автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Методы и средства поиска повреждений в воздушных распределительных сетях напряжением 6-35 кВ

/

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

#

^ На правах рукописи

МОХАММЕД АБДУЛЛАХ ХАЛЕЕЛ АЛЬ-НСУР (Иордания)

УДК 621.316.1.027.5/7.014.7

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОИСКА ПОВРЕЖДЕНИИ В ВОЗДУШНЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-35 КВ

Специальность 05.14.02 - "Электрические станции (электрическая часть), сети, электроэнергетичесюге системы и управление ими"

' АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1997

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена на кафедре "Электрические станции" Винницкого государственного технического университета.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Кутин Василий Михайлович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Синельников Владимир Яковлевич;

кандидат технических наук, старшин научный сотрудник Кошман Всеволод Иванович.

Ведущая организация - Приазовский государственный технический университету. Мариуполь, МОУ

Защита диссертации состоится " i " ОЦ 1997 г. в ~ на заседании специализированного ученого совета Д 01.98.04 в Институте электродинамики HAH Украины по адресу: 252680, Киев-57, пр. Победы, 56, тел. 446-91-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики HAH Украины.

Автореферат разослан "¿0 " О$ 1997 г. .

Ученый секретарь специализированного ученого совета

Титко А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы и степень исслелованТй>ди(%ертацц

Определение мест повреждения (ОМП) в воздушных линиях электропередач (ВЛ) напряжением 6-35 кВ — это сложная, длительная технологическая операция, которая стала повседневной оперативной задачей диспетчерских служб электрических сетей и систем.

В настоящее время значительные успехи достигнуты в разработке методов и средств ОМП для линий с напряжением 110-750 кВ. Распределительные сети (PC) напряжением 6-35 кВ имеют специфические особенности по сравнению с сетями более высокого напряжения, которые почти исключают возможность применения для них методов ОМП, используемых в сетях более высокого напряжения. Распределительные сети работают в режиме изолированной или компенсированной нейтрали сети, имеют сложную древовидную конфигурацию, часто секционируются с помощью разъединителей и выключателей нагрузки. Токи замыкания на землю относительно невелики и определяются не расстоянием к месту замыкания, а емкостной проводимостью фаз сети относительно земли и величиной сопротивления в месте замыкания. Выполняются участки PC проводами различной марки и сечения. Основным видом повреждения в PC является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) (60-80 % от общего количества повреждений).

В настоящее время в воздушных PC, используются методы ОМП, которые по алгоритму функционирования можно разделить на дистанционные (ДМ), топографические (ТМ) и методы последовательного деления сети (МПДС).

Дистанционные методы применяются для определения расстояния до места междуфазного КЗ. Они имеют низкую точность измерения и сложную аппаратурную реализацию- Топографические методы используют последовательный обход сети, нечувствительны к междуфазным КЗ в конце линии и не эффективны при поиске ОЗЗ на ранней стадии его развития. Методы последовательного деления сети позволяют выделить лишь поврежденный участок сети и требуют большого объема предварительных вычислений для расчета оптимальной последовательности проверок.

Таким образом, существует задача совершенствования методов и средств поиска повреждений в воздушных PC. Особенно актуальна эта задача для сетей сельскохозяйственного назначения.

Цель диссертационной работы - развитие методов и средств

определения мест повреждения в РС.

Поставленная цель потребовала решение следующих научно-технических задач: 1. Исследование РС, как объекта поиска дефекта и анализ существующих методов поиска.

2. Теоретическое обоснование и разработка диагностической модели поиска дефекта в РС.

3. Теоретическое обоснование и разработка методов алгоритмизации поиска дефектов в РС с учетом их основных особенностей.

4. Оптимизация алгоритмов поиска дефекта, отвечающих требованиям диагностирования систем в конкретных условиях.

5. Разработка методов дистанционного определения расстояния до места междуфазиого КЗ и однофазного замыкания на землю.

6. Разработка принципиальной схемы измерительной системы, изготовление макетов, их лабораторные испытания.

7. Оценка эффективности информационной системы поиска дефекта в РС.

Объектом исследования являются воздушные распределительные сети напряжением 6-35 кВ.

