автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Автоматизированная система расчета и анализа защиты и автоматики систем промышленного электроснабжения

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

СОКОЛЬНИКОВ Александр Васильевич

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА РАСЧЕТА И АНАЛИЗА ЗАШИТЫ И АВТОМАТИКИ СИСТЕМ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.09. 03 - Электротехнические комплексы

и системы, включая их управление и регулирование

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена' на кафедре электроснабжения промышленных предприятий Московского энергетического института

Научный руководитель - кандидат технических наук

доцент ГАМАЗИН С, И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук

профессор ГЕРАСКИН 0. Т.

- кандидат технических наук доцент БАБЫ5ШН & Я

Ведущее предприятие - институт Гипротрубопровод г. Москва

/ ^ У - // '

Защита состоится /Л < г ( 1693 г. в *& чао, в аудитории М-214 на заседании Специализированного Совета К-053.16. Об в Московском энергетическом институте.

Отзывы о работе (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу: 106836, ГСП, Москва, Е-260, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан _ 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета

кандидат технических наук, доцентТ. Е Анчарова

■ •

ОБЩЕЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Актуальность темы. Поьышение надежности электроснабжения промышленных предприятий и электроустановок осуществляется путем оптимального применения средств релейной защиты и автоматики (РЗ и А). Анализ возможности использования средств РЗ и А, обоснование технических требований к ним на конкретном техническом объекте и в системах промышленного электроснабжения (СПЯ) в целом можно провести только на основе всестороннего анализа установившихся аварийных и послеаварийных режимов работы СПЯ.

Основным способом решения этой задачи являются расчетно-экс-периментальные исследования режимов СГО на базе математического моделирования систем электроснабжения. Критерием достоверности расчетных исследований могут служить натурный эксперимент и эксперименты на физических моделях, имеющие ограниченную область применения. Автоматизация расчетно-зксиериментальных исследований на базе современных ЭВМ позволяет существенно повысить эффективность этих исследований.

Автоматизация расчетно-эксперименталькых исследований по расчету и анализу РЗ и А СГО дает возможность: снизить трудоемкость и уменьшить сроки проектирования; повысить обоснованность принимаемых решений аа.счет углубленных исследований на ЭВМ; рационально решать вопросы расчета уставок и выбора средств релейной защиты.

В силу этого создание адаптированного теоретического и программного обеспечения расчетно-экспериментальных исследований СПЯ, которое позволит моделировать возникновение практически всех видов повреждений и соответствующую работу и выбор средств РЗ и А является актуальной задачей.

Диссертационная работа выполнена на кафедре электроснабжение промышленных предприятий Московского энергетического института в соответствии с Координационным планом научных исследований, проводимых по проблеме (0.01.11) "Разработка и внедрение новых методов и технических решений в области межотраслевых проблем промышленной энергетики, направленных на энергосбережение".

Основная цель работы заключается в разработке адаптированного алгоритмического и программного обеспечения, реализованного в

автоматизированной системе расчета и анализа устройств РЗ и А ППЭ. '

На защиту выносится:

1. Система проблемно-ориентированных моделей, алгоритмов и методик для решения.задач расчета и анализа устройств PS и А СИ.

2. Система программ на ЭВМ для автоматизации расчетно-экспе-риментальных исследований динамики режимов и изменения состояния СПЭ, обусловленных работой устройств РЗ и А.

3. Методы оптимизации использования ресурсов ЭВМ, позволяю щие повысить эффективность их применения для расчетно-эксперимен-тальных исследований в задачах расчета и анализа устройств РЗ и А tío разработанным алгоритмам и программам.

Методика проведения исследований.

Исследования, проведенные в диссертационной работе, базируются на использовании методов математического моделирования, реализующих принципы системного подхода при отображении структуры, конфигурации, состояния и динамики процессов промышленного электроснабжения. В работе использовались методы и теория графов, электрических цепей, электрических машин, численные методы решения систем нелинейных дифференциальных и алгебраических уравнений, теории функций комплексных переменных. Программное обеспечение выполнено на алгоритмических языках FORTRAN-77, Turbo С, AutoLISP применительно к ГRM PC.

