Разработка методов повышения эффективности определения мест повреждения воздушных линий электропередачи 110-220 кв

Монголия находится в центральной Азии и занимает площадь 1565 тыс. км2. Население по данным 2004 года составило 2,5 милл.человек. Территория разделяется на 21 территориальную единицу «аймаки», (рис 1.1) Плотность населения неравномерна по районам страны, почти 75% населения сосредоточено в центральной части, в которую входят крупные промышленные центры: Улан-Батор, Эрдэнэт, Дархан, Хотол, Багануур и т. д.

В настоящее время в Монголии основное место занимает горнорудная и строительная промышленность. На основе использования природных богатств планируется дальнейшее развитие горнорудной промышленности, цветной металлургии и промышленности строительных материалов.

Особенность линий электропередачи (ЛЭП) электроэнергетической системы (ЭЭС) Монголии заключается в том, что большинство ЛЭП являются одиночными и слабо нагружены по сравнению с их пропускной способностью. По данным статистики видно что, годовая повреждаемость воздушных линии (ВЛ) электропередачи 110−220 кВ ЭЭС Монголии по ряду причин (климатические, геологические и др.) значительно выше, чем в большинстве других стран мира. Отсюда следует, что необходимо внедрение современных средств и методов определения места повреждения (ОМП), которые позволяют получить значительный технико-экономический эффект за счет сокращения перерывов в электроснабжении, предотвращения перехода неустойчивых повреждений в устойчивые, снижения транспортных и других расходов по обслуживанию трасс ВЛ и др.

В ЭЭС Монголии для ОМП на В Л 110−220 кВ применяются фиксирующие амперметры и вольтметры (типа ФИП, ЛИФП) омметры (МНР) и регистраторы (REMI). Но в настоящее время некоторые устройства выведены из работы. Причиной этого является старение элементных баз и истечение срока эксплуатации этих устройств, т. е. система ОМП недостаточно эффективна, не отвечает современным требованиям. Поэтому необходимо создать более новую, совершенную систему ОМП в ЭЭС Монголии и проектировать установку фиксирующих приборов комплексно.

Для повышения эффективности определения мест повреждения на BJI необходимо рассматривать достоверизацию показания фиксирующих приборов (ФП). Поэтому актуальными являются задачи выбора настроечных параметров при проектировании установки ФП (комплект средств ОМП) и разработки метода обработки показания ФП (метод обеспечивает ближнее и дальнее резервирования), метода проверки достоверности показаний ФП, установленных в разных точках сети, собранных для определения мест повреждения на линии электропередачи. Данная диссертационная работа посвящена решению этих задач.

Целью настоящей работы является исследование и разработка методов повышения эффективности системы ОМП на BJI электропередачи 110−220 кВ на примере ЭЭС Монголии.

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:

• оценить показатель ущерба от недоиспользавания средств ОМП в действующих сетях 110−220 кВ Монголии;

• исследовать существующие методы и средства ОМП и разработать рекомендации по выбору структуры комплекса средств ОМП на BJI 110 220 кВ;

• разработать методику выбора значений настроечных параметров ФП на BJI 110−220 кВ при проектировании и эксплуатационной проверке;

• исследовать и разработать метод ОМП, обеспечивающий ближнее и дальнее резервирования при обработке показаний ФП;

• исследовать и разработать метод проверки достоверности показаний ФП на ВЛ 110−220 кВ;

• разработать программное обеспечение методов проверки достоверности и обработки показаний фиксирующих приборов на BJI 110−220 кВ;

• определить ожидаемый экономический эффект при использовании предлагаемых методов и средств ОМП в сетях 110−220 кВ Монголии.

Решение перечисленных задач основано на использовании методов: фундаментальных положений теории электрических цепей, методов определения мест повреждения, статистических испытаний, языка программирования Delphi.

Новые научные положения, выносимые на защиту:

1. Повышение эффективности ОМП за счет комплексного системного применения средств и методов ОМП, которое включает в себя дистанционные и топографические средства, однои двухсторонние технические средства и методы по ПАР и волновые методы ОМП, обеспечение ближнего и дальнего резервирования.

2. Разработанная методика выбора настроечных параметров ФП с оценкой коэффициентов чувствительности пуска и запасов по верхнему и нижнему пределам измерения в основной зоне и в зоне резервирования, а также контроль каскадности запуска.

3. Разработанные и подтвержденные многовариантными расчетами на модельном наборе данных многоточечный метод обработки набора показании ФП, установленных в различных точках сети, а также метод проверки достоверности аварийной информации, обеспечивающий устойчивый результат ОМП за счет ближнего и дальнего резервирования и позволяющей отбраковывать недостоверные показания технических средств.

4. Разработанная диалоговая система с графическим представлением информации в процессе вычислительных и логических процедур решения задачи многоточечного ОМП и проверки достоверности данных.

Практическая значимость работы:

1. Доказана важность применения системы ОМП и разработаны рекомендации по комплексной системе ОМП для ЭЭС Монголии.

2. Разработана методика проектирования установки фиксирующих приборов и проверки значений настроечных параметров установленных ФП.

3. Внедрены рекомендации по применению комплексной системы ОМП в ЭЭС Монголии, включающие следующие методики: выбора вида и схем включения ФП и проверки значений настроечных параметров ФП, находящихся в эксплуатации.

4. Внедрена методика выбора настроечных значений ФП в учебном процессе для подготовки специалистов в МЭИ (ТУ) по специальности релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем.

5. Разработан алгоритм многоточечного метода обработки показаний ФП и метода проверки достоверности показаний при расчете ОМП.

6. Создано программное средство, позволяющее реализовать многоточечный метод обработки показаний ФП и метод проверки достоверности показаний при расчете ОМП.

