном на рис. 2.1, где параметры Xf и Сз являются исходными данными для идентификации.
Совпадение параметров режима Мз, рассчитанных по программе расчета режима (например, режима короткого замыкания) и параметров Сз, зафиксированных цифровым регистратором, позволяет судить о корректно заданных параметрах модели М2. В противном случае можно сделать вывод о необходимости уточнения параметров схемы замещения того или иного объекта электрической системы где (,)-целевая функция, минимум которой требуется определить; Р(Мз),?(Сз) - некоторые функции расчетных и измеренных значений параметров режимов соответственно, на основе которой можно осуществить поиск параметров ,; f- некоторая функция, обеспечивающая оптимальный поиск параметров ,; - результат оценки параметров по массиву измерений Сз; yfCj) - функция, представляющая собой вектор аналитических решений задачи идентификации параметров схем замещения отдельных элементов электрической системы. ветвей, включая поврежденную. Заданному месту повреждения может соответствовать множество токов и напряжений по концам ветвей, но отношение одноименных величин будет неизменным [25]. Поэтому функции Р( МзЛР(Сз, представляются в виде отношения измеренных и расчетных величин в начале ветви, а также измеренных и расчетных величин в конце ветви, причем описывающих как линии электропередачи, так и силовые трансформаторы. Во-вторых, после окончания расчета по функции f расчетные и фактические значения токов и напряжений, взятые по концам ветвей модели М2т должны совпадать. Несовпадение значений вызывается погрешностью задания места короткого замыкания, параметров примыкающих систем N, погрешностью в показаниях регистраторов и неизвестным в общем случае значением переходного сопротивления в месте повреждения. Погрешность задания места короткого замыкания и погрешности регистраторов являются погрешностью расчета. Погрешности от влияния переходного сопротивления и параметров примыкающих систем N могут быть устранены расчетным путем. Так как речь идет о погрешностях, то целесообразно функцию f представить в виде суммы квадратов разности измеренных и расчетных отношений. С учетом сформулированных требований критерием для оценки параметров всей модели электрической системы является выражение [25]: где Іиі.Іир фактические токи, зафиксированные в ветвях і и j; tpjjpj-расчетные токи модели М2 этих же ветвей; п — число регистраторов из Сї? измерявших токи при коротком замыкании; цк Щ фактические напряжения, зафиксированные в узлах к и q; Upk Upq- расчетные напряжения модели М2 этих же узлов; m - число регистраторов из С3, измерявших напряжения при коротком замыкании. Анализ формулы (2.2) позволяет выявить следующие достоинства предложенной методики. Во-первых, методика не привязана к конкретным формулам определения параметров схем замещения отдельных элементов, следовательно, она применима к схемам замещения электрических систем произвольной сложности. Во-вторых, сами схемы замещения объектов электрической системы могут быть представлены в произвольном виде в комплексных параметрах, включающих активные сопротивления, емкостную проводимость и другие уточнения. В-третьих, количество показаний регистраторов, участвующих в расчете, ограничивается лишь практическими трудностями, связанными с получением информации в данной аварийной ситуации.
Таким образом, степень близости модели и электрической системы определяется по значению F(,). По мере приближения параметров модели к параметрам электрической системы ошибка в значениях параметров стремится к нулю, что приводит к убыванию функционала.
В некоторых случаях допускается находить минимум абсолютного значения функции (2.2). Такой подход был применен для визуализации результатов идентификации сопротивления однородной линии по данным металлического трехфазного короткого замыкания на ней. Трехмерный график зависимости функции F от активных R и индуктивных X параметров этой линии показан на рис. 2.2. Минимум (ноль) этой функции соответствует единственно правильной комбинации параметров линии при условии, что остальные параметры модели электрической системы точны.
Автотрансформатор с регулировочным трансформатором на стороне низкого напряжения
Уточнение параметров линий электропередачи, как и силовых трансформаторов, возможно на основе теории многополюсников. Однако при коротких замыканиях на линиях электропередачи кроме зафиксированных параметров режимов появляется возможность использования дополнительной информации - расстояния от регистрирующего устройства до места короткого замыкания. Это расстояние определяется по факту случившегося короткого замыкания на линии и сообщается оперативно-выездной бригадой, обнаружившей место аварии. Кроме того, использование теории многополюсников для уточнения параметров линии электропередачи может ограничиваться ситуацией, когда короткое замыкание сопровождается лишь односторонними измерениями параметров аварийных режимов. Поэтому уточнение параметров линий электропередачи целесообразней выполнять на основе современных методов определения места короткого замыкания.
