автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Исследование и разработка методов локации однофазных замыканий на землю в распределительных сетях

На правах рукописи

Квривишвили Любовь Витальевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

СЕТЯХ

Специальности: 05.14.12- Техника высоких напряжений 05.14.02 - Электрические станции и электроэнергетические системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005056351

е ДЕК 2012

Томск-2012

005056351

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель: Качесов Владимир Егорович

доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Манусов Вадим Зиновьевич, доктор

технических наук, профессор, Новосибирский государственный технический университет, профессор кафедры систем электроснабжения предприятий

Вайнштейи Роберт Александрович,

кандидат технических наук, доцент, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, доцент кафедры электроэнергетических систем

Ведущая организация: Филиал ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» — СибНИИЭ

(Сибирский научно-исследовательский

институт энергетики)

Защита состоится: «19» декабря 2012 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.269.10 при ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» по адресу: 634050, г.Томск, пр. Ленина, 30.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Национального исследовательского Томского политехнического университета по адресу: г.Томск, ул. Белинского, 53-а.

Автореферат разослан «15 » ноября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д 212.269.10, д.т.н., с.н.с. -"4)" КабышевА.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Распределительные сети 6-35 кВ (РС) являются наиболее протяженными среди сетей 0,4-110 кВ и занимают значительную часть в инфраструктуре передачи и распределения электроэнергии. Однако их эксплуатация сопряжена со значительными издержками, обусловленными аварийными перебоями в энергоснабжении и необходимостью проведения профилактических и ремонтных работ.

Изоляция линий электропередачи данного класса напряжения, подверженная электрическим перегрузкам, постепенно деградирует со временем, в связи с этим в ней образуются места с пониженной электрической прочностью. В этих местах как при электрических возмущениях в сети, так и при нормальном эксплуатационном режиме могут возникать замыкания на землю, немалая доля которых носит дуговой характер - однофазные дуговые замыкания (ОДЗ).

В большинстве случаев ОДЗ происходит самогашение заземляющей дуги, приводящее к возникновению в зоне горения отрицательных последствий -ослабленных мест, которые с течением времени могут вызвать повторный пробой и более серьезный вид повреждения (например, переход повторного ОДЗ в междуфазное короткое замыкание, в случае которого происходит автоматическое отключения фидера и потребителя).

Большой процент самоустраняющихся ОДЗ ставит задачи распознавания повреждения среди всего потока аварийных событий и локации его местоположения, поскольку изоляция в месте замыкания ослаблена и требует проведения профилактических испытаний для оценки ее остаточной электрической прочности или выполнения, при необходимости, ремонтно-восстановительных работ.

Особое внимание задаче локации должно уделяться на производствах с непрерывным циклом, где возможно возникновение катастрофического ущерба в виде массового брака продукции и повреждения дорогостоящего технологического оборудования. В таких отраслях промышленности (например, объекты добычи и транспорта нефти и газа) перерывы в энергоснабжении должны быть кратковременными и подлежать устранению в кратчайшие сроки.

Значительный вклад в развитие отечественных методов локации однофазных повреждений в разные годы внесли Кофман Б.Л., Манн А.К., Платонов В.В., Половников В.А., Спиридонов В.К., Шалыт Г.М., Щедрин М.Б. (для кабельных линий), а также Айзенфельд А.И., Баранаускас Л.П., Беляков Ю.С., Борозинец Б.В., Борухман В.А., Розенкноп М.П., и др. (применительно к воздушным линиям). Однако методы локации, существующие в настоящее время, являются малопригодными для определения мест кратковременных самоустраняющихся замыканий, а локационные и волновые методы, широко используемые во всем мире в сетях высокого и сверхвысокого напряжений (с эффективно заземленной нейтралью), практически не пригодны для определения мест повреждений в радиальных РС под рабочим напряжением. Указанная проблема интенсивно решается в европейских странах (Франция, Германия, Бельгия, Финляндия и т.д.).

В рамках настоящего исследования ставится задача повышения надежности и эффективности энергоснабжения сетей среднего класса напряжения за счет

з

сокращения количества однофазных повреждений и их длительности, что осуществляется на основании on-line мониторинга электрической сети, оперативной диагностики ее состояния и выполнения своевременной и целенаправленной профилактики изоляции.

Целью работы является разработка и совершенствование методов определения зоны однофазных повреждений на землю в PC, позволяющих производить своевременную диагностику и ремонт фазной изоляции и, тем самым, минимизировать издержки электросетевых эксплуатирующих организаций.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнен анализ существующих методов локации однофазных повреждений в сетях среднего класса напряжений и проведена оценка их эффективности.

2. Определены структурные части задачи on-line диагностики PC 6-35 кВ.

3. В рамках решения задачи диагностики состояния PC разработаны методы распознавания однофазных замыканий на землю (033) в сетях 6-35 кВ, эксплуатируемых в режиме изолированной и резонансно-заземленной нейтрали.

4. Усовершенствованы параметрические методы локации ОЗЗ — частотно-параметрический и дифференциально-параметрический.

5. Исследованы влияния топологии электрической сети и нагрузки на точность локации при использовании параметрических методов.

6. Исследованы и определены области применения параметрических методов в зависимости от величины переходного сопротивления в месте замыкания.

7. Разработан формализованный метод локации ОЗЗ, основанный на использовании математического аппарата искусственных нейронных сетей.

8. Для апробации формализованного метода локации разработана модель воздушной линии электропередачи с частотно-зависимыми параметрами, позволяющая проводить численный эксперимент ОЗЗ с минимальными погрешностями моделирования.

Методы исследования. В работе использованы методы обработки экспериментальных данных, полученных в результате активного и пассивного эксперимента в действующих электрических сетях; методы математического моделирования переходных процессов, основанные на теории электрических цепей; методы теории вероятности; численные методы, а также математический аппарат искусственных нейронных сетей.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Метод распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью, основанный на малой скорости изменения напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги, позволяющий достоверно выделять ОЗЗ среди всего потока аварийных событий.

2. Метод распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью, содержащих протяженные воздушные линии электропередачи, основанный на анализе предаварийных напряжений и переходных напряжений в момент замыкания на землю.

3. Методика эквивалентирования разветвленной распределительной сети, позволяющая учитывать изменения топологии сети и нагрузки для получения амплитудно-частотных и дифференциальных характеристик, несущих информацию о месте замыкания, в темпе процесса измерений.

4. Новый формализованный метод локации 033 в сетях 6-35 кВ, основанный на использовании математического аппарата искусственных нейронных сетей, позволяющий достоверно определять место повреждения по образам кривых переходных процессов в момент замыкания на землю.

5. Способ определения высокоомных замыканий на землю, локация которых параметрическими и формализованными методами потенциально не возможна (или выполняется с высокой погрешностью), основанный на анализе значения максимального напряжения на нейтрали сети после гашения заземляющей дуги.

Научная новизна работы:

1. Впервые показано, что достоверное распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью может быть выполнено путем определения скорости изменения напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги; определена оптимальная длительность временного интервала обработки напряжения на нейтрали сети, обеспечивающая достоверное распознавание.

2. Впервые предложен метод распознавания первичного замыкания на землю для сетей с изолированной нейтралью, содержащих протяженные воздушные линии электропередачи, основанный на анализе переходных напряжений и их производных и предаварийных значений напряжений в момент замыкания на землю.

3. Для параметрических методов выполнен анализ влияния параметров, изменяющих частоту собственных колебаний сети и определяющих точность локации: топологии и емкости сети, нагрузки.

4. Впервые предложена методика эквивалентирования сложных радиальных схем, позволяющая оперативно учитывать изменения топологии сети и нагрузки для получения амплитудно-частотных или дифференциальных характеристик сети, несущих информацию о месте замыкания, в рамках применения разработанных параметрических методов локации ОЗЗ.

5. Разработан метод выделения высокоомных замыканий на землю, локация которых параметрическими и формализованными методами потенциально невозможна, основанный на анализе величины максимального напряжения на нейтрали после гашения заземляющей дуги.

6. Разработан формализованный метод локации ОЗЗ в РС, позволяющий распознавать и классифицировать образ переходного процесса при ОЗЗ при помощи математического аппарата искусственных нейронных сетей.

7. Предложен итерационный подход к задаче распознавания образов переходных процессов, позволяющий упростить алгоритм локации и снизить погрешность.

8. Для программного комплекса РБрке разработана модель воздушной линии электропередачи, учитывающая частотные зависимости первичных и волновых параметров линий в контуре нулевой последовательности, позволяющая получать достоверные образы переходных процессов, используемые для локации.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

• Разработанные методы локации 033 (в т.ч. формализованный метод) позволяют эффективно определять зоны однофазных повреждений в PC в on-line режиме и оперативно управлять сетью для минимизации негативного влияния дуговых перенапряжений на оборудование всей сети.

• На основе данных локации и топологии PC строится карта аварийности, используемая для оптимизации профилактических испытаний и ремонтно-восстановительных работ.

• Методы эквивалентирования PC позволяют реализовать разработанные методы локации на микрокомпьютерах низкой производительности и на микроконтроллерах.

• Для кабельных сетей с емкостными токами замыканий на землю (ЕТЗЗ) 30-100А определено значение переходного сопротивления канала дугового замыкания (Ял~4-^6 0м), которое может быть использовано при численном моделировании для целей локации ОЗЗ.

• На основании обработки результатов мониторинга в кабельных PC определены оптимальные значения признака замыкания (К= 3) и время интегрирования фазных напряжений (/„=3 мс) в методе распознавания ОЗЗ в сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР).

• Методы распознавания ОЗЗ использованы во внедренном аппаратно-программном комплексе on-line диагностики PC 10 kB в ОАО ГУП «УЭВ СО РАН» (г. Новосибирск).

• Параметрические методы локации использованы при разработке измерительного комплекса для определения мест однофазных замыканий на землю на BJI электрохимической защиты 10 кВ в ОАО «Сибэнергосервис» (г.Новосибирск).

