Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы и постановка задачи 10
1.1. Виды асинхронных режимов и причины их возникновения 10
1.2. Обзор типовых устройств АЛАР и способов выявления асинхронных режимов 13
1.3. Постановка задачи исследования 33
Выводы 35
ГЛАВА 2. Анализ асинхронного хода в условиях неполнофазного режима
2.1. Математическая модель асинхронного режима электроэнергетической системы 36
2.2. Моделирование неполно фазного АР 39
2.3. Неполнофазный АР на параллельных линиях 68
2.4. Анализ факторов, влияющих на размер и положение годографа
сопротивления 76
Выводы 78
ГЛАВА 3. Анализ годографов сопротивления в условиях неполнофазного асинхронного хода в сложной многомашинной энергосистеме 79
3.1. Исходные данные и наиболее общие характеристики режимов работы объединенной Норильской и Таймырской энергосистемы 83
3.2. Расчет режимов и выбор уставок АЛАР в симметричных условиях 87
3.3. Расчет режимов и выбор уставок АЛАР в условиях неполнофазного режима одной из линий 94
Выводы 102
ГЛАВА 4. Разработка алгоритмов и принципов устройства алар для работы в условиях несимметрии 103
4.1. Алгоритмы цифровой обработки сигналов 114
4.2. Принципы построения АЛАР для неполнофазного режима 123
4.3. Выявление асинхронного режима на основе методов теории распознавания образов 136
4.4. Адаптивные алгоритмы для выявления неполнофазного АР 146
Выводы 153
ГЛАВА 5. Экспериментальная проверка разработанных алгоритмов на электродинамической модели 155
5.1. Программная реализация алгоритмов АЛАР для выявления
асинхронного хода в условиях неполнофазного режима 155
5.2. Испытание устройства на электродинамической модели 157
Выводы 171
Заключение 172
Список использованных источников
- Обзор типовых устройств АЛАР и способов выявления асинхронных режимов
- Моделирование неполно фазного АР
- Расчет режимов и выбор уставок АЛАР в симметричных условиях
- Адаптивные алгоритмы для выявления неполнофазного АР
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из наиболее тяжелых режимов работы электроэнергетических систем является асинхронный режим, который возникает в результате нарушения синхронной работы частей энергосистемы или, как частный случай, генераторов различных электрических станций. В асинхронном режиме возникают недопустимые колебания напряжения в узлах нагрузок, что, как следствие, приводит к отключению потребителей вне зависимости от их категории и важности. Такие нарушения питания могут приводить к значительным экономическим ущербам, связанным с недоотпуском электроэнергии, а также с повышенным риском возникновения большого количества брака при производстве. В процессе асинхронного режима между несинхронно работающими частями энергосистемы возникают уравнительные токи, соизмеримые с токами короткого замыкания. Колебания напряжений и токов в асинхронном режиме приводят к периодическим изменениям перетоков активной и реактивной мощностей с частотой скольжения. Амплитуда изменения этих мощностей может существенно превышать перетоки нормальных режимов оборудования электропередачи и генераторов. Возникающие при этом знакопеременные механические моменты представляют большую опасность для генерирующего оборудования электрических станций.
Одним из средств прекращения асинхронных режимов в электроэнергетических системах являются устройства автоматической ликвидации асинхронных режимов. Автоматика ликвидации асинхронных режимов (АЛАР) является одним из самых сложных видов противоаварийной автоматики электроэнергетических систем. В настоящее время разработаны устройства и алгоритмы, позволяющие достаточно эффективно выявлять асинхронные режимы (АР) в симметричных режимах.
Выявление АР в несимметричных режимах является более сложной задачей, которая в полной мере до сих пор не решена. Для выявления асинхронного режима при наличии несимметрии в сети в настоящее время используются только простейшие алгоритмы, не обладающие достаточной эффективностью.