Способы определения места повреждения (ОМП) можно разделить на две группы: с одновременной регистрацией электрических величин на обоих концах поврежденной линии и с измерениями величин только на одном из концов.
Двухсторонние измерения токов и напряжений при КЗ позволяют в дальнейшем рассчитывать расстояние до места КЗ. Относительная простота приборов двухстороннего измерения привела к тому, что они получили исколючительно широкое распространение в сетях высокого напряжения. Началом внедрения фиксирующих приборов в отечественную электроэнергетику можно считать конец 50-х годов - начало 60-х годов прошлого века. К середине 80-х годов стали господствующими -практически все ЛЭП 110 кВ и выше оснащались фиксирующими приборами двухстороннего измерения. Следует отметить, что в международной практике метод двухстороннего измерения никогда не применялся [30]. Основы теории и практики двухстороннего измерения разработаны заводом "Энергоавтоматика" [23, 31].
Современные двухсторонние методы измерений базируются в основном на регистрации действующих значений (или модулей) электрических величин. Двухсторонние измерения позволяют исключить влияние переходного сопротивления в месте КЗ, что особенно важно для случаев, когда линия питается с двух сторон.
Основы теории одностороннего измерения разработаны в Ивановском государственном техническом университете в 70-80-х годах прошлого века и наиболее полно представлены в [32]. Приборы, реализующие метод одностороннего измерения, разработаны в Рижском техническом университете [33], [34]. Однако в [32] материал трактуется с позиций дистанционной защиты. Более общий подход разработан в Чувашском университете в начале 90-х годов XX века 35], где определение места КЗ рассматривается как задача диагностики ЛЭП и одна из задач идентификации параметров ЭЭС.
Расчет места повреждения ведется по параметрам схем замещения рассматриваемой линии (или участка сети) на основе измеренных в момент короткого замыкания токов и напряжений. Результат расчета всегда получается действительным числом и выражается в километрах от места установки измерительного прибора до места короткого замыкания.
Сравнение результатов определения места повреждения (ОМП) с действительным расстоянием до места КЗ, сообщаемым оперативно-выездной бригадой, позволяет выявить некорректно заданные параметры схемы замещения электрической сети, а также влияние токов ответвительных подстанций на результат определения места повреждения по параметрам аварийных режимов [36]. Если наблюдается устойчивое несовпадение расстояния до места повреждения, определяемое с помощью приборов и расчетов, с действительным расстоянием до места КЗ, то делается вывод о необходимости корректировки параметров линий. Для линии электропередачи обеспечить точную синхронизацию измерений на ее концах весьма сложно, но, учитывая, что параметры линии в нормальном режиме быстро изменяться не могут, возможно использовать измеренные по ее концам параметры электрического режима. Для оперативного управления электрическими режимами, когда нет необходимости выделять емкостную генерацию ЛЭП и потери на корону в ней, возможно применение схемы замещения, представленной на рис. 2.8 (без поперечной проводимости). Параметры схем замещения линий электропередачи в настоящей работе предполагается уточнять путем вариантных расчетов с помощью программных средств для расчета токов короткого замыкания и определения места повреждения. При уточнении параметров схем замещения линий электропередачи, в отличие от трансформаторов, возможны случаи измерения параметров режима линии при повреждении как на самой ЛЭП (рис. 2.9), так и на смежном с ней участке энергосистемы (рис 2.10). Кроме того, измерения могут производиться лишь с одного конца линии электропередачи. Рассмотрим оба случая. Пусть короткое замыкание произошло за пределами ЛЭП. Тогда падения напряжения для отдельных последовательностей определятся по формулам.
Прохождение сигналов релейной защиты через электромагнитные трансформаторы тока и напряжения
Стремление повысить точность моделирования процессов в электрических сетях вызывает необходимость совершенствования методов и технических средств вычислений. Современные компьютерные системы позволяют реализовывать достаточно совершенные алгоритмы вычислений, а точность моделирования процессов в этих условиях во многом определяется точностью и достоверностью исходных данных, основу которых составляют параметры моделируемых электрических сетей.
Применение цифровых регистраторов аварийных процессов в энергосистемах позволило создать содержательные многочисленные информационные базы данных по переходным процессам при коротких замыканиях и других технологических нарушениях.