Достоверность результатов работы. Сформулированные в диссертации результаты и выводы основываются на апробированных программах моделирования стационарных и переходных режимов электрических цепей и систем (PSpice, MATLAB). Обоснованность результатов, полученных моделированием, подтверждается их хорошим согласием с результатами проверочных аналитических расчетов, выполненных с использованием основных законов электротехники, и данными мониторинга и активного эксперимента в действующих электрических сетях 10 кВ.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях, посвященных дням науки НГТУ (2004-2006 гг.); на Всероссийских научно-технических семинарах и конференциях: «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (г.Томск, ТПУ, 2004, 2005, 2006 гг.); «Наука. Технологии. Инновации», НТИ-2004, НТИ-2007 (г.Новосибирск, НГТУ); «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали 3-6-10-35 кВ» (НГТУ, Новосибирск, 2004, 2006, 2008 гг.); «Электроэнергетика глазами молодёжи» (г.Самара, 2011); на III молодежной Международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2008); на международных научно-технических конференциях: «IEEE PowerTech'05» (St.-Petersburg, 2005); «The 7th International Scientific Conference on Electric Power Engineering» (University of Brno, 2006).

6

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них: 4 публикации, входящие в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, включая 1 патент РФ на изобретение; 10 - в сборниках трудов Международных и Всероссийских конференций и семинаров, 1 статья в сборнике научных трудов.

Личный вклад соискателя. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация поставленных задач, разработка математических моделей и методов, реализация и тестирование алгоритмов в программно-вычислительных комплексах, анализ и обобщение результатов.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 89 наименований, и приложений. Основной объём работы составляет 168 страниц, включая 13 таблиц и 68 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы, показана ее актуальность, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость работы, связанная с необходимостью разработки и совершенствования методов локации ОЗЗ, позволяющих эффективно определять зоны однофазных повреждений в PC в on-line режиме и оперативно управлять сетью для минимизации негативного влияния дуговых перенапряжений на оборудование всей сети.

В первой главе сформулирован основной подход к задаче локации ОЗЗ в PC и определены составляющие части on-line диагностики состояния сети: распознавание однофазного замыкания на землю, выделение поврежденного фидера и локация места повреждения фазной изоляции.

В рамках решения первой подзадачи диагностики выполнен обзор существующих методов распознавания ОЗЗ применительно к сетям среднего класса напряжения с изолированной или неэффективно-заземленной нейтралью. Дан критический анализ используемых в настоящее время методов и средств распознавания однофазных замыканий на землю и показано, что для случаев кратковременного (составляющего единицы миллисекунд) единичного пробоя фазной изоляции указанные методы являются малопригодными, поскольку большей частью основаны на измерении параметров установившегося режима замыкания.

Основной акцент в главе сделан на усовершенствование и разработку методов распознавания ОДЗ в PC с различными режимами заземления нейтрали.

Распознавание ОДЗ в сети с изолированной нейтралью (ИН). Сети с ИН характеризуются малой скоростью изменения напряжения нулевой последовательности (НП) на нейтрали после гашения заземляющей дуги. Снижение напряжения на нейтрали происходит, в основном, за счет насыщения магнитопроводов измерительных трансформаторов напряжения.

Метод распознавания ОДЗ в сетях с ИН в качестве основного признака замыкания использует модуль скорости изменения напряжения на нейтрали между пробоями фазной изоляции |du^ /dt\.

Фазные напряжения му(/), у={А,В,С}, регистрируемые на шинах питающей подстанции, сравниваются с пороговым уровнем (~2Ьгф.м, где 11ф.м - максимальное фазное напряжение). В случае превышения уровня любым фазным напряжением определяются все производные фазных напряжений и сопоставляются их знаки.

При совпадении всех знаков производных напряжений и превышения их модулями уставки 11 у переходят к анализу характера напряжения на нейтрали.

Уставка принимается равной удвоенному значению производной наибольшего рабочего линейного напряжения сети:

Vу « 2тах(л/зг/ф.м(нр)а>зш(а>0 = 2со7з{/фм(нр), (1)

где ю- промышленная угловая частота.

На пологом участке напряжения НП длительностью /„ (/п где

Ч = 10 + (у> = Ч + гп > ¡о ~ время превышения модуля последней производной

уставки и у, Ц - время успокоения, за которое колебания в контуре прямой

последовательности затухают) выполняется его квадратичная аппроксимация (рис.1). Аппроксимирующий полином записывается в соответствии с выражением

млК')|Ге[,1;Г2] « = т2 + Ьт. + с> (2)

Если модуль производной напряжения на нейтрали сети меньше 0,11/ф.м /мс (т.е. |Ь| <0,1£/ф м Iмс) и модуль начального напряжения превышает 0,Шф.м

(|с| > 0,1(Уф м ), то устанавливается факт ОЗЗ.

Выполненные исследования позволили определить оптимальную длительность измерительного интервала, которая составила 3 мс, значения

уставок по производной напряжения, а также по мгновенному значению

напряжения мМо в начале участка аппроксимации.

Анализ напряжения НП, полученного в результате мониторинга действующей кабельной сети 10 подтвердил работоспособность разработанного метода

(условия распознавания ОДЗ выполняются при всех замыканиях, т.е. модуль напряжения на нейтрали после погасания заземляющей дуги больше 0,1£/ф.м и его производная по модулю меньше 0,1 ¿Уф м/мс).

Распознавание ОЗЗ в сетях с ИН, содержащих протяженные воздушные линии электропередачи (ВЛ). Характер напряжения на нейтрали в сетях с

Рисунок 1 - Напряжение нулевой последовательности и производная напряжения на неповрежденной фазе

протяженными ВЛ (например, РС, питающие объекты нефтедобывающей промышленности) определяется относительно малым временем горения заземляющей дуги, в течение которого заряд на поврежденной фазе не успевает полностью рассеяться. В этой связи длительность горизонтальной полки на напряжении НП крайне мала и метод распознавания ОЗЗ по признаку неизменности напряжения на нейтрали не применим.

Для решения задачи распознавания ОЗЗ в РС, содержащих протяженные ВЛ, разработан метод, который заключается в регистрации фазных напряжений на шинах питающей подстанции и их последующей обработке и анализе:

1. В случае превышения любым из фазных напряжений значения уставки по уровню перенапряжения (~2иф.„) фиксируется момент времени - /,,„.

2. Выполняется возврат к некоторому моменту времени /0, который определяется как: (где ГЫакс - период свободных колебаний при самом удаленном от шин питающей подстанции замыкании).

3. На интервале времени [/0;Аш] определяются производные фазных напряжений и сопоставляются их знаки. Если для указанного интервала в какой-то момент времени производные всех фазных напряжений, взятые по модулю,

I

превышают некоторую уставку (иу, см. (1)) и знаки этих производных совпадают,

то фиксируется данное время — /0дз-

4. Производится анализ абсолютных значений фазных напряжений при /=?одз- В случае, если на той фазе, где было зафиксировано превышение уставки по уровню перенапряжений, значение напряжения находится в диапазоне от (0,4..0,6)ифм, а на двух других фазах напряжения находятся в диапазонах (0,9..1,2)ифм на одной, и (0,4..0,6)1]ф.л, на другой, то устанавливается факт первичного однофазного замыкания на землю в электрической сети.

Распознавание ОЗЗ в сетях с резонансно-заземленной нейтралью. В основе метода распознавания ОЗЗ в сетях с компенсацией ЕТЗЗ лежит свойство медленного восстановления напряжения на поврежденной фазе после погасания заземляющей дуги.

В случае совпадения знаков всех производных фазных напряжений, регистрируемых на шинах питающей подстанции, их значения сравниваются с

некоторой уставкой Vу .

Действующие значения фазных напряжений, получаемые интегрированием на малом временном интервале (/и), начало которого определяется моментом достижения последней производной фазного напряжения значения уставки, ранжируют по возрастанию следующим образом: С/п = £/мии < С/ср < ииакс

(индекс «п» соответствует поврежденной фазе).

Если выполняется условие: иср / С1тт> К, где К - признак замыкания,

зависящий от коэффициента компенсации ЕТЗЗ (рис. 2), то событие считается однофазным замыканием на землю, которое при его единичном появлении может быть как дуговым, так и металлическим.

Величина признака замыкания К является определяющей при формировании вывода о факте возникновения ОДЗ. Параметр К может варьироваться в широком диапазоне, т.к. зависит от характера горения заземляющей дуги, который является

случайным процессом и определяется видом дефекта изоляции и сочетанием параметров самой электрической сети.

L =1 мГн

L„=1,5 мГн

Ж:,

Рисунок 2 - Признак замыкания К в сетях с различными параметрами (Кь=\, /и=3 мс, Лд=4 Ом)

Приближенная оценка К при условиях: ф=тс/2., я/Р|«ср, А2=0, (30=со (^¿=1) (Р| - угловая частота свободных колебаний в момент горения дуги, Аг - амплитуда свободных колебаний на поврежденной фазе после погасания дуги) рассчитывается по выражению

(3)

к=\_ 2 V1 + 2Ка + Ж] + 2К1 + К* sin(2a>/„ + ф) + to„ (1 + К0 + ) - Уз (1 + 2К0 )

где <*= arctg(—i-, К0=ит/Щ,й.

2Kq +2К0-[

Интегральная оценка признака замыкания выполнена для широкой вариации параметров сети. Минимальное значение признака для эквивалентной индуктивности источника L„=l...l,5 мГн равно Kmia=3,2 (рис. 2), для ¿„=0,5мГн --&тп=3,6. Существует небольшая зона параметров (рис.2), где величина признака К< 3. Маловероятное нераспознавание возможно в сетях с маломощным источником питания (¿„=1,5 мГн) и малым ЕТЗЗ в случаях, когда гашение дуги происходит при нуле разрядной составляющей тока замыкания.