Обоснованность и достоверность научных положений и выводов определяется корректным применением математических методов, использованием апробированных моделей, согласованностью сравнимых результатов, полученных при моделировании с различной степенью детализации переходных процессов, совпадением результатов натурного и расчетного экспериментов1* в1 пределах допустимой погрешности. .-: . :

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработаны вычислительно-эффективные алгоритмы расчета несимметричных режимов коротких замыканий (двухфазных, однофазных на 8емлю, двухфазных на землю) в системе электроснабжения произвольной конфигурации и структуры в любой месте короткого замыкания.

2. Для выбора защит от замыканий на землю в распределительных электрических сетях с изолированной или компенсированной

- Б -

нейтралью разработаны вычислительно-эффективные алгоритмы расчета ■емкостных токов замыкания на землю.

3. Разработаны математические модели измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Практическая ценность работы.

Разработана адаптированная система графического и информационного сопровождения подготовки файла исходных данных для задач анализа и. синтеза устройств РЗ и А в произвольной системе электроснабжения. Разработанный пакет программ базируется на системе автоматизированного проектирования AutoCAD 10 и ориентирован на персональные ЭВМ ряда IBM PO и совместимые к ним. Разработана система программ "RELE", предназначенная для автоматизации рае-четно-эксперименталькых исследований, сопровождающих выбор параметров устройств РЗА элементов СШ при произвольной конфигурации, структуре и состоянии. Разработанные комплексы программ, сопро-вовдающих расчет и анализ устройств PSA, внедрены в институте ГИПРОТРУВОПРОВОД, ПО "ПРОМЭНЕРГО", внщ взи.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: XII сессии Всесоюзного семинара "Кибернетика электрических систем" в г. Гомеле в 1991 году; научно-технической конференции "Техникоэкономические проблемы оптимизации режимов электропотребления- промышленных предприятий" в г. Миассе в 1991 году; научно-технической конференции "Региональные проблемы повышения качества и экономии электроэнергии в г. Ас. трахани в 1991 году; научно-технических семинарах кафедры "Электроснабжения промышленных предприятий" Московского,. энергетического института.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Обьем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий обьем - 189 страниц машинописного текста и 21 рисунок. Список литературы состоит из 65 наименований.

ПОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность проблемы создания автоматизированной системы расчета и анализа защиты и автоматики СПЭ, формулируется цель работы, дается характеристика структуры диссертации. .

- б -

Первая глава посвящена обзору опубликованных работ по математическому моделированию СПЭ и режимов ее работы, математическим моделям элементов РЗ, методам моделирования и исследования переходных процессов при возникновении возмущающих воздействий. Определяются основные направления и задачи исследований.

Расчет РЗ заключается в выборе рабочих уставок, отвечающих основным требованиям, предъявляемым ко всем устройствам релейной защиты: селективности, быстродействию, чувствительности и надежности.

При проведении расчетов для выбора уставок РЗ наибольшая трудоемкость заключается в поиске и расчете параметров нормальных и аварийных режимов СПЭ: установившегося режима СПЭ, трехфазного короткого замыкания (КЗ), двухфазного КЗ, двухфазного замыкания на землю, однофазного КЗ, однофазного замыкания па землю, отключения части нагрузки от источника питания, пуска и самозапуска электродвигателей.

Автоматизация расчетов перечисленных режимов позволяет существенно ускорить решение задачи выбора средств РЗ и А. Наряду с этим применение современных средств вычислительной техники для автоматизации выбора уставок РЗ с умственно повышает эффективность вычислительного процесса и уменьшает сроки проектирования.