Методы исследования. Методы исследования основаны на использовании математического анализа, вычислительной математики, технической диагностики, теории вероятностей и математической статистики, теории надежности, а также сопоставления результатов теоретического анализа с результатами экспериментальных исследований на опытных образцах и моделях. Численные результаты получены на ПЭВМ с использованием разработанных автором программ. Экспериментальные исследования проводились на лабораторной установке, которая обеспечивала исследование погрешностей разработанных устройств ОМП и снятие динамических характеристик устройств.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Теоретически обоснована целесообразность совместимого использования дистанционных, топографических методов и метода последовательного деления сети при определении поврежденного участка воздушной РС.

2. Разработана универсальная модель и программа поиска повреждений в воздушной РС, обеспечивающая выбор оптимальной стратегии поиска при различных видах повреждения, методах поиска и средств контроля ее технического состояния. Основу программы составляет оптимизированные алгоритмы поиска, которые предварительно рассчитываются с помощью ПЭВМ для каждой линии и корректируются в зависимости от дополнительной информации, полу-

ченной дистанционными или топографическими методами ОМП.

3. Предложен способ ОМП при междуфсзном КЗ, предусматривающий непрерывный контроль режима работы каждой линии, отходящей от 1ШШ подстанции, измерение, фиксацию и запом1шание тока нагрузки, короткого замыкашш лшпш и реактивного напряжения петли КЗ и вычисления расстояния до места КЗ с помощью переносного устройства путем считывания зафиксированных величин.

4. Для ОМП при ОЗЗ предложен способ, основанный на принципе непрерывного контроля активного сопротивления фаз сети относительно земли, избнрання поврежденной фазы, искусственного замыкания неповрежденной фазы, фиксации тока аварийного режима, а также реактивной составляющей напряжения петли двойного замыкания на землю. По результатам измерения этих величин определяют и запоминают расстояние к месту ОЗЗ.

Теоретическая и практическая ценность работы состоит в следующем:

В результате проведенных исследовании разработана математическая модель и программа, позволяющая упростить предварительны^ расчет оптимальной стратега« поиска поврежденного участка воздушной линии при междуфазных КЗ. и ОЗЗ, а также метод и устройство, уменьшающие методическую погрешность при определении расстояния до места повреждения, совместное использование которых позволяет уменьшить иедоотпуск электроэнергии потребителям в процессе поиска и время поиска.

Конкретный личный вклад диссертанта в разработку новых научных результатов, которые выносятся на защиту.

- математическая модель и программа поиска междуфазного КЗ и однофазного замыкания на землю в процессе эксплуатации РС;

- оптимальные алгоритмы поиска поврежденного участка РС при междуфазных и однофазных замыканиях на землю;

- методы и средства определения расстояний до места междуфазного КЗ;

- метод и средства определения расстояния до места однофазного замыкания на землю.

Реализация результатов исследований. Программа расчета оп тимальной стратегии поиска повреждений и устройство для опред. ления расстояния до места между фазных КЗ внедрены в РС 10 кВ ПЭО "Винницаэнерго", а также в учебный процесс кафедры "Електрические станции" ВГТУ и используются при чтении лекционных курсов.

Апробация результатов научных исследований. Основные ре-

зультаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Ш-ей, АЛоЙ международ!гых технических конференциях стран СНГ "Контроль и управление в технических системах" (г. Винница, 1995, 1996 г.), 1-ой международной научно-технической конференции "Математическое моделирование в эле1Строшже и электроэнергетике" (г. Львов, 1995 г.), 28-ой и 29-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава сотрудников н студентов ВГТУ с участием инженерно-технических работников предорияпш г. Винницы и области в 1995-1996 г.г., на научных семинарах ВГТУ в 1994-1996 г.г., на техническом совете ПЭО "Вшшицаэперго".

Публикации по результатам работы-.опублнковано шесть р о Гот.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 5 приложений. Работа содержот 154 страницы основного машинописного текста, 40 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 69 наименований и приложения на 78 страшщах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована необходимость совершенствования существующих методов и средств поиска повреждений в воздушных РС. Сформулирована цель работы и перечислен круг задач решаемых в диссертационной работе.

