Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Ответственными элементами энергосистем являются автотрансформаторы (AT). Их релейная защита (РЗ) выполняется так же, как и защита силовых трансформаторов. Электромагнитные переходные процессы в AT и их особенности, в значительной мере сказывающие влияние на поведение быстродействующих защит, вследствие недостаточной их изученности при проектировании и расчёте параметров защит, учитываются не в полной мере.
В связи с этим становятся всё более актуальными вопросы разработки и реализации на ЭВМ математических моделей AT, измерительных трансформаторов тока и устройств релейной защиты, позволяющих воспроизводить аварийные и послеаварийные режимы с высокой достоверностью с учётом всех факторов, оказывающих заметное влияние на функционирование РЗ. Учитывая оснащённость проектных, исследовательских и эксплуатационных организаций элекроэнергетики современными средствами вычислительной техники, открываются широкие возможности реализации математических моделей для оперативного и всестороннего исследования электромагнитных переходных процессов, анализа и оценки поведения современных электронных устройств F3 с учётом конкретных условий эксплуатации.
Связь работы о крупными научными программами, темами. Работа выполнялась в соответствии с темой научно-исследовательских работ кафедры "Электрические станции" БГТІА ГБ- 91-72 "Создание научных принципов и методов анализа и синтеза проблем управления режимами и развития систем электроэнергетики в условиях ограничения резервов мощности".
Цель и задачи исследования. Разработка методики вычислительного эксперимента и исследования с его помощью электромагнитных переходных процессов, поведения устройств РЗ силовых автотрансформаторов при коротких замыканиях (КЗ) и их отключении, оценки основных,- показателей технического совершенства з&щит и уточнения параметров их срабатывания.
Достижение этой цели связано с решением следующих задач: разработка и реализация на ПЭВМ комплексной математической модели узла энергосистемы, содержащего трёхфазный трёхобмоточный AT, синхронную машину;
разработка методики выделения намагничивающих токов AT из полных токов внешних КЗ;
выявление количественных и качественных особенностей изменения токов намагничивания силовых AT в режимах внешних КЗ;
' разработка и реализация на ПЭВМ комплексной математической модели дифференциальной защиты силовых автотрансформаторов с полным описанием электромагнитных переходных процессов в трансформаторах тока и измерительном органе;
проведение исследования показателей технического совершенства защиты АГ типа ДЗГ-21 методом вычислительного эксперимента в различного рода переходных режимах . Научная новизна полученных результатов.
Разработана комплексная математическая модель узла энергосистемы, содержащего трёхфазный трёхобмоточный автотрансформатор с многосторонним питанием и его дифференциальной защиты, учитывающая, в отличие от известных математических моделей, конструктивные особенности автотрансформатора и защиты типа ДЗТ-21.
Разработана методика вычислительного эксперимента, базирующаяся иа использовании комплексных математических моделей автотрансформатора и его дифференциальной защиты, позволяющая, в отличие от применяющихся методов исследования, более полно учесть влияние нелинейных свойств полупроводниковых и нелинейных элементов и других влияющих факторов и пригодная для исследования переходных процессов в режимах включения AT, внешних и внутренних 123 с учётом влияния переходных процессов е AT, трансформаторах тока и элементах зашиты.
предложена методика выделения намагничивающего тока автотрансформатора из полных токов КЗ, которач позволила выявить количественные и качественные особенности изменения токов намагничивания автотрансформатора при всех видах КЗ.
Предложены и обоснованы мероприятия по совершенствованию дифференциальной защити AT 'при её реконструкции, использование процентного торможения разностью мгновенных значений токов двух плеч защиты и улучшение работы узла торможения второй гармоникой дифференциального тока. В отличие от принятого способа торможения полусуммой модулей токов плеч, предложенный способ значительно увеличивает уровень тормозного сигнала при внешних КЗ. Практическая значимость полученных результатов.
Разработанные комплексные математические модели, методика вычислительного эксперимента и комплекс программ для ПЭВМ могут быть использованы для уточнённого исследования показателей технического совершенства, оптимизаций конструктивных параметров диф-
ференциальных защит автотрансформаторов на стадиях проектирования и эксплуатации.
Намагничивающие токи автотрансформаторов при внешних КЗ
могут достигать значений (1-3) амплитуды номинального тока и их
следует учитывать при оценке токов небаланса, при разработке и
выборе параметров дифференциальных защит. Неучёт этого фактора
иожет явнтася причиной южного срабатывания защит при внешних КЗ.
Процентное торможение зашиты типа ДЗТ-21, в отличие от принятого способа торможения полусуммой модулей токов плеч,рекомендуется выполнять разностью мгновенных значений токов двух, плеч на сторонах ВН и СН автотрансформатора, что позволяет повысить степень отстройки защиты от токов небаланса при внешних КЗ и быстродействие, при внутренних КЗ.
Для повышения степени отстройки защиты от бросков тока намагничивания (БТН). возникающих при включении автотрансформатора под напряжение и при отключении внешних КЗ, целесообразна разработка мероприятий, повышающих эффективность работы узла торможения второй гарионикой дифференциального тока или исключение его с использованием других признаков БТН.
Экономическая значимость полученных результатов. Математические модели и комплекс программ для ПЭВМ могут быть использованы как коммерческий продукт для заинтересованных потребителей.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Комплексная математическая модель угла энергосистемы, содержащего трёхфазный трёхобмоточный автотрансформатор с тремя генерирующими источниками, одним из которых является синхронная машина и алгоритм её воспроизведения на ЭВМ для исследования элект-. ромагнитных переходных процессов и оценки поведения устройств релейной эашиты AT.
Комплексная математическая модель трансформаторов тока, токовых цепей дифференциальной защиты, фазного модуля защиты и программы для ПЭВМ для' исследования показателей технического совершенства в условиях интенсивных переходных процессов.
Методика выделения намагничивающих токов AT из полных токов внешних КЗ, позволяющая выявить количественные и качественные особенности изменения токов намагничивания автотрансформатора при всех видах КЗ.
Результаты исследования намагничивающих токов силовых AT в режимах внешних КЗ и после их отключения.
Алгоритм и программа спектраіьного анализа намагничивающих токов и токов небаланса.
Результаты исследования показателей технического совершенства дифференциальной защиты силовых AT.
Методика и результаты исследования способа процентного торможения разностью мгновенных значений токов плеч защиты, в отличие от принятого способа торможения полусуммой модулей токов плеч, предложенный способ значительно увеличивает уровень тормозного сигнала при внешних КЗ.
Личный вклад соискателя. Основные научные и практические результаты диссертации, положения, выносимые на защиту, разработаны и получены лично соискателем' или при его непосредственном участии.
Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались автором на' 50-51-й научно-технических конференциях Белорусской государственной политехнической академии в 19S4 и 1995 гг.
Опубликованность результатов. Основные результаты диссертации опубликованы в двух'статьях в научном журнале "Энергетика" и Звисах докладов республиканских научно-технических конференций БЇЧЇА В 1994 и 1995 г Г.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, двух приложений. Полный объём составляет 143 о., из них 51 иллюстрация, 1 таблица, 2 приложения, список использованных источников (70 наименований) занимают 53 с