Условия работы защиты в СПЭ усложняются тем, что в переходном режиме помимо апериодических составляющих токов и напряжений, появляются свободные периодические составляющие токов и напряжений, имеющие широкий спектр частот»

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН), которые по некоторым причинам технического характера обладают ухудшенными параметрами, особенно в переходных режимах СГО вносят дополнительные искажения в работу устройств РЗ.

Ввиду большого разнообразия и непостоянства степени влияния различных факторов становится невозможной оценка поведения РЗ на основе интуитивного сопоставления параметров срабатывания и ожидаемого характера переходного режима защищаемого объекта.

Оценка поведения существующих устройств в сложных переходных режимах, производимых на основе натурных экспериментов в СПЭ, при всей сложности их подготовки и проведения, не позволяет достаточно полно исследовать работу РЗ и А иэ-эа трудности, а подчас и практической невозможности воспроизведения всех необходимых режимов работы. Эксплуатационная проверка новых устройств РЗ требует

изготовления большого количества опытных образцов и длительных ■сроков испытаний. Испытания на электродинамических моделях дают больше возможностей, однако и здесь есть свои трудности: высокая стоимость моделей достаточно большой мощности, трудность воспроизведения некоторых режимов, например, работы высоковольтных вык-.лючателей при отключении КЗ, необходимость в изготовлении физических моделей высоковольтных измерительных трансформаторов и •т. п.

В связи с этим становятся все более актуальными методы оценки поведения устройств РЗ, основанные на использовании математических моделей, отражающих реальные физические зависимости между параметрами режима и конструктивными параметрами устройств PS.

Известные в настоящее время математические методы исследования режимов СПЭ и РЗ можно разделить на два направления.

Первое направление связано с моделированием переходных процессов в СПЭ и созданием совершенных методик расчета переходных процессов электродвигательной нагрузки.

Второе направление связано с моделированием РЗ и А отдельных объектов энергосистем и элементов СПЭ без связи с общей структурой системы электроснабжения.

Рассмотренные направления не ориентированы на комплексное решение многофакторной задачи расчета и анализа устройств РЗ в СПЭ. Возможность решения лишь частных задач в совокупности с большим объемом исходных данных для моделирования режимов СПЭ и . РЗ, сложностью их подготовки не способствовало широкому распространению уточненных методов расчета в проектных и .эксплуатационных организациях.

Применение современных средств вычислительной техники, которыми в настоящее время оснащены и оснащаются проектные, исследовательские и эксплуатационные организации, открывает широкие возможности реализации математических моделей СПЭ и устройств РЗ и А с учетом всех факторов, оказывающих существенное влияние на работу зашиты элементов СПЭ. Математическое моделирование позволяет задавать режимы СПЭ, которые невозможно или затруднительно воспроизвести в реальной системе электроснабжения или на электродинамической модели. Выявляется возможность воспроизвести и проконтролировать характер изменения некоторых параметров, трудно доступных для непосредственных измерений.

В соответствии о изложенным основные'задачи диссертационной

- а -

работы формулируются следующим образом:

1. Совершенствование моделирования СПЗ и элементов РЗ применительно к задачам анализа и расчета систем РЗ и А.

2. Разработка алгоритмического и программного обеспечения задач анализа и расчета устройств РЗ и А СПЗ.

3. Реализация принципов системного подхода в организации расчетно-экспериментальных исследований, сопровождающих выбор параметров и анализ эффективности систем РЗ и устройств автоматики.

Во второй главе излагаются вопросы моделирования элементов РЗ СПЭ,• предлагаются математические модели ТТ и ТН, а также их групп соединений.

В состав информационной части входят измерительные ТТ и ТН, и измерительные (реагирующие) органы защиты. Последние реагируют на токи и напряжения зашиваемого объекта или их сочетания (сопротивление, мощность, симметричные составляющие и их комбинации, фазовые углы и т. д.) и выполняются на базе статистических измерительных схем, содержащих электромагнитные, полупроводниковые и другие статические элементы и электромеханические реле.