В первой главе, носящей постановочный характер, показано, что РС как объект поиска повреждений имеет ряд особенностей, которые состоят в следующем. Высокая цена отказа воздушных РС. С позиции технической диагностики здесь требуется сокращение времен» на контроль работоспособности и поиска повреждений с учетом аварийных режимов. Высокая автономность РС. Одним из наиболее действенных способов в этом случае является автоматизация процессов диагностирования, которая должна быть направлена на сокращение времени восстановления системы за счет операции автоматического поиска дефекта, подключения дублирующих систем, переключений, связанных с переходом на аварийные режимы управления. Сложность РС, обуловленная распределением ее в пространстве. Существенная в этом случае рациональная организация процедур определения работоспособности и поиска дефекта в соответствии с иерархией структуры РС, важен выбор необходимой и достаточной глубины поиска дефекта, уровни автоматизации процедур диагностирования и комбинации способов размещения аппаратуры диагностирования. Следует также отметить ограниченную достоверность показателей надежности элементов и удельных параметров РС.

Анализ дистанционных методов ОМП до места междуфазного К.З. показал, что они не различают повреждения на магистрали к ответвлении, т.е. определяют расстояние по радиусу и с большой погрешностью, поскольку не учитывают шунтирующее влияние нагрузок при К.З. и неоднородность структуры линии.

Указатели поврежденных .участков обеспечивают необходимую надежность функционирования лишь при К.З. в начале линии. Повышение чувствительности за счет использования переходной составляющей тока К.З. создает проблему отстройки от кратковременных бросков тока при подключении и отключении мощных потребителей.

Наиболее достоверные результаты о поврежденном участке можно получить, используя методы последовательного деления сети с помощью разъединителей. Однако их реализация требует больших затрат времение на поиск и связано с большим недоотпуском електроенергии потребителю. Совершенствовать эти методы можно путем оптимизации процесса поиска по выбранному критерию.

Среди существующих методов поиска ОЗЗ наиболее широкое распространение получили методы, основанные на принципе измерения уровней напряженности магнитного поля, создаваемого токами нулевой последовательности высокой частоты. Недостаток их состоит в том, что при поиске ОЗЗ требуется последовательный обход линии, а необходимая чувствительность контролируемого сигнала достигается лишь при малом переходном сопротивлении в месте замыкания Шяер < 200 Ом). Это не позволяет их использовать при поиске повреждения на ранней стадии его развития.

Во второй главе разработаны математические модели и универсальная программа, оптимизирующая по выбранному критерию процесс поиска при различных видах повреждений и методах поиска. Конечным результатом программы поиска является условный алгоритм последовательности проверок, который предварительно рассчитывают на ПЭВМ для каждой линии, отходящей от шин подстанции.

Согласно этой программе процесс поиска рассматривается как последовательность операций по определению поврежденной линии, поврежденного участка линии, который может быть выделен коммутационными аппаратами и места повреждения. Такая система поиска исключает избыточность в обращении и сокращает время, необходимое на проверку.

На первом этапе процесс определения поврежденной линии автоматизирован за счет применения селективных защит, за исключением случая, когда используется общесетевая сигнализация от

ОЗЗ, и поиск поврежденной линии осуществляется путем последовательного отключения линии и контроля реакции измерительной системы на эти воздействия. Эта задача решена путем использования стохастической модели и алгоритма поиска на основе использования функционального веса каждой линии и упорядочения этого показателя по мере его убывания. В качестве показателя используется произведение относительной длины и мощности потребителей, подключаемой к линии.

Оптимизация последовательности проверок при определении поврежденного участка лнннн проводилась с учетом простейшего потока отказов, который характерен для воздушных распределительных сетей. При наличии локальной системы диагностики, контролирующей техшгческое состояние каждого участка линии, предлагается использовать функциональную модель сети и построенную на ее основе таблицу состояний. В таблице состояний число строк соответствует число рассматриваемых состояний объекта а число

столбцов - числу проверок я \ участков РС. При этом каждая

строка содержит совокупность результатов проверок при одном из состояний РС, а каждый столбец - результат одной проверки для всей совокупности состояний РС. Функциональная модель н составленная на ее основе таблица состояний позволяют при поиске поорел<денного участка РС использовать формальный аппарат для определения оптимального количества проверок.

При отсутствии локальных систем диагностики процесс поиска начинается с разделения сети на две части отключением одной из них, затем производится рабочее включение (ПВ) выключателя линии на подстанции. По результатам ПВ судят о том, на какой из частей линии имеется повреждение. Аналогичные операции выполняются до тех пор, пока не будет выявлен поврежденный участок. Затем производится включение тех неповрежденных участков, для которых можно подать напряжение от источников питания. Если схема оснащена устройствами секционирования и автоматического ввода резерва, поиск поврежденного участка осуществляется в автоматически выделенной зоне так же, как и предыдущем случае.