Современные микропроцессорные средства и прогрессивные методы параллельной обработки информации открывают широкие возможности для улучшения существующих алгоритмов выявления АР, а также создают предпосылки для создания новых, универсальных алгоритмов, обеспечивающих эффективное выявление АР как в симметричных, так и в несимметричных режимах.
В связи с этим актуальной является задача разработки алгоритмов и адаптивных устройств АЛАР, обеспечивающих селективное выявление АР при наличии несимметрии.
Целью работы является разработка принципов действия и алгоритмов работы АЛАР, позволяющих эффективно выявлять асинхронные режимы работы, как в симметричных режимах энергосистемы, так и при наличии несимметрии.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
Аналитическое определение закономерности изменения сопротивления прямой последовательности в условиях несимметричного АР для простейшей двухмашинной системы.
Определение закономерности изменения сопротивления прямой последовательности в условиях несимметричного АР для сложной многомашинной энергосистемы.
Разработка методики определения комплексных значений токов и напряжений на основании замеряемых мгновенных значений входных величин при отклонениях частоты входного сигнала, достигающих + 10 Гц.
Разработка принципов построения устройства АЛАР и их алгоритмов работы для неполнофазных режимов.
Проверка работоспособности предложенных алгоритмов устройства АЛАР на электродинамической модели.
Методы исследования. Разработанные в диссертации научные положения основываются на применении теоретических и экспериментальных методов исследования в этой области. Решение поставленных в работе задач базируется на положениях фундаментальных и прикладных наук, таких как теория функций комплексных переменных, теория фильтров, теория распознавания образов, цифровая обработка сигналов, теоретические основы электротехники.
Достоверность и обоснованность основных научных положений и выводов работы подтверждаются теоретическими обоснованиями, совпадением результатов расчетов режимов и результатов экспериментов на электродинамической модели. Обоснованность результатов работы подтверждает практика их успешного использования в комплектах АЛАР, установленных на ПС «ГП ТЭС» и «Курортная» «Алтайэнерго», филиал БЭС, ПС "ОГОК" и ПС «Турга» «Читаэнерго», Филиал МРСК.
Научная новизна работы.
Предложен способ выявления АР на основе измерения сопротивления прямой последовательности и скорости его изменения, позволяющий распознавать АР как в симметричных режимах, так и в условиях несимметрии.
Предложена методика выявления АР, а также методика отстройки от синхронных качаний и коротких замыканий, основанная на применении методов теории распознавания образов.
Разработан частотно-независимый алгоритм определения комплексных значений токов и напряжений на основании замеряемых мгновенных значений входных параметров.
Разработаны принципы построения и алгоритмы работы системы АЛАР для выявления АР в условиях неполнофазного режима.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
1. Разработанный в диссертационной работе алгоритм выявления неполнофазных асинхронных ходов позволяет существенно расширить функциональные возможности устройств АЛАР, обеспечивает селективную работу АЛАР в неполнофазных режимах.
2. Разработанные алгоритмы и положения используются в системах АЛАР, установленных на ПС «ГП ТЭС» и «Курортная» «Алтайэнерго», филиал БЭС, ПС "ОГОК" и ПС «Турга» «Читаэнерго», Филиал МРСК. Эти системы позволяют существенно повысить надежность функционирования энергосистемы.
Основные положения, выносимые на защиту.
Методические основы построения алгоритмов работы АЛАР для работы в условиях неполнофазных режимов с использованием в качестве основных параметров сопротивления прямой последовательности и скорости его изменения.
Методы и обобщенные результаты анализа закономерностей изменения сопротивления прямой последовательности в условиях неполнофазных АР в простейшей и в сложной многомашинной энергосистеме.
Частотно - независимый алгоритм определения комплексных значений токов и напряжений на основании замеряемых мгновенных значений входных параметров.
Принципы построения и алгоритмы устройств АЛАР, работающих как в симметричных режимах, так и в условиях несимметрии.