Возникающие во вторичных цепях измерительных трансформаторов свободные составляющие переходного режима наряду с наличием конструктивных элементов с нелинейными характеристиками обуславливают значительные искажения токов и напряжений, подводимых к реагирующим органам устройств РЗ. В связи с необходимостью учета этих искажений математические модели измерительных трансформаторов должны обязательно включаться в состав комплектных математических моделей, предназначенных для исследования работ устройств РЗ в переходных режимах. Современные ЭВМ, обеспеченные алгоритмическими языками для автоматизации программирования, могут реализовать построение таких моделей.

Электромагнитные устройства составляют основу информационной части современных РЗ. На их базе выполняются измерительные трансформаторы тока и напряжения и элементы измерительных органов РЗ.

Применяющиеся в настоящей работе алгоритмы строятся с расчетом использования характеристик намагничивания ферромагнитных элементов в виде Н= £ (6). Большинство известных способов ап-роксимации таких зависимостей не обеспечивает необходимой точности во всем диапазоне изменения индукции. Метод кусочно-линейной апроксимации для обеспечения приемлемой точности требует раз-

биения исходной характеристики на большое количество участков. При этом не обеспечивается непрерывность производной что

может ухудшить условия сходимости итерационных процессов при решении алгебраических уравнений. В настоящей работе используются кусочно-параболическая апроксимация характеристик намагничивания.

Математическое описание измерительных трансформаторов и реагирующих органов защиты содержит нелинейные дифференциальные и алгебраические уравнения, составляемые на основании законов Кирхгофа для электрических и магнитных цепей.

При разработке . математических моделей измерительных трансформаторов учитывались следующие условия: во-первых, точность воспроизведения вторичных токов и напряжений и, во-вторых, быстрая сходимость итерационного процесса при интегрировании дифференциальных уравнений. Для зтого были проанализированы известные методы интегрирования дифференциальных уравнений и был выбран метод Эйлера, как наиболее эффективный для решения поставленной задачи.

Поведение одиночного ТТ в переходных и установившихся процессах (рис.1) описывается системой нелинейных дифференциальных уравнений:

По принципу действия и конструкции простейший электромагнитный ТЙ является маломощным силовым трансформатором и в простейшем случае состоит из стального сердечника, двух обмоток, изолированных друг от друга (рис.2)

Однофазный ТН аналогичен по математическому описанию однофазному силовому трансформатору небольшой мощности:

К числу факторов влияющих на поведение устройств РЗ, в пе-

Рис.1 Трансформатор тока и его схема замещения.

Ряс.2 Трансформатор напряжения в его схема замещения.

- 11 -

реходных режимах со стороны ТН относятся':

1. падение напряжения от намагничивающего тока ТН на индуктивности рассеяния и активном сопротивлении первичной обмотки;

2. падение напряжения от тока вторичной нагрузки нэ индук-тивностях рассеяния и активных сопротивлениях обеих обмоток, включая соединительные провода;

3. свободные составляющие токов и напряжений, возникающие во вторичных цепях ТН в переходных режимах.

Уравнения комплексной нагрузки, содержащей чисто активные, индуктивные и емкостные цепи имеет вид:

Чг гг« *-гн и - и + ? г

"г- "ей т Чц <-н ^ £ ¿г« + Сн = -

и£ =

Математическое описание устройства РЗ содержот до 3-4 групп уравнений, каждая из которых представляет замкнутую систему: уравнения измерительных ТТ, уравнения измерительных ТН, уравнения реагирующей части измерительных органов, уравнения исполнительных элементов реагирующих органов.

Каждая из перечисленных выше групп содержит в общем случае следующие уравнения:

1. дифференциальные уравнения

->*«,*) ,

2. алгебраические уравнения

^ сх,, Хг, &, , £) М 2,->п

Целью моделирования переходных процессов в цепях релейной защиты является определение временных характеристик реле в усло-'виях срабатывания и коэффициента запаса в условиях несрабатывания.