Поскольку поиск является многошаговым процессом, шаги в котором неоднозначны, существует возможность управления этим процессом. Оптимальной, очевидно, окажется такая структура, которая дает максимальное или минимальное значение принятого при поиске критерия.

Известная стратегия поиска повреждений требует большого -объсма-вычнслеитч-п-не-может быть использована при поиске повреждений, не отключаемых релейной защитой.

ип, К^Л-Т

/иг <Р, Уи Ч <р, /р; /

Ч", Л Пз

>

ипг

/пз т

5

ЦПз

-о

Рис. 2. Диаграмма последовательности операции пропсрки участка сети при иеждуфазиом КЗ

Рис. 1. Распределительная сеть: схема замещения

-1(31.

Рис. 3. Дерево решений лля рассматриваемого примера

.¡Сл

<- ■ ■■■ 0 « —■

® 4

..Д._г>" Л-.:"'

пун ! е.* < .",5-

I

Рис. 4. Условный алгоритм поиска нонрежлемпого участка

Таблица покрытий

Таблица 1

V И -

1 5 1 « « 1 к » 1« II 11 " И (5 1« 7 >я »» » 21 и л 1\ Л 1" А

1 < • 1 -тг

1 1 1 > 1 1 • 1 * 4 - - — - - ".Г яг»?--

г 1 1 i 1 1 1 1

i 1 1 < 4 « с 4 1 1 1 * - — 11« > X тт

. « • » 1 • 1 ! 1 1 1 1 •Т "Г ил

, Г > Г * 1 1 1 1 1 1 1*1»

* * • 1 - ... * -г *г — " 9»*)

г 1 1 1 1 1 И

В работе предлагается стратегия, в которой при поиске повреждений, отключаемых РЗ в качестве критерия оптимизации используется недоотпуск электроэнергии А W min, а не отключаемых РЗ - t-> min.

Формирование оптимальной стратегии рассмотрено на примере воздушной PC 6-10 kB, изображенной на рис. 1. Для построения таблицы покрытии требуемую глубину диагностирования к

зададим разбиением множества состояния участков сети j на

Л = 8 непересекающихся подмножеств: {^о} и - {$7} . Таблицей покрытия, представляющей эти условия, является табл.1. Эта таблица построена при следующем соответствии между элементами множества U (столбцами) и парами состояний из множества

{S,}.(S7):1-(S0, S,); 2--(So. s2); 3-(Se> S,) 4-(S0, S4);

5-(S0l S5); 6-(S0, S6) 7-(S0, S7); 8-(S„ S2); 9-(S„ S3);

10 -(S„ S4); 11 -(S„ S5); 12-(S„ S6); 13 -(S„ S7)

14 - (S2, S3); 15 - (S2, S4); 16 - (S2, S5); 17 - (S2, S6);

18-(S2) S7); 19-(S3, S4); 20-(S3, S5); 21-(S3, S6);

22-(S;j, S7); 23-(S4, Ss); 24-(S4,S6); 25-(S4, S7);

26-(S5, S6); 27-(S5, S7); 28-(S6, S7) ; в клетке U,)

табл.1 проставим значение двоичной переменной aji , определяемой по правилу:

• i l.eaMR^RJ _ 0)

'' [О, в противном слу ае

где Rj. — результаты элементарной проверки участка линии, находящегося в состоянии 0 или 1. Для улучшения обозрения таблицы в ее клетках нуль не проставлен.

Рассчитав nj - число единиц в каждой строке, определяем информативность проверок. Цену каждой проверки определяют с помощью диаграмм последовательности операций ОВБ (рис. 2). Диаграмма содержит узлы, которые отображают то место, где выполняется операция (включение,—отключение,_передача^

и

команды), а каждой ветви соответствует свой оператор, обозначающий время переезда ОВБ tnp = 1»п рк va , передачи сигнала tc или выполнения коммутационной операции tori , где 1цп1>к — расстояние между источником питания (ИП) и разъединителем Рк; va - скорость переезда ОВБ на автотранспорте. Направление ветви указывается стрелкой, а последовательность выполнения операции цифрой. Ветвь, которая замыкается на свой узел обозначает операцию включения, если стрелка на ней направлена по ходу часовой стрелки, отключение - против часовой стрелки. По диаграмме легко рассчитать время проверки и недоотпуск электроэнергии

Ч = Wp. V1 + 3ton + 2tc ; AWS< = tti • ¿P , (2)

■=i i

где Pi - мощность нагрузки, подключенная к i участку; n -количество участков между разъединителем и источником

питания. Рассчитанные значения и Aзаносим в табл. 1.