Методика выявления асинхронного режима, отстройки от синхронных качаний и коротких замыканий на основе методов теории распознавания образов.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры электрических станций НГТУ; на всероссийской научной конференции молодых учёных «Наука. Технологии. Инновации» в декабре 2009, г. Новосибирск; на всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» в декабре 2009, г. Томск; на международной научно-технической конференции «Энергосистема: Исследование свойств, Управление, Автоматизация», проводившейся Институтом Автоматизации Энергетических Систем в мае 2009, г. Новосибирск; на заседании научно-технического совета В5 РНК СИГРЭ по теме «Автоматика ликвидации асинхронного хода. Алгоритмы, область применения и технические требования к устройствам», проводившемся ОАО «СО ЕЭС» в октябре 2010, г. Москва.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 7 печатных работ; из них 5 - статьи в сборниках научных трудов, 2 - вошедших в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка библиографических источников из 78 наименований и приложений. Основное содержание диссертации изложено на 181 страницах, содержит 51 рисунок и 13 таблиц.
Обзор типовых устройств АЛАР и способов выявления асинхронных режимов
Осуществление ресинхронизации от устройств АЛАР достаточно эффективно лишь при двухмашинном АР. До настоящего времени задача предотвращения и ликвидации многочастотного АР решается путем возможно более раннего выявления двухмашинного АР и деления энергосистем (иногда и предупредительного) с целью приведения вероятного или уже возникшего многомашинного АР к двухмашинному и выполнения в последующем обычных при этом противоаварийных мероприятий [22].
Можно выделить следующие основные группы устройств АЛАР [2,22]: устройства, формирующие противоаварийные управляющие воздействия при возникновении признаков нарушения синхронизма или в течение первого цикла АР (одного проворота роторов генераторов); устройства, осуществляющие ресинхронизацию после нескольких циклов АР и действующие на деление электроэнергетической системы при затянувшемся АР, длительностью более 30 с; быстродействующие неселективные устройства деления электроэнергетической системы в начальной фазе нарушения устойчивости.
Типовые устройства противоаварийного управления, действующие при наступлении АР, выполняются комплексными, реализующие функции трех упоминавшихся видов устройств АЛАР, а именно вырабатывающими управляющие воздействия, направленные на ресинхронизацию несинхронно работающих частей электроэнергетической системы. Они обеспечивают выявление АР и не реагируют на синхронные качания и короткие замыкания. При этом они обеспечивают необходимую чувствительность к АР данной электропередачи, определение знака скольжения и формирование управляющих воздействий на торможение или ускорение синхронных генераторов [22].
По используемой информации различаются устройства АЛАР, распознающие АР по следующим признакам: разность фаз между векторами напряжения по концам электропередачи (рисунок 1.3) и скорость ее нарастания; разность фаз между векторами напряжений в расчетных точках по обе стороны от места установки устройства, ток. напряжение, разность фаз между векторами напряжений в расчетных точках по обе стороны от места установки устройства, математическая обработка текущих значений которых позволяет на начальной стадии аварийного процесса осуществить прогноз последующего возникновения АР; ток и направление мощности по линии электропередачи; входное сопротивление сети в контролируемой точке передачи и направление мощности; число циклов асинхронного режима (АЛАР ФЦ - с фиксацией циклов); положение электрического центра качаний и знак скольжения асинхронно движущихся частей ЭС. функционирования которых, лежат способы выявления АР использующие следующие признаки: 1. Входное сопротивление сети в контролируемой точке передачи и направление мощности;
Для выполнения мероприятий по ликвидации АР в случае его возникновения устройства АЛАР должны формировать соответствующие управляющие воздействия, используя определенные способы выявления АР. Сами способы должны соответствовать техническим требованиям, предъявляемым в ЭЭС к устройствам АЛАР. Эти требования различаются в частностях для устройств, предназначенных для выявления АР до достижения критического угла (на первом цикле), и устройств, выявляющих АР через заданное количество циклов АР или заданное время. Применяемые до настоящего времени в практике проектирования и эксплуатации, устройства АЛАР построены на принципах, использующие особенности изменения режимных параметров при АР в ЭЭС. В качестве таких режимных параметров используют:
Наиболее характерным признаком нарушения устойчивости является нарастание угла сдвига фаз 5 между эквивалентными ЭДС ЁХ,Ё2 двух частей электроэнергетической системы, связанных линией электропередачи (рис. 1.3). Однако непосредственное его отслеживание технически сложно. Поэтому в большинстве эксплуатируемых в наше время устройствах АЛАР используются режимные параметры, зависящие от взаимного угла S, по изменению которых можно выявить АР. Наиболее подробный анализ принципов выявления АР, основанных на отслеживании изменений режимных параметров, описан в трудах ЯЗ. Гоника [16-19]. Дадим лишь краткую характеристику известных способов выявления АР и оценим их возможности выявления неполнофазных АР.