Важнейшее условие допустимости применения информации, зафиксированной регистраторами, для моделирования процессов в реальных электрических сетях - это достоверность исходных данных. Действительно, для того, чтобы на основании сигналов, зафиксированных регистраторами, допустимо было бы корректировать и уточнять математические модели электрических сетей, необходимо знать и учитывать метрологические свойства каналов передачи и регистрации сигналов.
Этим условием определяются требования к техническим средствам тракта преобразования сигналов, который содержит, как правило, три основных элемента: измерительный трансформатор, линию связи и непосредственно регистрирующее устройство. Важнейшее из требований - неискажающая передача сигналов от источника до регистрирующего устройства. Погрешности и искажения сигналов определяются неидеальностью статических и динамических характеристик средств преобразования сигналов. Статические характеристики преобразователей сигналов, как правило, известны и содержатся в документации, предоставляемой их изготовителями. Динамические же характеристики преобразователей в подавляющем большинстве случаев не определяются их изготовителями и не могут быть предоставлены пользователям. Так, например, погрешности трансформаторов тока определяются и регламентируются со стационарных позиций применительно к стационарным режимам работы - токовая, угловая и полная погрешности. Для оценки динамических свойств тракта передачи и регистрации сигналов в аварийных режимах проведены всесторонние исследования средств регистрации сигналов релейной защиты аналитическими и экспериментальными методами. Основное внимание уделено измерительным трансформаторам тока (ТТ), как наиболее вероятным источникам погрешностей в трактах преобразования сигналов. В главе 3 показано, что предложенные алгоритмы и методы идентификации дают достоверные результаты при определенных уровнях погрешностей измерений. Кроме того, сами методы, основаные на различных допущениях и ограничениях, могут вносить некоторую погрешность в идентифицируемые параметры схем замещения электрических систем. Все эти обстоятельства требуют исследования предложенных методов идентификации на достоверность путем проведения серии расчетов и экспериментов. Таким образом, для оценки качества идентификации параметров схем замещения требуется решить следующие задачи: - проверить работоспособность методов идентификации параметров схем замещения различных типов трансформаторов, автотрансформаторов и линий электропередачи различной конфигурации; оценить метрологические характеристики измерительных трансформаторов тока и напряжения и подтвердить допустимость использования данных измерений для целей идентификации; - сопоставить уточненные значения параметров режимов с соответствующими значениями, рассчитанными по паспортным данным, и фактическими, зарегистрированными на действующих объектах. Для решения первой задачи были проведены расчеты токов короткого замыкания в различных частях схемы замещения электрической сети известной конфигурации с помощью программы RTKZ 2.0 Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасский политехнический институт). Затем по описанным в главах 2 и 3 методам были проведены расчеты параметров схем замещения элементов этой электрической сети в системе Mathcad [53]. В примерах Приложений 1 и 2 приведены исходные данные и результаты расчетов параметров схем замещения трансформаторов, автотрансформаторов с устройствами РПН и линий электропередачи различной конфигурации. Погрешности определения параметров во всех случаях не превысили точности производимых расчетов. Решению второй задачи посвящен раздел 4.2. Проверка достоверности параметров схем замещения трансформаторов и линий электропередачи, полученных при идентификации по данным цифровых регистраторов аварийных процессов проведена в разделах 4.3 и 4.4, соответственно. Техника регистрации и обработки сигналов релейной защиты в энергосистемах вступает в новую стадию развития - использование неограниченных возможностей микропроцессорной элементной базы. Однако ключевыми элементами трактов преобразования сигналов по прежнему остаются электромагнитные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН). В этих условиях, применительно к контролю параметров энергосистем, релейной защите и осциллографированию процессов, наиболее важное значение имеет требование неискажающей передачи сигналов от источника (первичной цепи) до приемника (устройства обработки сигналов). Реализация желаемых процедур идеальной передачи первичных сигналов во вторичные цепи с помощью ТТ и ТН для целей регистрации и автоматизации процессов управления энергосистемами является важной и актуальной научно-технической проблемой, а научно обоснованные предложения, выводы и рекомендации, способствующие ее решению, могут быть полезными для специалистов в области релейной защиты. Электромагнитные трансформаторы тока. Путем математического и физического моделирования одиночных электромагнитных ТТ установлено, что их преобразовательные свойства в линейных режимах работы при использовании в системах релейной защиты достаточно точно отображаются передаточной функцией [45,46,56].