' Для получения оптимального покрытия пользуются методом "ветвей и границ", т. е. многошаговую процедуру представляют ориентированным графом типа дерева, называемым деревом решений (рис. 3). Начальная и внутренние вершины дерева решетнгбудут представлять шаги процедур, а исходящие из этих вершин дуги - допустимые варианты решения.

Используя дихотомическое дерево решений, множество допустимых на h-ом шаге частичных решений bh > 1 , можно разбить на два подмножества. В первое из них включается один вариант j, а во второе все остальные (bh -1) варианты. Первому и второму подмножествам поставим в соответствие дуги j и j , исходящие из вершины h дерева решений. Дуга j представляет обобщенный допустимый вариант частичного решения, определяемый тем, что в искомое решение не включается частичное решение j.

Для получения полного решения Lim( & W) для каждой висячей вершины дерева подсчитывается сложность построенной части решений W„„ и вычисляется нижняя граница сложности непостроенной части решений lim( д W). Сумма сложности построенной части и нижней границы дает нижнюю границу сложности «соответствующего полного решения. Для вычисления нижней границы непостроенной части решения будем исходить из того, что

сложность решения и нижняя граница сложности целевой функции определяются числом элементарных проверок или строк таблицы покрытий. Рассчитав число для проверок и расположив

их в невозрастающем порядке nji ^ п) 2 > •■• nj Р - ••• ,

С.Е

возьмем первые а чисел этого рядакоторые удовлетворяют условиям

f>jp^N и Xnjp<N, (3)

p=i р-1

где N - число столбцов таблицы покрытий. Число а и является нижней границей lim(n) длины непостроенного покрытия заданной таблицы покрытий.

При оптимизации по критерию д W-> min рассчитанные значения д W при каждой элементарной проверке расположим в неубывающем порядке AWj, ^ AWj2 ... й AWjg £ ... ; из этого ря-

да берется сумма первых а его членов ¿-I , которая и есть ниж-

8=1

няя граница Нт( д W) непостроенной части решения.

Стратегию выбора очередного шага процедуры определяют путем выделения висячих вершин, имеющих минимальную полную нижнюю границу. Если на рассматриваемом шаге имеются вершины нижние границы сложности непостроенной части решений которых равны нулю, то их построенные части решений, очевидно, соответствуют искомому полному решению задачи, и на этом процедура заканчивается. При выборе проверок используется четырехсгаднйная функция предпочтения. Сначала отбирают те варианты, которые дают п/~» тах, в случае равенства этих показателей выбирают вариант, характеризуюццшся д ->■ шт. Если к эти показатели одинаковы выбирают вариант, позволяющий при удачном исходе подключить резервный источник питания. При равенстве всех показателей из табл. 1 выбирают строку с метшим порядковым номером.

Для критерия оптимальности д тт, в рассматриваемом примере (рис. 1) оптимальной является последовательность проверок я* , Я5 , , , яз , . Конечный результат представляется в виде условного алгоритма проверок (рис. 4), формируемого из безусловной последовательности проверок, и учета возможности подключе-нкя резервных источников питания путем анализа схемы.

При поиске ОЗЗ, которое не отключается РС стратегия строится аналогично, однако в качестве критерия оптимизацш! используется

t-> mi п. Л ля расчета оптимальной стратегии по выбранному критерию (л W-+ min, t-* min) разработана программа расчета "Find Opt".

В третьей главе теоретически обоснованы дистанционные методы ОМП при междуфазных КЗ и ОЗЗ, позволяющие уменьшить методическую погрешность при определении расстояния до места повреждения.

