Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших отраслей экономики является электроэнергетика, без надежного функционирования которой невозможно обеспечить полноценное социально-экономическое развитие общества. С технической точки зрения электроэнергетика есть совокупность электротехнических комплексов и систем. В свою очередь, релейная защита и противоаварийная автоматика входит в состав таких комплексов как неотъемлемая часть. Рост потребления электроэнергии и генерирующих мощностей, усложнение электротехнических комплексов и систем требуют постоянного совершенствования устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики (РЗиПА).
Органы направления мощности входят в состав токовых направленных защит, которые применяются на ЛЭП с двухсторонним питанием, на распределительных устройствах имеющих питание с двух или более сторон, в состав автоматики ввода резерва на подстанциях с синхронными электродвигателями.
В настоящее время в эксплуатации находятся устройства РЗиПА разных поколений, выполненные на электромеханической, микроэлектронной и микропроцессорной элементной базе. Использование микропроцессорной элементной базы считается наиболее перспективным направлением развития техники РЗиПА. Однако обобщение опыта эксплуатации этих устройств за последнее время, показывает, что микропроцессорные терминалы РЗиПА в ряде случаев имеют худшие показатели надежности, чем электромеханические устройства.
В связи с этим, актуальной является как задача совершенствования органов направления мощности, выполненных на микропроцессорной элементной базе, так и разработка органов направления мощности на основе новых устройств.
Целью работы является совершенствование органов направления мощности посредством разработки новых теоретических и практических решений, позволяющих увеличить точность, быстродействие и надежность их работы, в том числе в условиях искажения сигнала от датчиков тока при аварийных ситуациях.
Задачи исследования:
обоснование необходимости совершенствования органов направления мощности для релейной защиты электрических сетей;
исследование искажений информации от перегруженных трансформаторов тока и их влияния на работу органов направления мощности;
разработка устройства позволяющего обнаруживать искажения информации в сигнале от датчиков тока;
разработка алгоритма сравнения двух электрических величин по фазе устойчивого к искажениям информации;
разработка органа направления мощности на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
разработка и исследование математической модели органа направления мощности на основе трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
проведение экспериментальных исследований опытного образца реле направления мощности.
Методика исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического и физического моделирования, методы параметрической оптимизации, теория переходных процессов в электроэнергетических системах, теория пространства состояний, теория электрических цепей, теория электрических машин.
Научная новизна:
разработан орган направления мощности на основе однофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
разработана математическая модель органа направления мощности на основе однофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
разработана методика анализа и синтеза характеристик фазочувствительных органов, основанных на сравнении двух электрических величин по абсолютному значению.
Практическая ценность:
предложена структурная схема устройства для определения насыщения магнитопровода трансформатора тока;
предложен алгоритм работы органа направления мощности устойчивый к искажениям информации от трансформаторов тока;
разработана функциональная схема органа направления мощности на основе однофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
разработана конструкция и изготовлено реле направления мощности на основе однофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:
на заседаниях научных семинаров кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий» Кубанского государственного технологического университета;
на научно-практических конференциях «Электроэнергети-ческие комплексы и системы» (Краснодар, 2005, 2007 гг.);
на международной научно-практической конференции «Электроэнергетические комплексы и системы» (Краснодар, 2006 г.);
на международных научных конференциях «Технические и технологические системы» (Краснодар, 2009, 2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, из них одна – в периодическом издании, рекомендованном ВАК России для публикации научных работ. Получено положительное решение о выдаче патента РФ на изобретение.
Основные положения, выносимые на защиту:
алгоритм работы органа направления мощности устойчивый к искажениям информации от трансформаторов тока;
математическая модель органа направления мощности на основе однофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем;
новое реле направления мощности на основе однофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 146 страниц, 65 рисунков, 4 таблицы и 64 источника.
