Совершенствование методов расчета и обнаружения несимметричных аварийных режимов электрических сетей класса 10

Параметры указанного стенда были внесены в программу расчета несимметричных аварийных режимов. Были рассчитаны и измерены следующие виды режимов: нормальный режим; замыкание каждой фазы на землю; однофазные короткие замыкания А-N, B-N, C-N; междуфазные короткие замыкания А-В, А-С, В-С; трехфазное короткое замыкание A-B-C; обрывы фазных проводов.

Результаты исследований показали, что расчетные и измеренные фазные напряжения отличаются до 7%, линейные напряжения отличаются до 2%, фазные токи отличаются до 1-5%,напряжения на фильтрах – до 20%. Проведенные эксперименты подтверждают правильность принятых в главе 2 моделей элементов фидера.

Таким образом, можно определить вид и место аварийного несимметричного режима фидера 10 кВ с помощью предложенной информационно-поисковой системы, которая состоит из: программы расчета, базы данных фидера по токам и напряжениям во всех режимах, измерительных приборов и средств передачи измерений. Расчетная программа располагается на компьютере диспетчера, а приборы измерения и средства передачи – в начале фидера. После получения измеренных величин токов и напряжений программа сравнивает их с базой данных и определяет вид и место несимметрии, о чем сообщается на мониторе диспетчера (например: "произошло двухфазное КЗ А-В в интервале длин от 1,96 до 2,03 км"; токи в начале фидера IA =1858 А, IВ =1776 А, IС =116 A; напряжения в начале фидера UA =4256 В, UВ =2937 B, UС =6051 B; UФНОП =57,7 В; UФННП =1,6 В). Оценка результатов расчетов показала, что аварийные режимы можно определить с точностью 200–500 м.

Проведен расчет технико-экономической эффективности применения предложенной информационно-поисковой системы. По результатам исследований подана заявка на полезную модель "Способ определения вида и места повреждения линий электропередачи класса 10 кВ с изолированной нейтралью" и присвоен регистрационный номер №2012100578.

Таким образом, предложенный способ ОМП позволяет определить основные аварийные несимметричные режимы фидеров 10 кВ с достаточной для практического применения точностью, а также получить годовой экономический эффект порядка 26,5 тыс. рублей в расчете на один фидер, что при 42 фидерах РЭС "Островский" Костромской области составит 1,1 млн. рублей в год.

Основные выводы

1. Разработаны универсальная расчетная модель и программа расчета квазиустановившихся аварийных режимов фидеров 10 кВ в фазных координатах, позволяющие учитывать параметры трансформаторов, линий, фильтров, нагрузки и блока несимметрии.

2. Разработаны аналитические модели трансформаторов со схемами соединения обмоток "звезда–треугольник" (35/10 кВ) и "звезда–звезда с нулем" (10/0,4 кВ), позволяющие при расчете режимов отказаться от использования сложных процедур обращения комплексных матриц. Разработана аналитическая модель фидера, позволяющая вести совместный расчет сетей 10 и 0,38 кВ.

3. Выявлены особенности влияния на аварийные режимы основных параметров фидеров 10 кВ: индуктивных сопротивлений и емкостных проводимостей линии, мощности и тангенса угла нагрузки, переходного сопротивления в месте повреждения, параметров трансформаторов, статических характеристик нагрузок, ответвлений от линии. Показано, что исследуемые параметры ведут к уточнению расчетов до 3-10%, что необходимо учитывать в расчетной модели фидера. Показано, что если переходное сопротивление в месте повреждения неизвестно точно, то можно использовать два его значения: 0,1 Ом при металлическом замыкании и 500 Ом при замыкании через переходное сопротивление, что облегчает задачу расчета.

4. Разработана методика, позволяющая определить как вид режима по предложенным в работе критериям, так и диапазон удаленности места повреждения, рассчитываемый с использованием интерполяционных функций параметров режимов.