Для дистанционного ОМП до места КЗ развит метод, основанный на принципе измерения и фиксации реактивной составляющей напряжения Up петли КЗ на шинах подстанции и фиксации токов нагрузки 1„ и короткого замыкания 1Кз- В отличие от известного, в данном методе предлагается фиксировать ток нагрузки и ток короткого замыкания на каждом присоединении и используется нетрадиционная структура устройства его реализации. Устройство состоит из основного и дополнительного блоков. Основной блок устанавливается в КРУ подстанции, а дополнительный является переносным и может быть использован для всех подстанций. С помощью основного блока осуществляется измерение и фиксация контролируемых величин, а дополнительный блок производит вычислительную операцию ОМП при считывании зафиксированных величии. Метод предполагает определение расстояния к месту КЗ по алгоритму xKJ = Up / |IK -I„|. Точность

определения расстояния до места КЗ повышается за счет исключения влияния на результат измерений тока нагрузки неповрежденных присоединений к шинам подстанции. Действительно, если предположить, что участки линии выполнены проводом одной марки и сечения, то измеряемое расстояние до места повреждения определяется как

1Ш =t +ь„

/ л

— sin(iPi - <р;,) + cos(q>t -<р;,)

(4)

где - расстояние до места КЗ; ги, хи - активное и реактивное удельное сопротивление проводов; к, = 1„,, /!„.,. . - отношешге амплитудного значения разности токов в поврежденных фазах за Ьм ответвлением и в месте КЗ; - расстояние между началом ллшш и Ьм узлом ответвления; ф,,^ - фаза колебания токов и К ; к - количество ответвлений.

Относительную методическую погрешность измерения можно определить как

л

100. (5)

С учетом характеристик проводов для ВЛ напряжением 10 кВ:

Г,д/Худ =2.5-0,8, ч>5) » ч>, » 25' + 45*, (гуд / худ)8т<<|>, -<?.,) + с<*(<р, - ч>4 ) « 1 ,

еч<%> = 0,236 ^к-100%. (6)

к

Для ВЛ 6-35 кВ, к»2-17, а математическое ожидание шк « 5 .

Для этих условий ъ„ £ $%. Общая относительная погрешность

метода измерений = уе' + е'2 +е1 +е? , где Еу.е,^' - относительная погрешность измерения напряжения, тока и погрешность вычисления разности токов ¡1« -1„|, с' 5 0,05. Если предположить, что е, £ 0,1,е0 = 0,01 го в предельном случае е,^ 215% .

В работе предложен метод дистанционного ОМП до места ОЗЗ, основанный на искусственном замыкании неповрежденной фазы ВЛ через резистор при возникновении в ней ОЗЗ, и измерения реактивного сопротивления петли, образованной проводом поврежденной фазы, местом ОЗЗ и сопротивлением искусственного замыкания на землю неповрежденной фазы линии на подстанцшг. Реактивное сопротивление до места г ОЗЗ определяют как х(1) _ {_;<ш / ¡1,1 = 2хд| +-х0, где ° - реактивное напряжение петли

двойного замыкания на землю; I- ток двойного замыкания на землю; хл,,х0 - соответственно реактивное сопротивление прямой и об ратной последовательности линии. С учетом средних параметров лишп х0=3,5х, и Х[. = = 1,83х,, расстояние до места поврежденш

= 0,332X3" . Таким образом, в данном методе точность измере

ния зависит от точности измерительной системы и исходных данных.

Четвертая глава посвящена разработке, выполнению и прове дению испытаний системы дистанционного определения расстоянш к месту повреждения.

В предлагаемом устройстве изменена традиционная структур за счет разделения устройства на два функционально независи мых устройства. Основной блок обеспечивает измерение и фикса цню параметров, которые необходимы для расчета расстояния месту повреждения и устанавливается в ячейках комплектног распределительного устройства. Дополнительный бло (вычислительно-индикаторный) является переносным и нспольз) ется ОВБ для считывания расстояния к месту повреждения. Т: кая структура упрощает конструкцию устройства и придает ем свойство универсальности, поскольку оно может быть установлея на вводе подстанции или на каждом отдельном присоединении.

Лабораторные испытания устройства проводились путем сн: тия характеристик отдельных блоков и устройства в целом п( подаче на его вход сигналов, пропорциональных изменению мес

повреждения вдоль линии на расстоянии 0 й. 1п £ 20км.

Результаты лабораторных испытании показали, что при настройке аналогового блока вычисления на параметры средней части линии, погрешность возрастает при перемещении точки К.З. вправо и влево от средней части линии. При перемещении влево погрешность возрастает за счет уменьшения величины реактивного напряжения, достигая максимального значения при К.З. вблизи шин подстанции. В случае перемещения точки К.З. вправо, погрешность возрастает за счет уменьшения тока К.З. по сравнению с током нагрузки.Погрешность измерительной системы не превышала 2%.