Ток в АР периодически изменяется в зависимости от угла 8. Отличительной чертой данной зависимости является ярко выраженный минимум 1тп и максимум 1тах тока. Максимум и минимум отстоят друг от друга на 180, изменение тока в АР представлено на рисунке 1.4. При синхронных качаниях (СК) максимальное значение тока / меньше чем при АР, однако взаимный угол при СК теоретически может достигать своего критического значения, поэтому распознать АР только по величине тока невозможно. Выявить АР можно лишь по длительности колебаний тока с периодом не более заданного и амплитудой тока не менее заданной уставки.
Зависимость напряжения Un, измеряемого в точке, от взаимного угла 8 в цикле АР имеет тот же характер, что и зависимость тока линии/,,. В связи с этим, способ выявления АР по периоду снижения напряжения до некоторого значения, аналогичен способу, основанному на измерениях колебаний тока. Напряжение в асинхронном режиме периодически снижается вплоть до нуля (при = 180) в электрическом центре качаний (ЭЦК) (см. рис. 1.2). Место его определяются в предположении однородно распределенных составляющих сопротивления линии. Векторы ЭДС ЁХ,Ё2 располагаются противоположно направленными, что соответствует углу д = 7г. Пересечение прямой, соединяющей концы векторов, с горизонтальной осью и определяет положение ЭЦК. Диаграмма изменения напряжений UUU2 на шинах в функции угла 8 или времени (поскольку S = cost) показаны на рис. 1.5. Углы сдвига фаз Ф1Н,(р2И между напряжениями UbU2 и условно неподвижной ЭДС Ё2 изменяются в широких пределах. Угол сдвига фаз сри между напряжениями UUU2, расположенными по разные стороны от ЭЦК, изменяется в полном диапазоне —ж (рн п при расположении с одной стороны от ЭЦК — в пределах —ж!2 (рхн, ср2Н я72, т.е. векторы напряжений или проворачиваются, или совершают относительные качания соответственно. Рассмотренные закономерности изменения угла сдвига фаз (рп между напряжениями двух контролируемых точек электропередачи показывают, что возможно выявление АР, если расположить контролируемые точки по разные стороны от ЭЦК и контролировать проворот векторов йх,02 относительно друг друга. При расположении контролируемых точек по одну сторону от ЭЦК переход в АР можно выявить при достижении углом сдвига фаз срн приблизительно нуля градусов, при этом необходимо каким-то другим способом выявить переход в зону углов 8 к 180.