Необходимыми условиями для достижения поставленной цепи являются: получение достоверных результатов при моделировании аварийных режимов в СИЗ; получение достоверных результатов при моделировании измерительных, трансформаторов; согласование энергических характеристик входных сигналов (вторичные тока и напряяэ-

нил) е уставками срабатывания органов РЗ; наличие автоматизации расчетно-зкепериментальных исследований работоспособности устройств РЗ, включая обработку результатов.

В третьей глаге излагаются вопросы моделирования СПЭ при исследовании работы РЗ.

Предложена графоаналитическая модель СПЭ, которая, исходя из задач автоматизации раечегно-зкепериментальных исследований, базируется на следующих принципах:

- графоаналитическая модель должна идентифицировать и отображать СПЗ любой структуры (по типу, количеству и расположению элементов), произвольной конфигурации (по последовательности соединения элементов) и состояния (по положению выключателей);

- исходные данные о СПЭ должны в максимальной степени базироваться на каталожных данных элементов, что позволяет создать и эффективно использовать банк данных. Данные о конфигурации СПЭ должны позволять как графическое, так и аналитическое представление;

- модель должна отражать любой из реальных способов нарушения электроснабжения, работу релейной защиты, противоаварийной автоматики; систем автоматического управления режимами СПЭ.

Помимо изложенных выше принципов при создании графоаналитического отображения СЮ необходимо основываться на следующих положениях:

- графически отображать схемы СПЭ, используй библиотеку типовых графических элементов, а также блоки готовых частей схем;

-кодировать схемы СШ Для аналитического отображения в виде файлов исходных данных с целью проведения расчетно-эксперимен-тальных исследований режимов СПЭ;

- вводить и выводить данные по элементам, используя банк каталожных данных (легко изменяемый и пополняемый новыми данными);

- иметь удобные'и быстродействующие средства редактирования схем СГО, включая редактирование структуры, конфигурации и данных по элементам СПЭ.

Компонентами СПЭ , отраженными в разработанной на этих принципах графоаналитической модели , является электрическая система, промышленная электрическая сеть , силовые выключатели , измерительные трансформаторы , узлы промышленной комплексной нагрузки , содержащей электрические двигатели и прочую нагрузку. Для отображения структуры конфигурации и состояния СПЭ используется метод

цифрового кодирования, который позволяет идентифицировать включение электродвигателей по углам нагрузи:; отобразить ОН? совокупностью обобщенных пассивных параметров.

Для построения прикладной системы графоаналитического моделирования СПЭ была выбрана система автоматизированного проектирования AutoCAD версии 10 и язык программирования AutoLISP.

Шделирование электродвигательной нагрузки осуществляется применением математических моделей синхронных (СД) и асинхронных (АД) двигателей, базирующихся на полных, либо упрощенных уравнениях Парка-Горева, т. е моделей с различной степенью детализации электромагнитных переходных процессов. Модели имеет различное функциональное назначение и могут выбираться в зависимости от вида расчетов и, соответственно, необходимости Солее или менее точного учета электромагнитных процессов в электрических двигателях ОД).

Качество моделирования системы промышленного электроснабжения в значительной степени определяется способом моделирования ее режимов. Расчеты режима составляют существенную долю времени расчетов переходных процессов, поскольку осуществляются несколько раз на каждом шаге интегрирования. Следует также отметить, что за счет, работы РЗ и А в СПЭ происходят многократные изменения в схеме, существенно отражающиеся на режимах (нормальный режим, режимы короткого замыкания, восстановление электроснабжения). Способ мо-. делирования режимов СПЭ должен позволять отображать все многообразие возможных режимов при оптимальных затратах машинного ъреме-ни и оперативной памяти ЭВМ на расчеты.

Для расчета и анализа релейной защиты и автоматики СПЭ необходимо моделировать следующие режимы: установившийся режим,трехфазное короткое замыкание (КЗ), двухфазное КЗ, двухфазное замыкание на землю, однофазное КЗ, однофазное замыкание на землю, отключение части узлов нагрузки от источника питания, самоэапуск и пуск ЭД.

Режим трехфазного КЗ моделируется в соответствии с режимом прямой последовательности (рис.3), который определяется следящей системой уравнений:

ltris(y ,ri" £ t9yi)yi9Yi , с t- г,..., л) ,

п

г _ ' hyi

_ ыс-цг ыс-ц ^ ±- а

- 14 -

NCU , \

Um-ErlzV'^;^"^.....П)

Специфика релима КЗ в СЗС проявляется в необходимости следующих расчетов: собственного и взаимных сопротивлений для узла КЗ; тока и напряжения в уэле КЗ на каждом шаге интегрирования процесса; учета влияния тока КЗ и напряжения в узлах нагрузки.

Расчет режима двухфазного КЗ производится по методу симметричных составляющих с применением правила эквивалентности прямой последовательности. При этом параметры режима элементов СГО определяются наложением составляющих прямой и обратной последовательностей.

Режим обратной последовательности в соответствии со схемой (рис. 4) определяется следующей системой уравнений: t/CH \

Inj' y*yjYi»j ■

4 иш " .

2C =¿2. Jgyi )

которая для проведения итерационного расчета может бьггь преобразована к виду и V

1 - ß-j -tJC-ti,) UfyjlityJ

- гу, ffCti ~ >

. f/( ^KC^WCti

4 +z'y ■

x Li^Yt,

Расчет режима однофазного КЗ производится также по методу симметричных составляющих. Параметры режима элементов С IB определяются наложением векторов прямой, обратной и нулевой последовательности.

Режим СГО нулевой последовательности описывается следующей системой уравнений:

>1 »e#ti , V

=:2 гву 7oyJ t +

= О (¿^...^crtrtj

NCHH+J

= ~Д н

и и ©

Qrc ©

чт

У, У,

© ©

M ït>Xi фё

■е-

сэ-е

Lyn Е

- 1>3гл

: fíA

Рвс.З Схема замещения для режима прямой ■ последовательности.

Ряс.4 Схема загащепгя для рати обратной последовательности.

Расчет режима однофазного замыкания на землю (033) производится в следующей последовательности:

1. . Рассчитывается суммарный емкостной ток на землю в несвязанных по нулевой последовательности группах узлов нагрузки нулевой последовательности.

Источниками тока 053 являются емкостная .проводимость на землю линий электропередач и ЭД. Емкостные токи воздушных и кабельных линий сетей с изолированной нейтралью расчитываются соответственно по формулам

Емкостной ток статора ЭД равен

■1c.fr 0,Ш-3-С; Ы^

Для АД с короткозамкнутым ротором и для явнополюсного СД

$ \ZUnfiH С** «юн)

Для АД с фазным ротором и для неявнополюсного СД:

чГГз 1 - б (> {3'3*' * ' 10

2. Рассчитывается емкостной ток конкретной линии или двигателя в зависимости от поставленной задачи.

' Имея уставки срабатывания защиты и достоверные величины вто-

ричных токов и напряжений, можно смоделировать действие релейной

защиты в различных режимах СГО и проанализировать правильное вы-

полнение функций РЗ..

В четвертой главе приводится описание алгоритмического обес-

печения расчетно-экспериментальных исследований по выбору и расчету средств зашиты и автоматики элементов СШ.

Выбор средств и расчет уставок РЗ подразделяется на два

основных этапа:

1. Подготовка промежуточных данных,' полученных на основе расчета режимов систем электроснабжения и необходимых для выбора уставок РЗ элемента СПЭ.

2. Расчет РЗ на основе проме»суточных данных, характеризующих конкретную систему электороснабжения, н локальной базы данных по элементам РЗ.