5. Разработана информационно-поисковая система определения вида и места повреждения на основе сравнивания измеренных и расчетных величин, соответствующих данному аварийному режиму. Установлено, что данная система позволяет определить место повреждения с достаточной для практики точностью, а также получить существенный годовой экономический эффект порядка 26,5 тыс. рублей в расчете на один фидер, что, например при 42 фидерах РЭС "Островский" Костромской области, составит 1,112 млн. рублей в год.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Баранов, А.А. Учет статических характеристик нагрузок при расчете несимметричных режимов фидеров 6–10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – Москва, 2011. – Вып. 2. – C.4–6.
2. Баранов, А.А. Влияние переходного сопротивления на аварийные несимметричные режимы фидеров 10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – Москва, 2011. – Вып. 9. – C.13–14.
3. Солдатов, В.А. Аналитическая модель трансформаторов "звезда–треугольник" и "звезда–звезда с нулем" в фазных координатах [Текст] / В.А. Солдатов, А.А. Баранов // Достижения науки и техники АПК. – Москва, 2011. – Вып. 1. – C.76–79.
4. Баранов, А.А. Определение вида и места несимметрии в фидере 10 кВ с ответвлением [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Труды Костромской ГСХА. – Кострома, 2008. – Вып. 68. – С. 194–199.
5. Баранов, А.А. Расчет и обнаружение возможных видов несимметрии в сетях 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Материалы 59-ой международной научно-практической конференции. – Кострома, КГСХА, 2008. – Т.5. – С.154–155.
6. Баранов, А.А. Влияние мощности нагрузки на определение вида и места несимметрии [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 60-й Международной научно-практической конференции. – Кострома, 2009. – Т.3. – С. 170–171.
7. Баранов, А.А. Влияние мощности нагрузки на определение вида и места несимметрии в фидере 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Труды Костромской ГСХА. – Кострома, 2009. – Вып. 71. – С. 118–127.
8. Баранов, А.А. Влияние тангенса угла нагрузки на определение вида и места несимметрии в фидере 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Труды Костромской ГСХА. – Кострома, 2009. – Вып. 71. – С. 127–132.
9. Баранов, А.А. Влияние тангенса угла нагрузки на определение вида и места несимметрии в фидере 0,4 кВ [Текст] / А.А. Баранов // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 61-й международной научно-практической конференции. – Кострома, 2010. – Т.2. – С. 167.
10. Баранов, А.А. Влияние мощности нагрузки на определение вида и места несимметрии в фидере 0,4 кВ [Текст] / А.А. Баранов // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 61-й международной научно-практической конференции. – Кострома, 2010. – Т.2. – С. 168.
11. Солдатов, В.А. Аналитические выражения для матрицы передачи трансформатора "звезда – треугольник" [Текст] / В.А. Солдатов, А.А. Баранов // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 61-й международной научно-практической конференции. – Кострома, 2010. – Т.2. – С. 182–184.
12. Солдатов, В.А. Аналитические выражения для матрицы передачи трансформатора "звезда – звезда с нулем" [Текст] / В.А. Солдатов, А.А. Баранов // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 61-й международной научно-практической конференции. – Кострома, 2010. – Т.2. – С. 184–185.
13. Баранов, А.А. Учет статических характеристик нагрузок при расчете симметричных режимов электрических сетей 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. – Кострома: КГСХА, 2010. – Выпуск 72. – С.180–186.
14. Баранов, А.А. Учет статических характеристик нагрузок при расчете несимметричных режимов электрических сетей 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. – Кострома: КГСХА, 2010. – Выпуск 72. – С. 186–196
15. Баранов, А.А. Влияние параметров линии в модели расчета несимметричных аварийных режимов фидеров 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов // Актуальные проблемы науки в АПК: Сборник статей 62-й международной научно-практической конференции в трех томах. – Кострома, 2011. – Т.2. – С. 130–132.
16. Баранов, А.А. Влияние переходного сопротивления на аварийные несимметричные режимы фидеров 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов, В.А. Солдатов // Актуальные проблемы науки в АПК: Сборник статей 62-й международной научно-практической конференции в трех томах. – Кострома, 2011. – Т.2. – С. 133–135.
17. Баранов, А.А. Влияние взаимных индуктивных сопротивлений и емкостных проводимостей линии в модели расчета несимметричных аварийных режимов фидеров 6-10 кВ [Текст] / А.А. Баранов // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии.– Кострома: КГСХА, 2011. – Выпуск 74. – С. 128–135.
18. Солдатов, В.А. Статические характеристики асинхронного двигателя [Текст] / В.А. Солдатов, С.А. Коновалов, А.А. Баранов // Актуальные проблемы науки в АПК: Материалы 62-й международной научно-практической конференции. – Кострома, 2011. – Т.2. – С. 191–193.
19. Баранов, А.А. Эквивалентирование трансформатора "звезда – звезда с нулем" и прилегающей сети в фазных координатах [Текст] / Баранов А.А., Солдатов В.А. // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: Сборник статей 63-й международной научно-практической конференции в трех томах. – Кострома, 2012. – Т.2. – С. 151–155.
20. Баранов, А.А. Влияние пофазно различной нагрузки на несимметричные аварийные режимы фидеров 10 кВ [Текст] / Баранов А.А., Солдатов В.А. // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: Сборник статей 63-й международной научно-практической конференции в трех томах. – Кострома, 2012. – Т.2. – С. 155–157.

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования "Костромская государственная сельскохозяйственная академия"
156530, Костромская обл., Костромской район, пос. Караваево, уч. городок, КГСХА
Лицензия на издательскую деятельность ЛР №021292. Выдана 18/06/98

Компьютерный набор. Подписано в печать 24/01/2012.
Заказ №016. Формат 84х60/16. Тираж 100 экз. Усл.
печ. л. 1,00. Бумага офсетная. Отпечатано 24/01/2012.

Отпечатано с готовых оригинал-макетов в
академической типографии на цифровом дубликаторе.
Качество соответствует предоставленным оригиналам.