Выполнены исследования, позволившие определить минимальное значение признака замыкания, при котором факт ОЗЗ можно считать достаточно надежным. Сопоставление значений этого параметра выполнено для другого частого возмущения в сети - включения линий (цепочки линий).

На основании теоретических исследований и статистической обработки данных мониторинга в действующих распределительных сетях (при коэффициенте компенсации ЕТЗЗ 0,8.. 1,2) рекомендовано значение признака замыкания К~3 (рис.3).

Вторая подзадача on-line диагностики состояния сети (выделение поврежденного фидера) решается при помощи метода, основанного на принципе противоположности полярностей первой полуволны переходного тока НП (Jo) в

ю

/®

0.15

поврежденном и неповрежденном фидерах, после установления факта 033 в электрической сети при помощи описанных методов распознавания.

Во второй главе изложено описание параметрических

методов локации 033 в распределительных сетях под рабочим напряжением и

приведены особенности их применения в зависимости от текущего состояния сети (топологии и нагрузки) и специфики горения заземляющей

дуги (вида замыкания).

Частотно-параметрический метод локации основан на анализе частоты свободных колебаний сети </2) в переходном процессе замыкания на землю, обусловленной разрядом фазной емкости сети. Частотные характеристики сети (рис.4,а) получают при помощи комплексов программ моделирования электромагнитных переходных (стационарных) процессов.

На основании частотных характеристик (рис.4,б) формируется зависимость расстояния до места повреждения (/3) от частоты свободных колебаний /2. Выделение частоты /2 из аварийных осциллограмм в режиме однофазного дугового замыкания осуществляется при помощи прямого дискретного преобразования Фурье. и, В

л —

Рисунок 3 - Гистограмма плотности распределения признака замыкания К для распределительной кабельной сети 10 кВ

, /„ о.е.

600 500400300 200100 О

шы1

7/г

о

/, кГц

б)

Рисунок 4 - Частотный спектр напряжения на поврежденной фазе (а); частотные характеристики при изменении места замыкания (б)

Данный метод локации ориентирован, главным образом, на определение зоны замыкания в тех случаях, когда горение заземляющей дуги достаточно продолжительно и выделение частоты свободных колебаний не затруднено.

Для локации кратковременных замыканий на землю, что является особенно важным для решения задачи оперативной диагностики, рекомендуется к

применению дифференциально-параметрический метод, в котором параметром, несущим информацию о месте замыкания, является значение производной напряжения на поврежденной фазе в начальный момент замыкания (рис. 5), определяемое следующим образом:

1. Напряжение на поврежденной фазе аппроксимируется квадратичным полиномом:

и (О = а0Г2 +а{г + а2; (4)

2. Вычисляется максимальное значение производной напряжения на начальном участке аппроксимации (Г е [¡о, '/]):

Н 2а0 тт1ЫЦ) + аг |=| 2а010 + а, (5)

3. Максимальная производная напряжения нормируется по отношению к напряжению пробоя:

л тах &>т™ иП ■ М

4. Определяется расстояние до места замыкания по предварительно полученным расчетным

Л *

зависимостям 13 ^ = ф/с(с1й / £Й) (где к

— номер цепи линий от пункта питания до конечной точки ветви).

Недостатком дифференциально-параметрического метода является сложность определения начальной части переходного процесса, что может приводить к увеличению погрешности локации при малых 13.

Особенностью всех

параметрических методов локации (также и формализованных) является зависимость результатов измерений от состояния электрической сети. Учет изменения топологии и нагрузки сети может быть реализован двумя подходами:

• Заблаговременный расчет амплитудно-частотных или дифференциальных

характеристик присоединений (1зк = ф^й *I<к), 13£ = Ф^С/г)) в режиме 033 для всех наиболее вероятных режимов с последующей интерполяцией значений в промежуточных точках (т.е. формирование исходной базы данных - БД). Проведенные расчеты показали, что также возможна корректировка имеющихся характеристик сети: незначительное изменение емкостных параметров сети и нагрузки (5-10%) при измерении расстояния до места замыкания в РС может корректироваться с помощью поправочных коэффициентов, более значительные изменения - с помощью полиномов низкого порядка.

Рисунок 5 - Напряжение на поврежденной фазе и его аппроксимация квадратичным полиномом

• Расчет характеристик, несущих информацию о месте замыкания, в темпе процесса измерений (на основе оперативно поступающей информации), т.е. обновление и расширение БД в режиме реального времени.

Второй подход обеспечивает более высокую точность локации, однако сложность полной электрической схемы питания, содержащей, как правило, сотни узлов, ограничивает его применение. В том случае, когда использование сложных пакетов программ моделирования стационарных и переходных процессов для получения характеристик полной схемы сети по ряду причин невозможно, может быть применена методика редуцирования порядка расчетной схемы без заметной потери точности расчетов в эквивалентной схеме.

Методика редуцирования схемы сети состоит в поэтапном эквивалентировании различных ее участков с целью приведения сложной древовидной схемы РС, имеющей очень высокий порядок системы дифференциальных уравнений, описывающей переходные процессы в ней, к некоторой эквивалентной электрической схеме низкого порядка.

Эквивалентирование однородных линий (с постоянными удельными первичными параметрами по всей длине). В случае, когда в структуре электрической сети содержится значительное число распределительных подстанций (РП) с большим количеством присоединений, схема может быть упрощена до схемы цепочного вида и далее приведена к П-схеме при помощи правила моментов (рис. 6).

© 4"-» 4"-2)

гО)

п

т!

Сп-1~Г 2 +

--'■-С

1.3

(л-2) Т(п-3)

±с,

с,

т:

ХКу* у

ЯГ::! К.-' !

т

I ^п-1,усУ и

__-р -г- Ц|+ /,5 2 -

С,

I1

2 ±

2)

"

24 I

Рисунок 6 - Преобразование расчетной схемы для случая однородной сети

Для преобразования полной схемы к схеме цепочного вида отходящие фидера ранжируются по своей протяженности, в месте проекции окончания предыдущего фидера на следующий формируется «фиктивный» узел (считается, что все фидеры включены параллельно) и затем происходит поэтапное эквивалентирование параметров (индуктивностей и емкостей) отходящих присоединений согласно следующим выражениям:

4(А = 1-(и-1); / = 1..(и-*))= * ;+ (1к-1к-О; 4-1 =!„(/„-/„_!);

4 +

= I (7)

г=1 ^ /=*-1 2 1=к 2

С

сп+1,э = ('« ~

где и - количество отходящих присоединений от питающей подстанции, ¿¡,Сг- -удельные индуктивности и емкости отходящих присоединений, /,• - длина присоединения.

На основе изложенного подхода жвивалентируются также смешанные участки сети, содержащие как кабельные, так и воздушные линии, и линии с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Разработанные методы редуцирования схем электрических сетей

протестированы на модели реальной радиальной распределительной

(преимущественно) кабельной сети 10 кВ. Амплитудно-частотные характеристики, полученные

моделированием, показали, что отклонения частот в полной схеме сети и схеме, в которой одна РП (с отходящими протяженными ВЛ, чередующимися КЛ) заменена П-схемой, составили менее 2% (рис.7). Таким образом, расчетные схемы сетей могут быть многократно редуцированы (упрощены) без заметной потери точности локации ОЗЗ (при использовании, в основном, частотно-параметрического метода). Во второй главе также излагается алгоритм определения высокоомных замыканий на землю, локация которых параметрическими и формализованными методами потенциально не возможна (или выполняется с высокой погрешностью). Требуемая точность локации 033 обеспечивается в том случае, когда переходный процесс характеризуется слабым затуханием свободных составляющих, т.е. выполняется условие Лзам < 0,52с = /Сэ (где С, - эквивалентные индуктивность и емкость сети).

Разработан подход определения высокоомного замыкания на землю по максимальному напряжению на нейтрали после погасания заземляющей дуги, которое зависит от переходного сопротивления замыкания = ^(Лзам) (рис.8).

Рисунок 7 - Частотные характеристики полной схемы сети и эквивалентной схемы^ где все фидеры одной РП заменены П-схемой

Для определения максимума напряжения на нейтрали (приближенно овпадающего с моментом прохождения тока замыкания через нуль) используется

производная напряжения на и""",0"е' нейтрали, которая по характеру

близка к току замыкания.

В целях исключения ошибки определения абсолютного

максимума напряжения на нейтрали по моменту перехода его производной через нуль (¿мЛ/Л=0), вызванной возможностью

появления второстепенных

колебаний (например,

обусловленных разрядным

процессом в линии), выполняется следующая последовательность

действий:

• напряжение на нейтрали обрабатывается фильтром низших частот (например, фильтром Чебышева 1-го рода, 3-го порядка), подавляющим частоты, превышающие частоту перезарядного процесса;

• определяется момент перехода производной напряжения иы через нуль -

(рис. 9);

• осуществляется возврат от времени на некоторый временной интервал Лил,акс, на котором находится максимум модуля напряжения на нейтрали -тах(К|). Длительность временного интервала Агмокс принимается равной наибольшему периоду перезарядного процесса в сети.

' ю 100 1000 к»,„Ом юооо

Рисунок 8 - Зависимость максимального значения напряжения на нейтрали от

ЮМ" _ J _ _!.. X - L - ; 1 1 „

0- j . : s

- -¡-\- r-rjz, i ! to T - Г " .....i....."" Г" "

-ЮМ

-5kV

-iOkV

4.0ms

Time

Рисунок 9 - Расчетные осциллограммы напряжения и тока при ОДЗ на расстоянии 4 км от шин питающей подстанции

На рисунке 10 в качестве примера приведены расчетные зависимости максимума напряжения от переходного сопротивления в месте замыкания для РС с протяженной ВЛ с 2Сэ « 400 + 600 Ом . Интенсивный переходный процесс и

надежная локация замыкания на землю выполняется при > 10 кВ «1,2С/Л „.