Данные расчеты могут помимо подготовки промежуточных данных для расчета уставок и выбора средств использоваться для проведения расчетных исследований и определения характерных параметров

его.

При расчете всех переходных режимов (за исключением режима пуска) для моделирования ЭД используется система дифференциальных уравнений на основе упрощенных уравнений Парка-Горева.

Расчет параметров СПЭ на каждом шаге интегрирования и з установившемся режиме осуществляется по методу последовательных приближений с ускорением сходимости итерационного процесса.

При расчете режима самоэапуска осуществляется автоматический контроль наступления установившегося (или близкого к установившемуся) режима.

Условием для окончания расчета служит:

• <?С21 <• ° ,

^ 1 > ¿ * 1 • ' </ Г

Отправной точкой для расчета любого иэ переходных процессов или их последовательности служит исходный установившийся режим СПЭ.

В дальнейшем возможен любой порядок чередования переходных режо,(03, в том числе и последовательные расчеты одного и того же режима с различным состоянием выключателей а СПЭ. При этом момент окончания предыдущего процесса является начальной точкой для 'последующего.

Расчет уставок и выбор средств РЗ осуществляется для следующих элементов СПЭ: СД и АД; трансформаторов; линий к КТП; шин РУ 6-10 кВ; линий электропередач 8, 10, 35 кВ.

Для ЭД рассчитываются следующие защиты: от токов перегрузки и асинхронного хода, токовая отсечка, дифференциальная защита (точная или упроп^нная методика), от замыкания на земли в обмотке

статора. Для линий к КТГЬ токовая отсечка в зависимости от релейной базы (реле РТ-40 или ЯРЭ-Е201), максимальная токовая зашита. Для шин РУ 6-10 кВ: неполная дифференциальная защита 1 Для трансформаторов: максимальная токовая защита от перегрузки, максимальная токовая защита со стороны высшего напряжения ' трансформатора, продольная дифференциальная токовая'защита. Для линии электропередачи: максимальная токовая защита, от однофаано-, го замыкания на землю.

Б пятой главе дана характеристика программных реализаций на ЭВМ для выбора и расчетно-экспериментальных исследований работы РЗ промышленного электроснабжения.

Для проведения расчета и анализа РЗ на ЭВМ разработан программный комплекс "RELE", состоящий из расчетных, диалоговых сервисных для подготовки исходных данных и управляющей программ.

Комплекс расчетных программ позволяет: по каталожным данным и данным о структуре и конфигурации СПЭ определять параметры схем замещения отдельных элементов и обобщенные параметры СПЭ; по каталожным данным определять параметры схем замещения и расчетные параметры СД и АД; определять исходный установившийся режим отдельных потребителей электроэнергии к ОПЭ в целом; осуществлать расчет процессов при трехфазных и несимметричных КЗ в произвольной точке СГО, процессов при выбеге двигательной нагрузки при отключении ее от источника питания, процессов пуска и самозапуска электрических двигателей при восстановлении питания; рассчитывать уставки и выбирать средства РЗ элементов СГО/

В зависимости от вида анализируемой . аварийной ситуации и конкретных условий РЗ и противоаварийной автоматики этапы расчета переходных процессов могут иметь произвольную последовательность и неоднократно повторяться для различных углов нагрузки СПЭ или отдельных потребителей. Переход от одного режима к другому контролируется гаданной длительностью расчетного времени данного режима, а также установками срабатывания автоматики СГВ.

Прораммный комплекс написан на алгоритмических языках F0RTRAN-77, Turbo С применительно к ЭВМ ряда IBM PC и совместимым к ним; функционирует под управлением операционной системы № DOS версии 3.3 и выше.