Моделирование неполно фазного АР
Заменим последовательно включенные сопротивления источников ЭДС с четырехполюсниками прямой, обратной и нулевой последовательности на эквивалентные четырехполюсники схем замещения последовательностей (рис 2.8 б). Далее четырехполюсники обратной и нулевой последовательности нетрудно преобразовать в двухполюсник, соединенный последовательно с эквивалентным четырехполюсником прямой последовательности (рис 2.8 в). Сопротивление эквивалентного двухполюсника (рис 2.8 г) можно получить по следующему выражению: z2 +z0 где Z2,ZQ - входные сопротивления эквивалентных четырехполюсников соответствующих последовательностей, значения которых определяются по формулам: Запишем выражения для токов и напряжений прямой последовательности, подводимых к комплекту АЛАР, для результирующего четырехполюсника на основании данных таблицы 2.1:
Учитывая известное соотношение для коэффициентов четырехполюсников BC-AD = 1, решим систему (2.28) относительно тока Іи: А где Z] - входное сопротивления четырехполюсника прямой последовательно стей, A Из граничных условий для данного режима нетрудно получить выражения для токов обратной и нулевой последовательности:
Обозначим через величину z$ сопротивление при несимметричном повреждении, которое включается между началом и концом схемы прямой последовательности и определяется эквивалентными сопротивлениями обратной Z2 и нулевой Z0 последовательностей, где п — тип несимметричного повреждения. Для случая отключения одной фазы « = 7, а сопротивление z[ будет определяться по следующему выражению:
Необходимо отметить, что полученное выражение (2.32) аналогично ранее полученным выражениям для сопротивления, однако по сравнению с симметричным режимом изменилось входное сопротивление результирующего ЧЄ-тырехполюсника (соотношение — в общей формуле (2.24)). Перенесём полученные выражения на простейшую систему - двухмашинную, схема которой представлена на рис. 2.7. Запишем выражения для измеряемого сопротивления комплектом АЛАР, а также оценим радиус годографа и смещение, относительно начала координат на основании ранее полученных выражений.
Построим на комплексной плоскости годографы сопротивления прямой последовательности в двух режимах: симметричном и несимметричном, при работе линии электропередачи двумя фазами. На рис. 2.9 представлены годографы сопротивлений для двух случаев, когда соотношение модулей ЭДС к 1 и к = 1.
Рассмотрим другой случай неполнофазного режима - работа линии одной фазой. Пусть фазы В и С в начале линии (рис.2.10) разомкнуты. Рассмотрим зависимости изменения токов и напряжений прямой последовательности в этом режиме, а также закон изменения сопротивления прямой последовательности Zj в условиях АР. Комплексная схема замещения для данного режима представлена на рис .2.11. Рис. 2.10. Схема простейшей двухмашинной системы. Выражения (2.37) и (2.38) аналогичны по своей структуре полученным ранее уравнениям (2.32) и (2.33). Рассмотрим режим работы одной фазы на примере простейшей двухмашинной системы, схема которой представлена на рис. 2.10. Запишем выражения для измеряемого сопротивления комплектом АЛАР, а также оценим радиус годографа и смещение, относительно начала координат на основании ранее полученных выражений. Согласно выражениям таблицы 2.1, получим:
Сравнительный анализ закономерностей изменения сопротивления прямой последовательности в условиях симметричного и несимметричного АР Анализ полученных выражений показал, что при несимметричном АР годограф Z] может быть представлен семейством окружностей, радиусы и удаленности от начала координат которых, зависят: от соотношения модулей ЭДС , и Ё2; от вида несимметрии, а именно от величины дополнительного со противления несимметричного повреждения Z$ . При переходе из симметричного режима в несимметричный происходит искажение годографа вектора сопротивления прямой последовательности, при этом изменяется величина (радиус) годографа и положение годографа относительна начала координат, а значит, изменяется и положение ЭЦК (рис.2.12).
В таблице 2.2 представлены основные закономерностей изменения сопротивления прямой последовательности в различных режимах, а также величины тех изменений, которые происходят с годографами вектора сопротивления при переходе в соответствующий режим.