Лзам < 200 Ом

и*, кВ

«»¿р ® 76км и 3 6км -*о--4км

|

В третьей главе излагается разработанный формализованный метод локации ОЗЗ, основанный на использовании математического аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС). Данный метод не обладает недостатками, присущими частотно-параметрическому и

дифф еренциально-параметрическому методам, в связи с принципиальным отличием в подходе к локации мест замыканий.

Характер осциллограмм

напряжения (и тока) при 033 в электрической сети зависит от множества факторов, часть которых присуща конкретному месту повреждения. На рисунке 11 видно, что кривые напряжения на поврежденной фазе при удалении места замыкания от узла питания имеют тенденцию к сглаживанию и выпрямлению. Это свойство, обусловленное

зависимостью частоты /? собственных колебаний напряжения (в основном определяющей степень крутизны осциллограммы напряжения в момент замыкания) от расстояния до места замыкания, является преобладающим в процессе обучения ИНС. Частоту можно приближенно определить следующим образом:

/2= , ^ (8)

10 100 1000 д,„„, Ом 10000

Рисунок 10-Расчетные зависимости 11цот переходного сопротивления в месте замыкания длЛ различных 13

2

0,08

0,12

0.24 мс

где РС;

Рисунок 11 - Начальные части осциллограмм напряжения при изменении места ОДЗ относительно узла питания

+ 2 С3Ьп1г+ЬпСХ эквивалентная индуктивность С.3,ЬЭ - эквивалентные параметры неповрежденных линий; СП,ЬП — фазная емкость и индуктивность поврежденной линии;

/3 - относительное (отнесенное к длине поврежденного кабеля) расстояние от шин питающей подстанции до места замыкания.

Из (8) видно, что основное влияние на частоту собственных колебаний напряжения /2 оказывает фазная индуктивность поврежденной части кабеля или линии (от начала линии до места замыкания) и емкость этой части (в меньшей степени), что объясняет изменение характера переходного процесса при увеличении /3 (эффект «сглаживания»).

Исследования показали, что задача распознавания образов переходного процесса при замыкании на землю реализуется с помощью несложной ИНС, основанной на однослойном персептроне.

Задача ИНС состоит в сопоставлении измерительного образа, полученного в результате непрерывного мониторинга, с набором расчетных образов для различных расстояний 13.

Формализованный метод локации ОЗЗ состоит из следующих этапов:

1. Формирование набора расчетных или экспериментальных осциллограмм напряжения на поврежденной фазе при изменении местоположения ОДЗ для

конкретного участка РС.

2. Преобразование информативной части полученных осциллограмм в образы, предназначенные для обучения или тестирования ИНС при помощи разработанного алгоритма, позволяющего первоначально преобразовывать осциллограммы в формальные матрицы размерностью пхп, а затем в вектор-

столбцы, состоящие из п элементов и являющиеся входными сигналами

персептрона. Начало информативного участка определяется моментом максимума производной фазного напряжения (абсолютного значения), а

продолжительность равна полупериоду собственных колебаний фазного

напряжения при наиболее близко расположенном к узлу питания ОЗЗ ('обр =1/(2/2тах))-

3. Обучение персептрона на

полученном множестве обучающих пар выполняется при помощи алгоритма обратного распространения ошибки (рис.12). В процессе обучения ИНС корректирует свои параметры (т*, Ь) с целью минимизации функции ошибки нейронной сети, основываясь лишь на информации о верном значении выходного параметра (/3) при заданных входных данных (образы переходных процессов при ОЗЗ).

Работоспособность разработанного метода локации была апробирована на участке реальной РС 10 кВ, содержащей протяженную ВЛ. Расчеты переходных процессов осуществлялись в программном комплексе РБрюе, при этом для моделирования ВЛ была разработана специальная модель, учитывающая частотные зависимости первичных и волнбвых параметров линий в контуре нулевой последовательности, что позволило получать достоверные образы переходных процессов при моделировании ОЗЗ.

рм - входной вектор-образ ;Р - массив обучающих векторов;Т - массив целевых выходов; ер - кол-во цикчов обучения; V/, Ь — весовые коэффициенты персептрона и пороговый элемент

Рисунок 12 - Блок-схема алгоритма обучения персептрона

В ходе апробации метода были проведены многовариантные исследования влияния параметров алгоритма обучения на точность локации и определены оптимальные. Результаты исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты влияния параметров алгоритма обучения на погрешность

локации ОЗЗ

№ п/п Влияющий параметр Диапазон изменения Оптимальное значение

1 Число обучающих пар 4..10 >4

2 Распределение обучающих образов (мест замыканий) по длине В Л 1)распределение по экспоненциальному закону; 2) равномерное распределение по экспоненциальному закону

3 число циклов обучения 3500..10000 не влияет

С учетом определенных оптимальных параметров процедуры обучения проведены исследования влияния параметров конфигурации персептрона (количества входных элементов) на точность локации. При изменении данного параметра в диапазоне от 49 до 225 элементов определено его оптимальное значение, соответствующее минимальной средней погрешности распознавания -19,8%, которой составило 100 входных элементов (формальная матрица переходного процесса размерностью 10x10).

Применение разработанной методики итерационного подхода к распознаванию образов переходных процессов позволило существенно улучшить точность локации за счет поэтапного сужения диапазона обучающей выборки (диапазона расстояний до места замыкания) и, как следствие, уплотнения сетки

обучающих образов.

Сравнительные результаты распознавания тестовых образов, полученные для первой и второй итераций, приведены в таблице 2. Среднее значение погрешностей локации после второй итерации уменьшается в несколько раз.

Таблица 2 - Результаты распознавания образов ПП при итерационном подходе

№ образа п/п Тестовые образы, км 1-ая итерация 2-ая итерация

Факт, км Отн. погр-ть, % Абс. погр-ть, км Факт, км Отн. погр-ть, % Абс. погр-ть, км

1 5 10.1 102,6 5.1 4,6 8,3 0,4

2 12 16.3 35.6 4.3 13,6 13,5 1,6

3 20 23.1 15.3 3,1 21,6 8.0 1,6

4 28 28,7 2,4 0,7 26.2 6.3 1,8

5 36 35,5 1,3 0,5 38,1 5,9 2,1

6 44 43.9 0,3 0.1 45,5 3,3 1,5

7 52 47,6 8.4 4.4 52,3 0,6 0,3

8 60 56.3 6,2 3,7 59,7 0,5 0,3

9 68 73.4 7,9 5.4 68.6 0,9 0,6

10 76 62,5 17,7 13,5 72,3 4,9 3,7

Среднее - - 19,8 4,1 - 5,2 1,4

Таким образом, локация ОЗЗ в РС с удовлетворительными уровнями погрешностей (=5-10%) выполняется путем персептронного распознавания

образов на основании

30..............................................................1........................I...........................]............................ двухитерационного подхода.

Проведенные исследования возможности применения

^ 20 ............ ^^ ............................формализованного метода для

/ 17,4 ^-г локации повторных замыканий

¿д5 .....—...........................У*/^ показали, что принципиально

работа метода ничем не

¡ю .....—=4,™— ...../ отличается от случая

распознавания первичного

пробоя, однако, погрешности

0 ......................................................................................................щи,................ 1................. локации ОЗЗ в данном случае

о,б 0,7 0,8 0,9 1 1Д , 1,2 значительно превышают

ЬЛ'/тах погрешности щ}и первичных

Рисунок 13-Результаты локации повторных ОЗЗ пробоях фазной изоляции

после 2-ой итерации распознавания ^ с ^

Применение разработанного метода локации ОЗЗ на основе ИНС принципиально возможно также в сетях с заземлением нейтрали сети через дугогасящий реактор или высокоомный резистор.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе в рамках решения комплексной задачи on-line диагностики PC исследованы и разработаны методы распознавания ОЗЗ^ (в т.ч. единичные и кратковременные пробои изоляции) в сетях с изолированной и резонансно-заземленной нейтралью, которые обеспечивают высокую достоверность распознавания и не требуют дополнительных измерений кроме фазных напряжений, а также методы локации замыканий на землю под рабочим напряжением, основанные на анализе характера переходного процесса при ОЗЗ и позволяющие с высокой степенью точности определять зону повреждения в PC.

В рамках проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Разработан способ распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью, который основывается на свойстве относительной неизменности величины напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги. Определена оптимальная длительность процессирования измерительных данных, необходимая для достоверного распознавания.

2. Для PC, содержащих протяженные ВЛ, разработан способ распознавания ОЗЗ, основанный на анализе предаварийных напряжений и переходных напряжений в момент замыкания на землю.

3. Распознавание ОЗЗ в сетях с резонансно-заземленной нейтралью и одновременное выделение поврежденной фазы реализуется с помощью метода, основанного на свойстве медленного восстановления переходного напряжения на поврежденной фазе после погасания заземляющей дуги. Регистрация фазных

напряжений и их последующий анализ позволяют достоверно выделить замыкание на землю. Определены необходимые параметры метода: значение признака замыкания равное Ктт=3 и оптимальное время интегрирования, которое для сетей с коэффициентом компенсации емкостного тока 80-120%, составляет 3 мс.

4. Доказана теоретическая возможность применения параметрических методов для локации однофазных замыканий в РС и выполнена практическая проверка их работоспособности в воздушных и кабельных сетях путем сопоставления с результатами мониторинга и полевых испытаний. Оценка погрешности данных методов составляет 5-10% в сетях с малым затуханием переходного напряжения.

5. Определены параметры, изменяющие частоты собственных колебаний и влияющие на точность локации: сопротивление канала дуги, топология и нагрузка электрической сети. Установлено, что незначительное изменение емкостных параметров сети и нагрузки (5-10%) при измерении расстояния до места замыкания в РС может корректироваться с помощью поправочных коэффициентов, более значительные изменения - с помощью полиномов низкого порядка.

6. Разработана методика эквивалентирования сложных радиальных схем,

которая может

быть использована для определения расчетных частотных характеристик в частотно-параметрическом методе в аппаратно-программных измерительных I системах с малой производительностью - в частности, в микроконтроллерах.