Достоверность и обоснованность научных положений, результатов и выводов базируется на применении фундаментальных положений теории электрических цепей, методов статических испытаний и совпадении результатов альтернативных расчетных экспериментов. Достоверность результатов работы обеспечивается точностями результата расчета ОМП при использовании программного обеспечения ТКЗ-МЭИ. Многоточечный метод ОМП обеспечивает устойчивость и сходимость результата в условиях погрешностей и промахов (больших погрешностях) в показаниях ФП.

Апробация работы: Основные положения диссертации докладывались на международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (Москва, МЭИ. 2003, 2004 гг.), на научно-технических семинарах Монгольского Государственного Университета науки и технологии (Уланбатор 2004 г) и на кафедре РЗ и, А МЭИ (Москва 2003, 2004 гг.) и на конференции «Релейная защита и автоматика энергосистем-2004 ВВЦ» (Москва 2004 г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в которых отражены основные результаты диссертационной работы.

Структура и объем диссертации

Диссертация включает введение, 4 главы, заключение, список использованной литературы из 80 наименований и 4 приложения. Основной материал изложен на 117 страницах и содержит 23 рисунков и 13 таблиц.

4.7. Выводы по главе.

1. Использование в существующей в ЭЭС Монголии и РФ практике показаний ограниченного числа ФП (2−4 ФП), установленных в концах контролируемой BJI, и зависимость результата ОМП от погрешностей и промахов в фиксации значений электрических величин уменьшают достоверность результата ОМП и ограничивают возможность достоверизации показаний ФП.

2. Разработан многоточечный метод обработки показаний многочисленных приборов, установленных в разных точках сети, для определения мест повреждения на линиях электропередачи, отличающийся от существующих методов ОМП тем, что обеспечивает ближнее и дальнее резервирование при обработке показаний ФП.

3. Разработан и реализован план проведения серий пробных расчетов для подтверждения достоверности предложенных методов проверки достоверности и обработки показаний ФП, и подтвержден устойчивость и сходимость сериями многовариантных пробных расчетов на модельном наборе данных многоточечный метод обработки набора показании ФП, а также метод достоверизации аварийной информации, полученных для расчета расстояния до места повреждения.

4. Многоточечный метод обработки показаний ФП обеспечивает устойчивый результат ОМП за счет ближнего и дальнего резервирования даже при отказе ФП.

5. Метод проверки достоверности показаний ФП обеспечивает устойчивый результат ОМП даже при грубых ошибках в показаниях ФП.

6. Экономическая эффективность от применения предлагаемых методов значительно повышается, а ожидаемый экономический эффект в ЦЭЭС Монголии в целом составляет примерно 920 тыс. долларов США в год. Он возникает в связи с разницей в ущербе от недоотпуска электроэнергии без средств ОМП и при их внедрении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Автором полностью решена проблема разработки методов повышения эффективности определения мест повреждения воздушных линий электропередачи 110−220 кВ в соответствии с целью и задачами диссертации и получены следующие основные результаты.

1. На основе анализа опыта эксплуатации В Л 110−220 кВ и анализа существующих и перспективных методов и средств ОМП показано, что повышение надежности электроснабжения неотъемлемо связано с комплексным применением средств и методов ОМП, которые должны включать в себя дистанционные и топографические средства, однои двухсторонние технические средства и методы, обеспечивающие ближнее и дальнее резервирование. Применение разработанных методов обеспечивает ожидаемую экономическую эффективность на В Л 110−220 кВ суммарной длиной 3000 км в ЦЭЭС Монголии 920 тысяч долларов США в год, связанную с разницей ущерба от недоотпуска электроэнергии в отсутствие средств ОМП и при их внедрении.

2. Разработана методика комплексного применения средств и методов ОМП с выбором настроечных параметров и оценкой коэффициентов чувствительности пуска и запасов по верхнему и нижнему пределам измерения в основной зоне и в зоне резервирования, отличающаяся более полным учетом влияющих факторов (схемы и параметры сети, технические характеристики ФП, контроль каскадности запуска ФП, зоны резервирования).

3. Разработан и подтвержден многовариантными расчетами многоточечный метод обработки набора показаний ФП в различных точках сети, а также метод проверки достоверности аварийной информации, отличающиеся тем, что в совокупности за счет большого количества показаний ФП дают возможность получить более точный и достоверный результат. Многоточечный метод обработки показаний ФП обеспечивает устойчивый результат ОМП за счет ближнего и дальнего резервирования, проверки достоверности аварийной информации. Метод проверки достоверности аварийной информации позволяет исключить недостоверные показания технических средств с помощью программного обеспечения и дополнительно повысить эффективность ОМП на BJI 110−220 кВ.

4. Разработаны методы обработки показаний ФП и проверки достоверности показаний ФП, которые в комплексе учитывают следующие факторы: использование большого количества показаний ФПразделение всех измеряемых электрических величин на 2 группы слева и справа от места поврежденияиспользование наглядных математических выражений и методов (итерационный метод, метод бинарного поиска и др.) — при проверке достоверности показаний ФП используется графическое изображение, что облегчает реализацию метода при взаимодействии человека-оператора и персональной электронной вычислительной машины.

5. Разработана диалоговая система с графическим представлением информации в процессе вычислительных и логических процедур решения задачи многоточечного ОМП и проверки достоверности данных.

6. Внедрены рекомендации по применению комплексной системы ОМП в ЭЭС Монголии, включающие методики выбора вида и схем включения ФП, выбора настроечных параметров ФП.

7. Внедрена методика выбора значений настроечных параметров ФП на BJI 110−220 кВ при проектировании или эксплуатационной проверке в учебном процессе подготовки специалистов по релейной защите и автоматизации электроэнергетических систем в МЭИ (ТУ).