Ранее были рассмотрены примеры простейших двухмашинных систем с одной линией связи, однако на практике связь между двумя системами, как правило, не ограничивается одной линией электропередачи. Наиболее часто встречающийся случай — связь по двум параллельным линиям. Рассмотрим подробнее некоторые режимные показатели при асинхронных ходах, как в симметричном режиме, так и в неполнофазном режиме одной из линий для случая двухмашинной системы, связанной двумя и более линиями связи (рис 2.13 а).
Поскольку линии связи могут иметь промежуточные отборы мощности, представим линии связи при помощи четырехполюсников (рис 2.13 б), а в несимметричном режиме в виде эквивалентных четырехполюсников схем прямой, обратной и нулевой последовательности.
Заменим четырехполюсники линий одним эквивалентным, как показано на рисунке (рис 2.13 в). Для данных преобразований удобно пользоваться Y-формой [9,47]. Запишем выражения входящих и выходящих токов линии і в форме Y:
Расчет режимов и выбор уставок АЛАР в симметричных условиях
Характеристики 7 и 2 (рис. 4.11) чувствительного и грубого направленных реле сопротивления выбираются по условиям обеспечения чувствительности к асинхронному режиму данной электропередачи с расположением на ней ЭЦК (внутреннему асинхронному режиму).
Указанные условия обеспечиваются, если ближайший годограф 4 векторов сопротивлений на зажимах грубого реле сопротивления при внешних асинхронных режимах находится вне характеристики 2 его срабатывания, а годографы, например 5, векторов сопротивлений при внутреннем асинхронном режиме проходят через характеристику 2, и вектор z0 сопротивления от места установки автоматического устройства до ЭЦК находится внутри ее.
Опыт эксплуатации устройств противоаварийной автоматики показывает, что типовые устройства во многих случаях не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям. Причины такого положения следующие:
Характеристики срабатывания измерительных органов типовых панелей [16] и некоторых современных микропроцессорных устройств [27] имеют вид, наиболее подходящий для построения дистанционных защит, а не для АЛАР, предъявляющей своеобразные требования к характеристикам срабатывания. Это затрудняет выбор уставок и согласование грубого и чувствительного дистанционных органов и органов направления мощности;
Реализация логических алгоритмов совместной работы трех измерительных органов с учетом временных функций очень громоздка и требует больших аппаратных затрат, что существенно снижает надежность устройства.
Для того чтобы избавиться от этих недостатков предлагается использовать характеристику срабатывания, удовлетворяющую требованиям эффективности выявления АР в контролируемом сечении:
1) При асинхронном режиме желательно, чтобы вектор Zp находился в зоне действия чувствительного дистанционного органа и вне зоны приблизительно одинаковое время. Это позволяет достигнуть максимально возможного скольжения отказа.
2) Взаимное расположение характеристик срабатывания грубого и чувствительного дистанционных органов должно быть таким, чтобы можно было надежно фиксировать нахождение вектора Zp в зоне действия чувствительного дистанционного органа и вне зоны действия грубого органа.
3) Поскольку годографы внутренних асинхронных режимов являются окружностями, центры которых располагаются в одной стороне от электрического центра качаний, то целесообразно принимать разные длины оснований трапеций, причем меньшие основания должны располагаться ближе к центрам окружностей, являющихся годографами внутренних асинхронных режимов.
4) Для обеспечения селективной и надежной работы первой ступени АЛАР, а также для корректной работы счетчика циклов, используемых для реализации второй и третьей ступеней АЛАР, характеристика органа направления мощности должна быть жестко связана с характеристиками срабатывания дистанционных органов. Целесообразно, чтобы характеристика срабатывания органа направления мощности совпадала с высотой трапеций, проходящей через середины их оснований.
Такое решение дает по меньшей мере три преимущества: автоматически решается проблема, как провести характеристику органа направления через середины интервалов срабатывания и несрабатывания реле сопротивления; исключается процедура выбора уставок органа направления; неравенство, определяющее поведение органа направления решается заодно с решением системы неравенств, определяющих поведение реле сопротивления. Неравенства, определяющие срабатывание (несрабатывание) всех трех ИО решаются совместно и по существу, описывают единое реле с составной характеристикой - орган выявления асинхронного режима (ОВАР).
В электроэнергетических системах, имеющих резко переменный характер перетоков, как по величине, так и по направлению мощности, отстройка от внешних АР возможна лишь при применении нескольких ОВАРов для различных групп режимов. В связи с этим целесообразно реализовать несколько параллельно работающих ОВАРов, каждый из которых "обслуживает" свой годограф или группу годографов. Число ОВАРов определяется особенностями АР и ограничивается производительностью вычислительного устройства.
Принципиально вид характеристики срабатывания ничем не ограничен и определяется только требованиями эффективности выявления АР в контролируемом сечении при проектировании устройств АЛАР. Однако было отмечено, что в большинстве устройств АЛАР реализованы характеристики срабатывания, имеющие вид, наиболее подходящий для построения дистанционных защит. Такой подход существенно затрудняет выбор уставок АЛАР при отстройке от внешних АР. Поэтому целесообразно определить оптимальную характеристику ОВАР, которая бы отвечала требованиям эффективности выявления АР в контролируемом сечении. Решение задачи выбора оптимальной характеристики срабатывания ОВАР во многом зависит от критерия оптимальности. В качестве такого критерия предлагается использовать получение максимально возможного скольжения отказа:
To есть основным требованием к характеристике срабатывания является необходимость обеспечения приблизительно одинакового времени пребывания вектора Ър в зоне действия и вне зоны характеристики ОВАР; что в свою очередь позволяет достигнуть максимально возможного скольжения отказа sOTK. Согласно методике [16] «Энергосетьпроекта» скольжение отказа sOTK определяется согласно выражению: где кн - коэффициент надежности; А тр - время, требуемое для срабатывания органа сопротивления, фиксирующего ЭЦК; т — длительность цикла; ArCJUl - время существования условий для срабатывания органа сопротивления, фиксирующего ЭЦК.
Поскольку время существования условий для срабатывания Аґсущ пропорционально интервалу углов AS, на котором выполняется условие срабатывания, то скольжение отказа будет максимально при интервале углов AS = 180 . При отсутствии отбора мощности угол срабатывания дс и возврата
SB будут равны соответственно 90 и 270. То есть при настройке ОВАР на угол максимальной чувствительности д шч равный 180, углы срабатывания 8С и возврата SB будут равны:
Адаптивные алгоритмы для выявления неполнофазного АР
Для того чтобы сделать заключение о работоспособности разработанных алгоритмов, необходимо проведение испытаний всего аппаратно-программного комплекса.
Проведение полноценных испытаний в условиях реальной энергосистемы невозможно, поскольку искусственное создание асинхронных режимов в реальных системах ведет к массовым нарушениям электроснабжения потребителей, что не допустимо, и ни одна энергосистема не даст провести такие испытания.
Наиболее доступным в настоящее время является проведение испытаний на математических (цифровых) моделях. Недостатком является необходимость и, часто, большая сложность доказательства адекватности используемой модели. Поэтому этот метод испытаний может рассматриваться как промежуточный и требующий убедительных доказательств корректности проведения эксперимента.
Оптимальным представляется проведение испытаний с использованием физических моделей, в качестве которых для исследования поведения АЛАР могут использоваться электродинамические модели электроэнергетических систем. Подобие физических процессов в реальной электроэнергетической системе и в электродинамической модели делает такой вид испытаний незаменимым.
Испытания алгоритмов автоматики ликвидации асинхронных режимов и ее адаптации к неполнофазным режимам производились на электродинамической модели (ЭДМ) кафедры "автоматизированных электроэнергетических систем" Новосибирского государственного технического университета.