7. Разработана методика выделения высокоомного замыкания на землю, основанная на измерении начального напряжения на нейтрали сети после гашения заземляющей дуги. Установлено, что для выполнения точной локации замыкания на землю в распределительной воздушной сети начальное напряжение должно составлять ~1,2иф.м.

8. Для программного комплекса РБрше разработана модель воздушной линии электропередачи, учитывающая частотные зависимости первичных и волновых параметров линий в контуре нулевой последовательности, позволяющая получать достоверные образы переходных процессов, используемые для локации.

9. Разработан формализованный метод локации ОДЗ в РС среднего класса напряжения, основанный на использовании математического аппарата ИНС, который не имеет высоких требований к аппаратной части вычислительных средств, прост в реализации и может иметь широкое практическое значение.

10. Определены наиболее благоприятные комбинации параметров формализованного метода с точки зрения точности локации ОЗЗ и разработан итерационный подход к распознаванию образов переходных процессов, позволяющий достичь хорошей точности определения мест повреждения. Показано, что количество итераций, при которых достигается точность локации ~5... 10%, не превышает 2.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные работы, опубликованные в изданиях, входящих в Перечень юссийских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых

степеней доктора и кандидата наук: ТТ„„Т1 ____«

1 Патент РФ № 2356062 (от 16.10.2007), МПК Н02Н 3/16. Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью/ Богдашева Л.В., Качесов

В.Е. // БИ №14, 2009.

2 Богдашева Л.В., Качесов В.Е. О параметрических методах локации однофазных замыканий в распределительных сетях // Научный вестник НГТУ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. № 3 (24). С. 131-140.

3 Качесов В.Е., Квривишвили Л.В. Распознавание однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. Специальный выпуск. Новосибирск: Изд-во НГАВТ, 2008. № 1. U «м-уа^

4. Качесов В.Е., Квривишвили Л.В. Распознавание однофазных замыкании на землю в распределительных сетях // Электричество. 2010. № 12.IC. 8-18.

Научные работы, опубликованные в сборниках научных трудов

Международных и Российских конференций:

5 Богдашева Л.В. Методы локации однофазных повреждении в распределительных сетях // Труды VI Всероссийского студенческого научно-технического семинара «Энергетика: экология, надежность, безопасность». Томск.

Изд-во ТПУ, 2004. С.28-30.

6 Богдашева Л.В., Качесов В.Е., Кузнецов Н.Д., Луферов B.C., Дегтярев ИЛ Покация однофазных дуговых замыканий в сетях 10 кВ // Труды Хретьеи Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжении и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ». Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. С 16В 173

7~ Богдашева Л.В. Использование искусственных нейронных сетей для определения расстояния до места замыкания в распределительных сетях // Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 6-ти частях «Наука. Технологии. Инновации». Новосибирск, 2004. Ч.З. С.72-74.

8 Богдашева Л.В. Учет топологии и нагрузки при локации однофазных дуговых замыканий параметрическими методами // Труды VII Всероссийского студенческого научно-технического семинара «Энергетика: экология, надежность,

безопасность». Томск: Изд-во ТПУ, 2005. С.70-72. ... „. Гпг

9 Bogdasheva L., Kachesov V. Parametric On-line Fault Location Methods for Distribution MV Networks. / // in Proc. the IEEE PowerTech. St.-Petersburg, Jun. 2005. P. 159. [Параметрические методы локации замыканий в режиме реального времени для распределительных сетей среднего класса напряжения].

10 Богдашева Л.В. Редукция порядка расчетных схем в параметрических методах локации однофазных дуговых замыканий // Труды VIII Всероссийского студенческого научно-технического семинара «Энергетика: экология, надежность, безопасность». Томск: Изд-во ТПУ, 2006. С. 53-56.

11. L. Bogdasheva, V. Kachesov. Making Allowance for Varied Load and Network Topology in Parametric Location of Phase-to-Ground Faults // in Proc. the 7th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE2006). Brno, May, 2006. P. 122. [Учет нагрузки и топологии сети в параметрических методах локации однофазных замыканий].

12. Богдашева JI.B., Дементьев E.H., Качесов В.Е., Михеев В.П., Орлянский A.B., Остапенко О.Н., Шевченко С.С. On-line диагностика распределительных сетей // Труды IV Всероссийской научно-технической конференции «Ограничение перенапряжений. Режимы заземления нейтрали. Электрооборудование сетей 6-35 кВ». Новосибирск, 2006. С.202-207.

13. Богдашева JI.B. Метод распознавания однофазных дуговых замыканий на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью // Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых в 7-ти частях «Наука. Технологии. Инновации». Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. 4.3. С. 192-193.

14. Квривишвили J1.B. Применение искусственных нейронных сетей для локации однофазных замыканий на землю в распределительных сетях // Материалы докладов III молодежной Международной научной конференции «'Гинчуринские' чтения», посвященной 40-летию КГЭУ, в 4-х томах. Казань: Изд-во КГЭУ, 2008. Т.1. С. 55-56.

15. Квривишвили JI.B. Локация однофазных замыканий на землю в распределительных сетях с помощью искусственных нейронных сетей // Научные труды МНТК «Электроэнергетика глазами молодежи». В 3 т. Самара: СамГТУ, 2011. Т.2. С. 290-295.

Подписано к печати 13.11.2012. Тираж 100 экз. Кол-во стр. 22. Заказ №52-12 Бумага офсетная. Формат А-5. Печать RISO Отпечатано в типографии ООО «РауШ мбх» Лицензия Серия ПД № 12-0092 от 03.05.2001г. 634034, г. Томск, ул. Усова 7, ком. 046 тел. (3822) 56-44-54

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАСПОЗНАВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ И ВЫДЕЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕННОГО ФИДЕРА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ.

1.1. Составляющие задачи диагностики распределительных сетей.

1.2. Аппаратно-программный комплекс для реализации мониторинга.

1.3. Распознавание однофазных замыканий на землю.

1.3.1. Характеристика существующих методов и средств распознавания однофазных замыканий на землю в распределительных сетях.

1.3.2. Распознавание однофазных замыканий на землю (033) в сетях с изолированной нейтралью.

1.3.3. Распознавание ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью, содержащих протяженные воздушные линии электропередачи.

1.3.4. Распознавание замыканий на землю в сетях с резонансно заземленной нейтралью.

1.4. Выделение поврежденного фидера.

1.5. Выводы по Главе 1.

ГЛАВА 2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ.

2.1. Самоустранение 033 и основные подходы к их локации.'

2.2. Частотно-параметрический и дифференциально-параметрический методы локации однофазных повреждений.

2.2.1. Основные теоретические положения параметрических методов.

2.2.2. Частотно-параметрический метод.

2.2.3. Дифференциально-параметрический метод.

2.3. Учет сопротивления канала дуги.

2.4. Влияние схемы сети и нагрузки.

2.5. Методы эквивалентирования радиальной распределительной сети.

2.6. Ограниченность применения методов локации 033 в случаях замыкания через высокое переходное сопротивление.

2.7. Выводы по Главе 2.

ГЛАВА 3. ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ МЕТОД ЛОКАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ.

3.1. Локация ОЗЗ на основе использования математического аппарата искусственных нейронных сетей.

3.2. Общие положения теории искусственных нейронных сетей (ИНС).

3.3. Применение математического аппарата искусственных нейронных сетей в электроэнергетике.

3.4. Выбор конфигурации нейронной сети для решения задачи локации ОЗЗ в распределительных сетях.

3.5. Применение технологии персептронного распознавания образов для локации ОЗЗ в распределительных сетях.

3.5.1. Локация замыканий с помощью ИНС на основе однослойного персептрона.

3.5.2. Описание архитектуры и алгоритма обучения ИНС.

3.6. Апробация разработанного метода локации ОЗЗ в реальной распределительной сети 10 кВ.

3.6.1. Разработка модели электрической сети для расчета переходных процессов при однофазных дуговых замыканиях на землю.

3.6.2. Результаты апробации разработанного метода локации в реальной распределительной сети 10 кВ.

3.6.3. Влияние количества обучающих пар на точность распознавания.

3.6.4. Влияние распределения обучающих образов по длине воздушной линии на точность распознавания.

3.6.5. Влияние количества циклов обучения персептрона на точность распознавания образов ОДЗ.

3.6.6. Влияние размерности обучающих образов и алгоритма их формирования на точность локации ОЗЗ.

3.6.7. Итерационный подход к локации замыканий на землю.

3.6.8. Локация повторных замыканий на землю в распределительных сетях

3.7. Применение метода локации ОЗЗ, основанного на использовании ИНС, в сетях с различным режимом заземлением нейтрали.

3.8. Выводы по Главе 3.

Актуальность работы. Распределительные сети 6-35 кВ являются наиболее протяженными среди сетей 0,4-110 кВ и занимают значительную часть в инфраструктуре передачи и распределения электроэнергии. Однако их эксплуатация сопряжена со значительными издержками, обусловленными перебоями в энергоснабжении и проведением профилактических и ремонтных работ.

Изоляция линий электропередачи данного класса напряжения, подверженная электрическим перегрузкам, постепенно деградирует со временем, в связи с чем в ней образуются места с пониженной электрической прочностью. В этих местах как при электрических возмущениях в сети, так и при нормальном эксплуатационном режиме могут возникнуть замыкания на землю, немалая доля которых носит дуговой характер - однофазные дуговые замыкания (ОДЗ). Большая часть таких замыканий является самоустраняющимися. По данным [1] в кабельных сетях 10-25 кВ с бумажно-масляной изоляцией (и коэффициенте компенсации емкостного тока замыкания на землю от 0 до 100%) их доля по приближенным оценкам близка к 50%, а в воздушных сетях находится в диапазоне 60-90% [2]. В сетях с высокой степенью компенсации емкостного тока замыкания на землю (например, с помощью управляемых дугогасящих реакторов - УДГР) доля замыканий с самогашением увеличивается. Так, по данным [3] в кабельной сети 6 кВ процент ОДЗ с самоликвидацией составил 85%; по данным, полученным в результате мониторинга кабельной сети 10 кВ [4] с емкостным током замыкания на землю -65 А и коэффициенте компенсации тока порядка 95%, процент самоустранившихся ОДЗ составил около 70% (при этом необходимо отметить, что места самоустранившихся ОДЗ не установлены).