Разработанный комплекс сервисных программ "PPD" предназначен для выполнения следующих функций:

1) графического изображения схем СГО на экране дисплея ПЭВМ

или на печатавшем устройстве Спринтере, графопостроителе),

2} ввода данных по элементам GIB с использованием локальной базы данных,

3) автоматического кодирования и нумерации элементов схем

СПЭ,

4) вывода данных по'СПЭ в файлы подготовки данных в заданных форматах для проведения расчетно-экспериментальных исследований режимов СПЭ,

Б) синтаксического контроля вводимых данных и контроля на предельно возможные величины задаваемых параметров,

6) расшифровки идентификаторов переменных массивов исходных данных и выдачи справочной информации по вопросам, связанным с подготовкой данных,

7) редактирования графического изображения схем и данных по элементам. СПЭ.

' Комплекс РРД написан на алгоритмическом языке AutoLISF с применением системы AutoCAD версии 10, адаптированной для решения конкретно определенного круга задач, на ПЗЕМ, совместимых с компьютерами IBM РС-АТ.

Комплекс представляет собой прикладную систему автома:изации графоаналитического отображения СПЭ с удобными и эффективными средствами редактирования.

Ввод графической и аналитической информации осуществляется как с клавиатуры, так и считыванием координат с экрана графического дисплея. Непосредственное отображение на экране всего чертежа или его части позволяет осуществлять редактирование и эффективное управление процессом проектирования.

В приложеши приведены алгоритмы расчета РЗ элементов СПЭ.

ЕЫВОДЫ

1.Разработана графоаналитическая модель промышленного электроснабжения, позволяющая идентифицировать СПЭ любой структуры, конфигурации и состояния, отражать любой иэ рвальньи способов нарушения электроснабжения, работу РЗ, противоаварийной автоматики и автоматики управления режимами СПЭ; активно использовать банк каталожных данных и графических изображений элементов и схем СПЭ.

2. Разработаны вычислительно-эффективные алгоритмы расчета несимметричных коротких замыканий (двухфазных, однофазных, двух-

- SO -

фазных на землю) в ОГО для анализа и расчета РЗ. ■

3. Разработаны вычислительно-эффективные алгоритмы расчета емкостных токов замыкания на землю для выбора защит от замыканий на землю в распределительных электрических сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.

4. Для расчетно-экепериментальных исследований • анализа и расчета РЗ и А разработаны математические модели измерительных трансформаторов тока и напряжения.

5. Разработан комплекс расчетных, сервисных и управляющих программ, позволяющий максимально сократить время расчетно-экспериментальных исследований расчета и анализа РЗ и А за счет автоматизации процесса подготовки данных, использования базы данных, управления процессом исследования с помощью ЭВМ, и повысить достоверность получаемых результатов ва счет корректного использования предложенных математических моделей.

6. Разработанный комплекс программ расчетов, сопровождающих расчет л 'анализ устройств РЗ и А, внедрен в институте ГИПРОТРУ-БОПРОБОД, производственном объединении ЗММПРОМЭНЕРГО, ВНИЦ ВЗИ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бугубаев С. А. .Сокольников А. R .Курицына С. С. Моделирование синхронных двигателей в системе электроснабжения //Сб. науч. трудов/Моек, энерг. ин-т. -1989. -N 210. -С. 83-93.

2. Сокольников А. В., Курицына. С. С Компьютерная подсистема графоаналитического моделирования промышленного•электроснабжения //Техникоэкономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий: Тез. докл. науч. -технич. конф., Миасс, 1991.

3. Печейкин С. А. .Сокольников А. R - Опыт повышения надежности системы электроснабжения средств вычислительной техники, построенной на базе электромеханических агрегатов бесперебойного питания. //Сб. науч; трудов/Моск. энерг. ин-т. -1991. -N 631. -с. 36-44.

4. Буре И. Г., Гамаэин С. И., Сокольников А. R Нормальные и аварийные режимы распределительных сетей - М.: Моск. энерг. ин-т. 1993. -60о.

Подписано h пматн Л— *лл t

Иеч. л. (X •}_ Тираж HJU Зин /У5

Типография МЭИ, Крмюкмирщням. 13,