Возможности ЭДМ позволяют проверить не только способность алго ритмов АЛАР выявлять внутренние АР, но и проверить селективность устрой ства по отношению к АР во внешнем сечении. Для генераторов, используемых в модели, допускается достаточно длительная работа двумя фазами, а также работа в асинхронном режиме.
В процессе испытаний осциллографировались параметры электрического режима (токи, напряжения, активная мощность и комплекс сопротивления замера) в контролируемом сечении, а также фиксировались электрические параметры режима, при которых происходило срабатывание АЛАР.
Для испытаний алгоритмов были собраны две схемы, моделирующие трехмашинную электроэнергетическую систему. Ниже приведено описание схем:
При проведении испытаний использовались две схемы, моделирующие электроэнергетическую систему.
В качестве первой схемы была принята простейшая система генератор -трансформатор - одноцепная линия - шины бесконечной мощности. Принципиальная схема испытаний представлена на рис. 5.1. Схема замещения и ее параметры приведены в приложении 5. Комплект АЛАР установлен на генераторном выключателе.
С использованием первой схемы производилась проверка работы алгоритмов АЛАР при коротких замыканиях, синхронных качаниях и асинхронных режимах. При проверке работы в асинхронных режимах рассматривались как симметричные, так и неполнофазные режимы асинхронные генератора 1Г. Не-полнофазный режим моделировался отключением одной фазы ЛЭП. Кроме оценки поведения АЛАР проверялась работа алгоритма изменения уставок при переходе в неполнофазный режим работы одной из линий связи.
В качестве второй схемы была принята трехмашинная электроэнергетическая система, по своей топологии приближенная к энергосистеме Таймыра. Испытательная схема содержит два генератора и шины бесконечной мощности. Генератор 1Г выдает мощность через двухцепную линию ЛІ, Л2 - трансформатор - шины бесконечной мощности. Генератор 2Г выдает мощность через линию ЛЗ - трансформатор — шины бесконечной мощности. Принципиальная схема испытаний представлена на рис. 5.2. Схема замещения и ее параметры приведены в приложении 5.
Комплекты АЛАР были подключены к измерительным трансформаторам тока выключателей линий Л1 и Л2 (рис. 5.2). Неполнофазный режим создавался отключение одной из фаз линий Л1 и Л2 выключателями Qi и Q2. Проверялась работа алгоритмов при внутренних и при внешних асинхронных ходах, как в симметричных, так и несимметричных режимах.
Разрабатываемое устройство должно эффективно выявлять как симметричные АР, так и асинхронные хода при условии неполнофазного режима одной из линий, в связи с чем, необходимо произвести проверку работы алгоритмов устройства и в симметричных режимах, и в условиях несимметрии.
Проверка несрабатывания АЛАР при трехфазном КЗ на контролируемой линии небольшой длительности, которая не приводит к нарушению устойчивости, с последующими синхронными качаниями, когда вектор сопротивления оказывается в зоне действия грубого и чувствительного органов сопротивления ОВАР.
Проверка работы АЛАР в симметричных режимах осуществлялась с использованием испытательного устройства РЕТОМ-51 и на электродинамической модели (схема 1 и 2).
Испытания в условиях неполнофазного режима одной из линии проводились на ЭДМ. В ходе испытаний проводились следующие опыты:
Выведение генераторов из синхронизма и переход в АР осуществлялся путем увеличения активной мощности генератора. Уставки выбирались по результатам опытов моделирования АР в симметричном и неполнофазном режиме для схемы 2. Группы уставок для симметричного и несимметричного режима представлены в таблице 5.1.
Во время работы МП-АЛАР в моделируемых режимах осуществлялась запись в оперативную память информации о текущем режиме контролируемой сети и поведении измерительных органов и выходных реле АЛАР. Также при проведении опыта работы АЛАР отслеживалось поведение выходных реле. После завершения опыта, анализ поведения АЛАР производился с использованием программы просмотра осциллограмм в замедленном режиме на мониторе с синхронным отображением выдачи сигналов на выходные реле.