Самоликвидация ОДЗ приводит к возникновению в зоне горения дуги отрицательных последствий - ослабленных мест, которые с течением времени могут вызвать повторный пробой и более серьезный вид повреждения например, переход ОДЗ в междуфазное короткое замыкание, в случае которого происходит автоматическое отключение фидера и потребителя).

Большой процент самоустраняющихся дуговых замыканий ставит задачу распознавания и выделения ОДЗ из всеобщего потока повреждений и локации зоны ОДЗ, поскольку изоляция в месте замыкания ослаблена и требует проведения профилактических испытаний для оценки ее остаточной электрической прочности или выполнения, при необходимости, ремонтно-восстановительных работ.

Особое внимание задаче локации должно уделяться на производствах с непрерывным циклом, где длительные перерывы в энергоснабжении могут приводить к возникновению катастрофического ущерба в виде массового брака продукции и повреждению дорогостоящего технологического оборудования. В таких отраслях промышленности перерывы в энергоснабжении строго регламентированы и подлежат устранению в кратчайшие сроки (например, для объектов добычи и транспорта нефти и газа регламентированный перерыв в энергоснабжении составляет не более 2 часов).

В настоящее время локация или, другими словами, определение мест повреждений (ОМП) является наиболее сложной, а часто и относительно наиболее длительной технологической операцией по восстановлению поврежденного элемента сети.

Затраты средств на ОМП составляют существенную часть эксплуатационных издержек в электросетях. Доля же капитальных затрат на устройства для ОМП в общих капитальных затратах относительно мала. Разработка и внедрение прогрессивных методов и средств локации дает значительный экономический эффект, обусловленный предотвращением перехода неустойчивых повреждений в устойчивые, сокращением перерывов электроснабжения, уменьшения объема ремонтных работ, снижением транспортных расходов по объезду трасс линий и т.п.

Теоретические основы определения поврежденных элементов и мест повреждения опираются, прежде всего, на научные достижения электроэнергетики. Развитие теорий распространения электрических сигналов по многопроводным линиям, режимов электрических систем, релейной защиты и автоматики обеспечило базу для становления теорий ОМП. Здесь следует отметить работы Г.И Атабекова, JI. Бьюли, Л.Ведепола, В.А. Веникова, А.И. Долгинова, Д. Карсона, М.В. Костенко, Л.Г. Мамиконянца, H.A. Мельникова, Л.И. Сиротинского, A.M. Федосеева, Г.М. Шалыта.

Наиболее заметные успехи в развитии теории и практики ОМП были сделаны в послевоенные годы. При этом ведущая роль принадлежала советским ученым и инженерам. В области ОМП кабельных линий можно выделить работы Б.Л. Кофмана, А.К. Манна, В.В. Платонова, В.А. Половникова, В.К. Спиридонова, Г.М. Шалыта, М.Б. Щедрина [5-7]. Особенно серьезные достижения были сделаны по ОМП воздушных линий как импульсными, так и низкочастотными методами. По первой группе методов необходимо отметить работы В.Л. Бакиновского, Л.И. Брауде, A.C. Дадунашвили, В.П. Коваленко, В.Н. Новеллы. В 1957 г. по инициативе М.П. Розенкнопа начались широкие исследования и разработки методики и измерительных средств по второй группе методов. Существенный вклад в эти работы внесли А.И. Айзенфельд, Л.П. Баранаускас, Ю.С. Беляков, В.А. Борухман и др. [8-10].

Однако в настоящее время в России практически нет надежных освоенных методов локации однофазных замыканий на землю (в т.ч. дуговых замыканий), представляющих особый интерес с учетом значительной (свыше 1 млн. км) протяженности распределительных сетей. Локационные и волновые методы, широко используемые во всем мире в сетях напряжением 110-1000 кВ (с эффективно заземленной нейтралью), практически не пригодны для определения мест повреждений в радиальных распределительных сетях под рабочим напряжением. Указанная проблема интенсивно решается в европейских странах (Франция, Германия, Бельгия, Финляндия и т.д.).

Решение задачи повышения надежности энергоснабжения сетей среднего класса напряжения возможно путем сокращения количества однофазных повреждений на землю и их длительности, что осуществимо путем on-line мониторинга электрической сети, оперативной диагностики ее состояния и выполнения своевременной и целенаправленной профилактики изоляции.

Таким образом, целью настоящей работы является совершенствование и разработка методов определения зоны однофазных повреждений на землю в распределительных сетях 6-35 кВ, позволяющих производить своевременную диагностику и ремонт фазной изоляции и, тем самым, минимизировать издержки электросетевых эксплуатирующих организаций.

Для достижения цели исследования поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнен анализ существующих методов локации однофазных повреждений в распределительных сетях и проведена оценка их эффективности.

2. Определены структурные части задачи on-line диагностики распределительных сетей 6-35 кВ.

3. В рамках решения задачи диагностики состояния распределительной сети разработаны методы распознавания однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в сетях 6-35 кВ, эксплуатируемых в режиме изолированной и резонансно-заземленной нейтрали.

4. Усовершенствованы параметрические методы локации ОЗЗ -частотно-параметрический и дифференциально-параметрический.

5. Исследованы влияния топологии электрической сети и нагрузки на точность локации при использовании параметрических методов.

6. Исследованы и определены области применения параметрических и формализованных методов в зависимости от значения переходного сопротивления в месте замыкания.

7. Разработан формализованный метод локации ОЗЗ, основанный на использовании математического аппарата искусственных нейронных сетей.

8. Для апробации формализованного метода локации разработана модель воздушной линии электропередачи с частотно-зависимыми параметрами, позволяющая проводить численный эксперимент 033 с минимальными погрешностями моделирования.

Методы исследования. В работе используются методы обработки экспериментальных данных, полученных в результате активного и пассивного эксперимента в действующих электрических сетях; методы математического моделирования переходных процессов (ПП), основанные на теории электрических цепей; методы теории вероятности; численные методы, а также математический аппарат искусственных нейронных сетей.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Метод распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью, основанный на малой скорости изменения напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги, позволяющий достоверно выделять ОЗЗ среди всего потока аварийных событий.

2. Метод распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью, содержащих протяженные воздушные линии электропередачи, основанный на анализе предаварийных напряжений и переходных напряжений в момент замыкания на землю.

3. Методика эквивалентирования разветвленной распределительной сети, позволяющая учитывать изменения топологии сети и нагрузки для получения амплитудно-частотных и дифференциальных характеристик, несущих информацию о месте замыкания, в темпе процесса измерений.

4. Новый формализованный метод локации ОЗЗ в сетях 6-35 кВ, основанный на использовании математического аппарата искусственных нейронных сетей, позволяющий достоверно определять место повреждения по образам кривых переходных процессов в момент замыкания на землю.

5. Способ определения высокоомных замыканий на землю, локация которых параметрическими и формализованными методами потенциально не возможна (или выполняется с высокой погрешностью), основанный на анализе значения максимального напряжения на нейтрали сети после гашения заземляющей дуги.

Научная новизна работы:

1. Впервые показано, что достоверное распознавания ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью может быть выполнено путем определения скорости изменения напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги; определена оптимальная длительность временного интервала обработки напряжения на нейтрали сети, обеспечивающая достоверное распознавание.

2. Впервые предложен метод распознавания первичного замыкания на землю для сетей с изолированной нейтралью, содержащих протяженные воздушные линии электропередачи, основанный на анализе переходных напряжений и их производных и предаварийных значений напряжений в момент замыкания на землю.

3. Для параметрических методов выполнен анализ влияния параметров, изменяющих частоту собственных колебаний сети и определяющих точность локации: топологии и емкости сети, нагрузки.

4. Впервые предложена методика эквивалентирования сложных радиальных схем, позволяющая оперативно учитывать изменения топологии сети и нагрузки для получения дифференциальных или частотных характеристик сети, несущих информацию о месте замыкания, в рамках применения разработанных параметрических методов локации ОЗЗ.

5. Разработан метод выделения высокоомных замыканий на землю, локация которых параметрическими и формализованными методами потенциально невозможна, основанный на анализе значения максимального напряжения на нейтрали после гашения заземляющей дуги.

6. Разработан формализованный метод локации ОЗЗ в распределительных сетях, позволяющий распознавать и классифицировать образ переходного процесса при ОЗЗ при помощи математического аппарата искусственных нейронных сетей.

7. Предложен итерационный подход к задаче распознавания образов переходных процессов, позволяющий упростить алгоритм локации и снизить погрешность.

8. Для программного комплекса PSpice разработана модель воздушной линии электропередачи, учитывающая частотные зависимости первичных и волновых параметров линий в контуре нулевой последовательности, позволяющая получать достоверные образы переходных процессов, используемые для локации.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Разработанные методы локации 033 (в т.ч. формализованный метод) позволяют эффективно определять зоны однофазных повреждений в распределительных сетях в on-line режиме и оперативно управлять сетью для минимизации негативного влияния на оборудование всей сети.

На основе данных локации и топологии распределительной сети строится карта аварийности, используемая для оптимизации профилактических испытаний и ремонтно-восстановительных работ.

Методы эквивалентирования распределительных сетей позволяют реализовывать разработанные методы локации на микрокомпьютерах низкой производительности и на микроконтроллерах.

Для кабельных сетей с емкостными токами замыкания на землю 30100 А определено значение переходного сопротивления канала дугового замыкания Ом), которое может быть использовано при численном моделировании для целей локации ОЗЗ.