В пятой' главе разработана методика расчета экономической эффективности при использовании универсальной программы поиска. Приведены примеры расчета экономической эффективности.

Эффективность использования оптимальной стратегии (ОС) при поиске повреждения к-го участка линии, отключаемой релейной защитой предложено оценивать с помощью коэффициента КЭк = / д\Ус_ Юр, где , - сооветственно недоотпуск

электроэнергии при поиске пэвреждения с использованием ОС и для базового варианта, предполагающего последовательное перемещение ОВ Б вдоль линии; рк - вероятность возникновения повреждения на к-.ом участке: р|;= I н/ \ £ к - длина к-го участка; Ст - суммарная длина всей линии. Эффективность использования ОС для всей линии определялась как КЭ1 = ^ / N. где

N - количество участков линии. Расчет Д^ производился с помощью диаграммы последовательности операций. Для рассматриваемой линии (рис. 1) Кэ = 1,75

Разработана также методика расчета экономической эффективности при поиске ОЗЗ не отключаемого релейной защитой с помощью переносных приборов типа "Зонд", "Волна", "Гармоника" и др., для принятых параметров и при поиске ОЗЗ на ранней стадии развития повреждения с использованием общесетевого устройства контроля изоляции. Для схемы рис.1, ОС в первом случае позволяет сократить время поиска в 1,45 раз, а во втором в 1,56 раз.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основные научные и практические результаты проведенных исследований можно сформулировать следующим образом.

1. Надежность эсплуатации воздушных РС можно повысить за счет обнаружения повреждений на ранней стадии их развития и автоматизации процесса поиска.

2. Теоретически обоснована целесообразность совместного использования дистанционных, топографических и метода последовательного деления сети для эффективного решения проблемы поиска повреждений.

3. Предложена и теоретически обоснована математическая модель и универсальная программа поиска, приспособленная к различным условиям эксплуатации РС, совместного использования различных методов поиска и различным видам повреждений. Программа поиска представляет собой совокупность оптимизированных алгоритмов, заранее рассчитываемых с помощью ПЭВМ для каждой линии.

4. При наличии дефекта в линии, которая не отключается РЗ, предложено оптимизацию последовательность преверок осуществлять с помощью стохастической программы поиска, основанной на использовании функциональных характеристик линий.

5. В случае поиска поврежденного участка линии, при наличии локальной системы диагностики, предложено оптимизировать процесс путем использования функциональной модели сети и построенной на ее основе таблицы состояний. При использовании метода последовательного деления сети, предложен алгоритм, который по сравнению с известными требует меньшего объема вычислительных операций и может быть использован не только при поиске повреждений, отключаемых РЗ, но и когда защита действует на сигнал, т. е. на ранней стадии развития повреждений.

6. Предложен и теоретически обоснован метод дистанционного определения расстояния к месту КЗ, основанный на определении реактивного сопротивления до места КЗ путем измерения и фиксации реактивного напряжения петли КЗ, тока нагрузки и КЗ на каждой линии. Этот метод позволяет уменьшить методическую погрешность измерения по сравнению с известными.

7. Предложен и теоретически обоснован метод дистанционного определения расстояния к месту ОЗЗ, основанный на принципе искусственного создания режима двухфазного замыкания на землю. Расстояние до места ОЗЗ определяется по результатам измерения реактивной составляющей напряжения петли двойного замыкания на землю и тока двойного замыкания. Погрешность измерения в данном методе будет зависеть только от погрешности измерительной системы и точности исходных данных.

8. Предложена методика расчета экономической эффектнв-ностн оптимальной стратегии поиска. Расчеты, выполненные для реальных РС показали, что ис пользование—предложенной программы поиска позволяет снизить недоотпуск электроэнергии

на 7...82 %, а время поиска ОЗЗ в 1,3-1,7 раз. Программа расчета оптимальной стратегии поиска повреждении внедрена в РЭС ПЭО "Винницаэнерго".

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кутии Е.М.,Аль Нсур Мохаммед, Эштиба Али Мус-бах.Выбор оптимальной стратегии при поиске повреждении в распределительных сетях 6-35кВ//Энергетнка и электрификация^ .1995.—№5. —с.46—49.