На основании обработки результатов мониторинга в кабельных распределительных сетях определены оптимальные значения признака замыкания (К= 3) и время интегрирования фазных напряжений (i„=3 мс) в методе распознавания 033 в сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР).

Методы распознавания ОЗЗ использованы во внедренном аппаратно-программном комплексе on-line диагностики распределительной сети 10 кВ в ОАО ГУЛ «УЭВ СО РАН» (г. Новосибирск).

Параметрические методы локации использованы при разработке измерительного комплекса для определения мест однофазных замыканий на землю на BJI электрохимической защиты 10 кВ в ОАО «Сибэнергосервис» (г.Новосибирск).

Достоверность результатов работы. Сформулированные в диссертации результаты и выводы основываются на апробированных программах моделирования стационарных и переходных режимов электрических цепей и систем (PSpice, MATLAB). Обоснованность результатов, полученных моделированием, подтверждается их хорошим согласием с результатами проверочных аналитических расчетов, выполненных с использованием основных законов электротехники, и данными мониторинга и активного эксперимента в действующих электрических сетях 10 кВ.

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры ТВН НГТУ, на научно-технических конференциях, посвященных дням науки НГТУ (2004-2006 гг.), на Всероссийских научно-технических семинарах и конференциях: VI, VII и VIII Всероссийском студенческом научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (г. Томск, ТПУ, 2004, 2005, 2006 гг.); на III молодежной Международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (г. Казань, КГЭУ, 2008 г.); на Всероссийских научно-технических конференциях: «Наука. Технологии. Инновации», НТИ-2004, НТИ-2007 (г.Новосибирск, НГТУ); «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали 3-6-10-35 кВ» (НГТУ, Новосибирск, 2004, 2006, 2008 гг.); «Электроэнергетика глазами молодёжи» (г. Самара, 2011); на Международных научно-технических конференциях: «IEEE PowerTech'05», (St.-Petersburg, 2005); «The 7th International Scientific Conference on Electric Power Engineering» (University of Brno, 2006).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них: 4 публикации, входящие в Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, включая 1 патент РФ на изобретение, 10 - в сборниках трудов международных и всероссийских конференций и семинаров, 1 статья в сборнике научных трудов.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 88 наименования, и приложений. Основной объём работы составляет 168 страниц, включая 13 таблиц и 68 рисунков.

3.8. Выводы по Главе 3

1. Разработан формализованный метод локации ОДЗ в распределительных сетях среднего класса напряжения, основанный на использовании математического аппарата ИНС.

2. Проведены многовариантные исследования воздействия параметров конфигурации персептрона и алгоритма обучения на точность локации 033 и найдены наиболее благоприятные комбинации этих параметров. Показано, что для целей распознавания достаточен образ переходного процесса размером 10x10 ячеек и число обучающих образов может не превышать 10.

3. Разработан итерационный подход к распознаванию образов переходных процессов, позволяющий достичь удовлетворительной точности распознавания и локации мест 033. Показано, что количество итераций, при которых достигается точность локации ~5. .10%, не превышает 2.

4. Метод локации ОЗЗ, основанный на использовании ИНС, не имеет высоких требований к аппаратной части вычислительных средств, прост в реализации и может иметь широкое практическое значение.

5. Для программного комплекса Р8рюе разработана модель воздушной линии электропередачи, учитывающая частотные зависимости первичных и волновых параметров линий в контуре нулевой последовательности, позволяющая получать достоверные образы переходных процессов, используемые для локации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для решения задачи диагностики распределительных сетей и выполнения целенаправленных профилактических испытаний и ремонта изоляции решены следующие основные подзадачи:

1. Распознавание 033.

Разработан способ распознавания 033 в сетях с изолированной нейтралью, основанный на свойстве медленного изменения (по модулю) напряжения нулевой последовательности после самогашения заземляющей дуги. Определены уставки по скорости изменения напряжения НП его начальному значению. н Для распределительных сетей, содержащих протяженные ВЛ, разработан способ распознавания ОЗЗ, основанный на анализе предаварийных напряжений и переходных напряжений в момент замыкания на землю.

Распознавание ОЗЗ в сетях с резонансно заземленной нейтралью и одновременное выделение поврежденной фазы реализуется с помощью метода, основанного на соотношении действующих значений напряжений на поврежденной и неповрежденной фазах, которое является признаком замыкания К. Определены необходимые характеристики метода: оптимальное значение признака замыкания равное К и оптимальное время интегрирования /п.

2. Выделение поврежденного фидера.

Выделение поврежденного фидера выполняется на основе надежного метода противоположности полярности первых полуволн переходных токов НП в неповрежденном и поврежденном присоединениях. Установление поврежденного фидера выполняется только при одновременном распознавании ОЗЗ.

3. Локация ОЗЗ.

Доказана теоретическая возможность применения параметрических методов для локации однофазных замыканий в распределительных сетях и выполнена практическая проверка их работоспособности в воздушных и кабельных распределительных сетях путем сопоставления с результатами мониторинга и полевых испытаний. Оценка погрешности данных методов оценивается на уровне 5-10% в сетях с малым затуханием переходного напряжения и до 15-20% в сетях со значительным затуханием.

Определены параметры, изменяющие частоты собственных колебаний и влияющие на точность локации: сопротивление канала дуги, топология и нагрузка электрической сети. Установлено, что незначительное изменение емкостных параметров сети и нагрузки (5-10%) при измерении расстояния до места замыкания в распределительных сетях может корректироваться с помощью поправочных коэффициентов, более значительные изменения - с помощью полиномов низкого порядка.

Предложен подход эквивалентирования сложных радиальных схем, который может быть использован для определения расчетных АЧХ в частотно-параметрическом методе. Подход может быть реализован в аппаратно-программных измерительных системах с малой производительностью - в частности, на микроконтроллерах

Разработан способ выделения высокоомного замыкания на землю, основанный на измерении начального напряжения на нейтрали сети после гашения заземляющей дуги. Установлено, что для выполнения точной локации замыкания на землю в распределительной воздушной сети начальное напряжение должно составлять ~1,2иф.м.

Разработан новый формализованный метод локации ОДЗ в распределительных сетях среднего класса напряжения, основанный на использовании математического аппарата ИНС, который не имеет высоких требований к аппаратной части вычислительных средств, прост в реализации и может иметь широкое практическое значение.

Определены наиболее благоприятные комбинации параметров формализованного метода с точки зрения точности локации ОЗЗ. Разработан итерационный подход к распознаванию образов переходных процессов, позволяющий достичь хорошей точности локации мест с высокой поперечной проводимостью. Показано, что количество итераций, при которых достигается точность локации места замыкания ~5. .10%, не превышает 2.

4. Совокупность решенных и выше отмеченных подзадач делает возможным построение on-line карт аварийности сложных древовидных распределительных сетей, использование которых как в оперативном управлении режимами, так и при профилактике изоляции позволяет экономить ресурсы и повышать надежность эксплуатации.

1. Фингер Л.М. Энергетика за рубежом. Заземление нейтрали в сетях напряжением до 110 кВ. М., 1964. 48 с.

2. Вильгельм Р., Уотерс М. Заземление нейтрали в высоковольтных системах. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1959. 421с., ил.

3. Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях // Электрические станции. 2002. №8. С. 3845.

4. Платонов В.В., Шалыт Г.М. Испытание и прожигание изоляции силовых кабельных линий. М.: Энергия, 1975. 136 с.

5. Спиридонов В.К. Определение места повреждения при заплывающем пробое кабеля методом колебательного разряда // Электрические станции. 1953. № 1. С. 40-44.

6. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982. 312 е., ил.

7. Айзенфельд А.И. Учет сопротивления нулевой последовательности силовых трансформаторов при определении мест повреждения ВЛ // Электрические станции. 1978. № U.C. 67-70.

8. Баранаускас Л.П., Геурков Э.А. Учет полного сопротивления при определении мест повреждения воздушных линий электропередачи // Электрические станции. 1980. № 12. С. 41-43.

9. Розенкноп М.П. Методика определения места замыкания на землю по токам и напряжениям нулевой последовательности в сетях разнойконфигурации. М.: Изд-во «Энергия», 1964. 32 с.

10. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия, 1971. 152с.

11. Базуткин В.В., Кадомская К.П., Костенко М.В., Михайлов Ю.А. Перенапряжения в электрических системах и защита от них. СПб.: Энергоатомиздат, 1995. 316 с.

12. Голдобин Д.А., Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. Мониторинг перенапряжений в распределительных кабельных сетях // Научный вестник НГТУ, Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998, № 2(5). С. 109-116.

13. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятия по их совершенствованию // Энергетик. 2000. № 1.С. 20-22.

14. Корниенко Е.Ф. Защита компенсированных сетей напряжением 6-35 кВ от однофазных замыканий на землю // Электрические станции. 1967. № 7. С. 67-70.

15. Лачугин В.Ф. Экспериментальные исследования импульсной защиты от замыканий на землю воздушных и кабельных сетей с компенсированной нейтралью // Электрические станции. 2005. № 8. С. 58-63.

16. Албул В.Н., Вайнштейн Р.А., Головко С.И. Условия селективной работы защит с наложением контрольного тока при перемежающихся дуговых замыканиях // Известия ВУЗов. Энергетика, 1988. № 7. С. 22-26.

17. Шалин А.И., Щеглов А.И. Концепция релейной защиты от замыканийна землю в сетях 35 кВ с резистивно-заземленной нейтралью // Режимы заземления нейтрали сетей 3-6-10-35 кВ: Доклады научно-технической конференции. Новосибирск: ГЦРО, 2000. С. 149-160.

18. Шуцкий В.И., Жидков В.О., Ильин Ю.Н. Защитное шунтирование однофазных повреждений электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986. 151 с.

19. Патент РФ № 2356062 (от 16.10.2007), МПК Н02Н 3/16. Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с изолированной нейтралью/ Богдашева Л.В., Качесов В.Е. // БИ №14, 2009.

20. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников иинженеров. M.: Наука, 1972. 400с.

21. Лихачев Ф.А. Повышение надежности распределительных сетей 6. 10 кВ // Электрические станции. 1981. № 11. С. 51-55.

22. Заболотников А.П., Кадомская К.П., Тихонов A.A. Математическое моделирование и перенапряжения в электрических сетях 6.35 кВ: Монография / Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск, 1993. 158 с.

23. Качесов В.Е., Квривишвили Л.В., Распознавание однофазных замыканий на землю в распределительных сетях // Электричество. 2010. № 12. С. 8-18.

24. Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. М.: Радио и связь, 1992. Вып.З. 120 с.

25. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (Pspice). M.: «CK Пресс», 1996. 272 с.

26. Методические указания по применению ограничителей перенапряжений нелинейных в электрических сетях 6-35 кВ. РАО «ЕЭС РОССИИ», Москва. 2001. 33 с.

27. Peters I.E., Slepian J. Voltage Induced by Arcing Ground. Tr. AIEE, 1923. Apr. p. 478.

28. Патент РФ № 2232456 (от 11.10.2002), МПК Н02Н 3/16. Способ распознавания однофазного дугового замыкания на землю и поврежденной фазы в распределительных сетях с резонансно-заземленной нейтралью / Качесов В.Е. // БИ № 19, 2004.

29. V. Dikoy, V. Kachesov, A. Ovsyannikov, V. Larionov. Monitoring overvoltages in underground HV cable distribution networks // CIGRE: proceedings, Paris, 39th Session. 2002. 21-103.

30. Кадомская К.П., Лавров Ю.А., Рейхердт A.A. Перенапряжения в электрических сетях различного назначения и защита от них: Учебник. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 368 с.

31. Petersen W. Der aussetzende (intermittierende) Erdschuss. ETZ, 1917, H. 37,38.

32. H. Ohnishi, H. Urano, S. Hasegawa et all. Measurement of arc resistance and dielectric breakdown voltage at intermittent grounding of 6,6 kV distribution CVT cable. IEEE Trans, on Power Delivery. 1988. vol. 3, No.l. pp. 363-367.

33. Техника высоких напряжений. Под общ.ред. Д.В. Разевига. М.: Энергия, 1976. 488 с.

34. Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М., 1982.96 с.

35. Дударев Л.Е., Зубков В.В., Стасенко В.И. Комплексная защита от замыканий на землю // Электрические станции. 1981. № 7. С. 59-61.

36. Патент 2254586 (Россия). Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях / Качесов В.Е. Опубл. в Бюллетене Изобретений (заявки и патенты) № 17, 2005.

37. Техника высоких напряжений: Учебник для вузов/ Богатенков И.М., Бочаров Ю.Н., Гумерова Н.И., Иманов Г.М. и др.; Под ред. Кучинского Г.С. -СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 2003. 608 с.

38. P.F. Gale. Cable fault location by impulse current method. Proc. IEE, vol. 122, no. 4, Apr. 1975, pp. 403-408.

39. J.P. Steiner, W.L. Weeks, H.W. Ng. An automated fault locating system// IEEE Trans, on Power Delivery. 1992. vol. 7, no.2, pp. 967-978.

40. F.H. Magnago, A. Abur. Fault locating using wavelets // IEEE Trans, on Power Delivery. 1998. vol. 13. no.4, pp. 1475-1480.

41. Schegner P. Digitaler Erdschlußuniversalschutz. Konzept und erste Realisierung. Dissertation, Universität des Saarlandes, Saarbrücken, 1989.

42. Т. Welfonder, V. Leitloff, R. Feuillet, S. Vitet. Locations strategies and evaluation of detection algorithms for earth faults in compensated MV distribution systems// IEEE Trans, on Power Delivery. 2000. vol. 15, no. 4, pp. 1121-1128.

43. Kachesov V., Lavrov V., Cherepanov A. Parametric method of fault location in distribution networks // Power Technology and Engineering. 2003. vol. 37, no. 4, pp.262-268.

44. Kachesov V.E. Method of ground fault location for distribution networks. Patent RU№ 2216749, Bulletin of Inventions, №32, 2003.

45. Kachesov V., Ovsyannikov A. On-line fault locating in distribution networks // Proc. of the 7th Korean-Russian Int. Symp. On Science and Technologies. Ulsan, University of Ulsan. 2003. June 28 July 2. Vol. 2, pp.484-488.

46. V.E. Kachesov. Method of ground fault location for distribution networks, Patent RU № 2222026, Bulletin of Inventions, №2, 2004.

47. Bogdasheva L., Kachesov V. Parametric On-line Fault Location Methods for Distribution MV Networks // Proc. IEEE PowerTech 2005, St.-Petersburg, June 25-28, p. 159.

48. Качесов B.E. Метод определения зоны однофазного замыкания в распределительных сетях под рабочим напряжением // Электричество. 2005. №6. С. 9-19.

49. Л.В. Богдашева. Методы локации однофазных повреждений в распределительных сетях // Шестой Всероссийский студенческий научно-технический семинар «Энергетика: экология, надежность, безопасность»: Труды семинара. Томск: Изд-во ТПУ. 2004. С. 28-30.

50. Electromagnetic Transients Program (ЕМТР). Rule Book 1, DCG/EPRI, 1996. 765 p.

51. K.V. Leuven. Alternative Transients Program Rule Book. EMTP Center, Belgium, 1987.

52. A.M. Gole, O.B. Nayak, T.S. Sidhu and M.S. Sachdev. A Graphical Electromagnetic Simulation Laboratory for Power System Engineering Programs // IEEE Trans, on Power Systems, May 1996. vol. 11, no. 2, pp. 599-606.

53. J.R. Marti. Accurate modeling of frequency-dependent transmission lines in electromagnetic transient simulations // IEEE Trans, on Power Apparatus and Systems, Jan. 1982. Vol. Pas-101, pp. 147-157.

54. Kachesov V., Larionov V., Ovsyannikov A. Overvoltage monitoring for single-phase arc-to-ground failures in distribution cable networks // Power Technology and Engineering. 2002, vol. 36, no.4, pp. 207-213.

55. Богдашева Л.В. Качесов В.Е. О параметрических методах локации однофазных замыканий в распределительных сетях // Научный вестник НГТУ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. № 3 (24). С. 131-140.

56. В. Gustavsen, A. Semlyen. Rational approximation of frequency domain responses by Vector Fitting // IEEE Trans. Power Delivery, July 1999, vol. 14, no. 3, pp. 1052-1061.

57. Качесов В.Е. Моделирование и САПР электрических цепей и систем: Часть 1. Моделирование стационарных режимов и переходных электромагнитных процессов: Учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 110 с.

58. Голунов Р.Ю., Дли М.И., Круглов В.В. Нечеткая логика и искусственные нейронные сети. М.: Физматлит, 2000. 224 с.

59. Нейронные сети: полный курс, 2-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2008. 1104с.

60. S. Haykin, Neural Networks: A Comprehensive Foundation, MacMillan College Publishing Co., New York, 1994.

61. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика. Изд-во «Мир», 1992. 184 с.

62. Caudill, M. Neural Networks Primer, San Francisco, CA: Miller Freeman Publications, 1989.

63. D.O. Hebb. The Organization of Behavior, John Wiley & Sons, New York,1949.

64. Anil K., Jain, Jianchang Mao, K.M. Mohiuddin. Artificial Neural Networks: A Tutorial Электронный ресурс. // IEEE Computer, March/1996. Vol.29, No.3, pp. 31-44: [сайт]. URL: http://www.osp.ru/os/1997/04/16.htm (дата обращения: 14.12.2011).

65. J. Gracia, A.J. Mazon, I. Zamora. Best ANN structures for fault locationin single-and double-circuit transmission lines // IEEE Transactions on Power Delivery, 2005. Vol.20, No.4, pp. 2389 2395.

66. K.M. Silva, B.A. Souza, N.S.D. Brito. Fault detection and classification in transmission lines based on wavelet transform and ANN // IEEE Transactions on Power Delivery, 2006. Vol.21, No.4, pp. 2058 2063.

67. D. Thukaram, H.P. Khincha, H.P. Vijaynarasimha. Artificial neural network and support vector Machine approach for locating faults in radial distribution systems // IEEE Transactions on Power Delivery, 2005., Vol.20, No.2, pp. 710-721.

68. A.F. Sultan, G.W. Swift, D.J. Fedirchuk. Detection of high impedance arcing fault using a multi-layer perceptron // IEEE Transactions on Power Delivery, October 1992. Vol.7, No.4, pp. 1871-1877.

69. M. Minsky and S. Papert, "Perceptrons: An Introduction to Computational Geometry", MIT Press, Cambridge, Mass., 1969.

70. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В. MATLAB 7. М.: НТ Пресс, 2006. 464 с.

71. Медведев В.С, Потемкин В.Г. Нейронные сети. MATLAB 6. Под общ. ред. В.Г.Потемкина. М.: Диалог-МИФИ, 2002. 496 с.

72. М.В. Костенко, JI.C. Перельман, Ю.П. Шкарин. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях ВН. М.:Энергия, 1973. 270 с.

73. S. Grivet-Talocia, I.S. Stievano, I.A. Maio, F.G. Canavero. Time-domain and frequency-domain macromodeling: application to package structures // Proc. of the IEEE International Symposium on EMC, Boston (MA), USA. August 18-22, 2003, pp. 570-574.

74. F. Canavero, S. Grivet-Talocia. Macromodeling of lossy and dispersive multiconductor transmission lines // International Symposium on Electromagnetic Compatibility, Sendai (Japan), June 1-4, 2004, pp. 521-524.

75. Результаты внедрения аппаратно-программного диагностического комплекса в преимущественно кабельную распределительную сеть 10 кВ (ПС «Академическая», ОАО ГУП «УЭВ СО РАН», г. Новосибирск)20