2. Bnöip стратег!! керування «¡дковлешгям електропостачання в розпод1льчих мережах иапругою 6-35 кВ /Кутш В.М.,Ткаченко О.М., Рубаненко O.E., Шскляров П.К, Eurriöa Ал1 Мусбах, Аль Нсур Мохаммед // Bicinnc Вшннпького полпехтчного шстнтуту.-1995.-№ 1 .-с.32-35.

3.Кутш В.М., Рубаненко O.G., Eurrißa Ал1 Мусбах, Аль Нсур Мохаммед. Система д1агностнки розпод1лышх мереж постшного струму електричних станцШ i шдстанцш //B'ichhk Вншнцького полпехтчного шстптуту.- 1994, Лгэ 2,- С.51-56.

4. Аль Нсур Мохаммед. Выбор оптимальной стратегии при поиске повреждений в распределительных сетях напряжением 635 кВ //Тез. докл. Междунар. н-т. конф.: Контроль и управление в технических системах. - Винница: 1995. - с. 516517.

5. Кутш В.М., EmTiöa Ал1 Мусбах, Ало Нсур Мохаммед. Математична модель визначення працездатногп мереж напругою 6-10 кВ // Тез. докл. 1-о1 М^жнародноТ м-т конф. "Матнматичне моделюваиня в елетротехшщ та електроенергетищ". — JlbniB, 1995, - с.184.

6. Разработка и внедрение методов и средств поиска повреждений ц распределительных сетях 6-35 кВ //Отчет о НИР, руководитель 13.М. Кутин, исполнитель Аль Нсур Мохаммед /Винницкий государ, политехи, ин-т. ЛГ» 2140; ГР 0194U016486: Инв. 03920003489, Винница, 1994, 77 с.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве состоит в следующем: [1] - разработана математическая модель и программа поиска поврежденного участка линии; [2] - предложил алгоритм выбора оптимальной стратегии при поиске поврежденного участка сети; [3] - предложен метод поиска места повреждения; [5] - предложил математическую модель и алгоритм поиска места ОЗЗ; [6] - разработана математическая модель и принципиальная схема ДМ ОМП до места КЗ.

ANNOTATION

AL-NSOUR MOHAMMED ABDULLAH KHALEEL. "Methods ahd means of search of damages in air distributive networks. By (voltage) 6-35 Kv."

The dissertation on submitting of a scientific degree (Ph. D.) on speciality 05.14.02 - Electrical power station (electrical part), networks, electropower systems and management by them, Institute of Electrodynamic National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 1997.

Generalizing scientific work, containing results researches of methods and of means of search of damages to air distributive networks during their operation, but also results an experimental research is protected. Is developed mathematical models and universal program of search, is adapted to various: to the operating conditions distributive networks, methods of search and kinds of damage, is based on precomputation for each line of optimum strategy search with help the COMPUTER, enabling -to reduce losses of the electric power and time of search. Introduction of results of work in industry is carried out,

АНОТАЦ1Я

АЛЬ-НСУР МОХАММЕД АБДУЛЛАХ ХАЛЕЕЛ, "Метода та засоби пошуку пошкоджень в повггряних розподшьчих мережах напругою 6-35 кВ."

Днсертац1я наз^о&гйГЯ w?yKc6íno сгупеня кандидата техшчних наук Sil спещальностЮ05.14.02 - Електричш станци (електрична частина), мереж1, електроенергетпчт сиртеми та vmppí jwmii.

Гнститут електродинаШки шигУ-, лиг в, 1997.

Захищаеться узагальнююча наукова робота, яка мютить у coói результат дослижень методов та 3aco6iB пошуку пошкоджень в повггряних розподшьчих мережах в npoueci íx експлуатаци, а також результат« експериментальних дослщжень. Розроблеш математнчн! м одел i та ушверсальна програма пошуку, яка застосовуеться при pi3Hitx умовах експлуатаци розподшьчих мереж, методах пошуку та видах пошкоджень. Основу програми складають попередт розрахунки оптимально! стратеги пошук) для кожно! мереж1 за допомогою ПЕОМ, hkí використовуються разом з дистанцшними методами пошуку. Використання розробленоГ программ дозволяе зменшити недов ¡дпустк) електроенерги та час пошуку пошкоджень. Здшсненс впровадження результат1в роботи в промнсловкть.

Ключов1 слова: розподшьча мережа, математична модель алгоритм пошуку, програма пошуку: