Развитие метода анализа аварийных ситуаций в электроэнергетических системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Развитие метода анализа аварийных ситуаций в электроэнергетических системах

И.П. Заболотный

В статье рассмотрены вопросы развития метода анализа аварийных ситуаций в электрических системах на основе измерений цифровых регистраторов. Уточнена информационная модель, описывающая потоки информации в ЛЭП, определяющие схемно-режимное состояние. Предложены методы адаптации модели электроэнергетического объекта под его текущее схемно-режимное состояние и технологическую задачу управления, уточнения математической составляющей модели на основе параметрической идентификации элементов системы по данным измерений предшествующего и аварийного режима регистраторами.

Анализ аварийных ситуаций, цифровые регистраторы, информационная модель, отыскание места повреждения, методы адаптации.

Анализ аварийной ситуации непосредственно после ее возникновения является необходимым условием эффективного управления электроэнергетическими системами (ЭЭС) [1-2]. Существующие системы анализа аварийных ситуаций реализуют, в основном, информационную технологию, используя данные цифровых регистраторов и терминалов РЗА. В последние годы создаются интегрированные системы управления, в которых задача анализа аварийной ситуацией является одной из функций [3].

Для отыскания места повреждения на линиях электропередач используется модельная технология [4]. В математической модели фрагмента электрической системы с повреждением наращиваются информационная, топологическая (общее описание связей) и коммутационная (текущее состояние) составляющие, что приводит к созданию «жесткой», практически не адаптируемой модели.

Необходимость адаптации математической модели обусловлена тем, что параметры элементов ЭЭС, конфигурация ЭЭС, режимы работы отдельных объектов и в целом ЭЭС неизбежно меняются в процессе эксплуатации под влиянием различных факторов [5].

В условиях неполноты и неоднозначности данных о схемно-режимном состоянии ЭЭС создаваемые методы формирования данных, в основном, используют позадачный метод ведения информации, т.е. ориентированы на решение определенной технологической задачи управления, в лучшем варианте - нескольких и не всегда обеспечивают соответствие параметров модели состоянию объекта управления.

Применение цифровых регистраторов аварийных процессов в ЭЭС позволило создать архивы по переходным процессам при коротких замыканиях и других технологических нарушениях. Однако технология использования информации персоналом различных служб электроэнергетического объекта требует дальнейшего развития.

Внедрение системы мониторинга переходных процессов, обеспечивающее получение точных синхронизированных измерений векторов напряжений и токов, а также мгновенных значений параметров режима обеспечивает решение ряда задач управления ЭЭС на качественно новом уровне, в том числе задачи параметрической идентификации моделей элементов ЭЭС [6-11]. электроэнергетический бахман интерфейс

Цель работы. Развитие метода анализа аварийных ситуаций на основе создания адаптируемой модели электроэнергетического объекта, в которой при создании математической составляющей модели используются данные регистраторов, параметры магнитно связанных участков линий учитывают схемно-режимное текущее состояние линии (режим, направление тока, состояние троса, стрелу провеса). Работа направлена на развитие разработок, приведенных в [12-13].

Результаты исследований. На основании сформулированных требований к современным системам анализа аварийных ситуаций обоснован ряд исходных положений, которые необходимы для построения правильно сформулированных правил, составляющих основы технологии формирования модели «однородности» воздушной линии.

1. Информационными объектами линии являются участки и коридоры.

Участок линии отражает следующие особенности: марка провода и троса, расположение провода и тросов на опорах. Коридор линии отражает наличие иных линий по трассе при расстоянии между цепями до 500 м.

2. Модель имеет взаимосвязанное графическое и табличное представления. Существуют множество (коллекция) модификаций графических образов участков и коридоров. Графические образы участков соответствуют традиционным представлениям персонала о геометрической структуре расположения проводов и тросов на опоре. Графические образы коридоров отражают количество линий по трассе и направления токов в цепях.

3. Совокупность графических образов информационных объектов представляет собой схему описания изображения линии и обеспечивает формирование фильтров отбора информации для определения параметров схемы замещения (математическая составляющая модели).

4. Этапы создания модели «однородности» линии:

- формирование участков при последовательном рассмотрении пролетов линии;

- формирование коридоров на основании имеющихся участков.

В процессе формирования модели происходит заполнение информационных составляющих графических образов представления схемы, описания однородности и магнитных связей линии.

5. Свойства (параметры) сущностей инфологической составляющей модели должны быть распределены в виде множеств {x1, x2,…xi}, {xi+1,…xj} по взаимосвязанным таблицам.

6. Существуют:

- механизм отбора информации и связей, учитывающий особенности технологических задач служб, подразделений предприятия в соответствии с задачами, реализуемыми в службах и подразделениях предприятия;

- наборы адаптируемых шаблонов для отражения информации.

7. Наличие коллекций объектов позволяют формировать признаки для адаптации модели по таким факторам, как режимы линий в коридоре (цепь в работе, ремонт с заземлением цепи, направление передаваемой мощности в цепи, стрела провеса провода в пролете).

8. Технология создания схемы описания линии реализуется на основе интерактивного диалога пользователя, реализуемого с помощью запросов и ответов. Для автоматизации диалога используются позиции ниспадающие меню, библиотеки графических образов, информация из баз данных.

9. Разработка метода создания инфологической составляющей модели линии на основе типа линии, наличия участков с разными проводами, расположения проводов и тросов на опорах, прохождения иных линий по трассе при расстоянии между цепями до 500 м является основой для создания адаптируемой математической составляющей модели линии.

Предложен метод, обеспечивающий адаптацию модели ЛЭП под ее текущее схемно-режимное состояние. Метод базируется на инфологической модели, учитывающей наличие однородных и магнитно связанных участков линий, и методике построения модели магнитно связанных линий (расстояние между осями линий не более 500 м). Инфологическая модель реализована в базе данных, а методики в графическом интерфейсе пользователя.

Инфологическая модель является частью информационной модели электроэнергетического объекта. На рис. 1 представлен фрагмент модели без отражения графической части. Существующие информационные модели, описывающие потоки информации и связи в ЭЭС, устройствах РЗА (источники команд, условия срабатывания и пуска, объекты воздействия, реакции), цифровых регистраторах (место установки канала, описание связей с элементами и устройствами наблюдения и др.) приведены в [8-9].

Информационная модель представляет три взаимосвязанных разветвляющихся информационных потока: общие сведения о ЛЭП, пролеты и опоры. Далее под коридором понимается участок линии, имеющий магнитные связи с участками других линий.

Методика построения модели коридоров совокупности линий включает следующие этапы:

- формирование схемы однородных участков (без учета магнитных связей) по критериям: тип провода на опоре, тип троса, тип опоры и геометрическое расположение проводов на опоре, количество цепей на опоре и сохранение в БД;

- формирование схемы участков с магнитными связями между линиями и сохранение в БД;

- формирование схемы обобщенных участков на основе выбора участка из схемы однородных, отнесения участка к коридору. При этом используются списки коридоров из БД, отфильтрованные по ключу линии, участок которой выбран.

На этапе формирования участков используется набор графических шаблонов, отображающих схематичное расположение проводов и тросов на опорах и число цепей. В процессе интерактивного диалога формируется схема однородных участков с занесением на шаблоны в специальные окна информации о типе провода и троса и длине участка. Каждый этап содержит опции «создания», «коррекции», «добавления» и «удаления». На рис. 2 показана информация в виде отдельных фрагментов по графическим шаблонам, меню пользователя, выводимых в процессе диалога на экран дисплея.

Синхронизированная регистрация векторов напряжений и токов с помощью СМПР используется для исследования и управления переходными режимами ЭЭС. В [14] показано, что двухмерная форма представления векторов токов и напряжений является неэффективной для адекватного представления электрических величин при реализации этапа использования синхронизированных векторных измерений в условиях электромагнитных переходных процессов, сопровождающихся возникновением нескольких свободных составляющих в измеряемых токах и напряжениях. Свободные составляющие векторная форма не позволяет правильно учесть.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обобщенное описание векторов может быть представлено в виде сумм комплексных амплитуд с комплексной частотой:

, (1)

где - комплексная амплитуда k-ого слагаемого; - комплексная частота k-ого слагаемого.

Для построения моделей элементов электрических систем (генераторов, эквивалентные систем, линий электропередач, трансформаторов, реакторов и др.) предлагается формировать задачу как оптимизационную и использовать для выполнения параметрического синтеза метод наименьших квадратов при использовании традиционной структуры элементов (Г-образных схем замещения для трансформаторов, П-образных для линий).

Определение параметров модели по данным переходных процессов выполняется согласно (1) с учетом всех составляющих. При определении параметров по векторам напряжений и токов установившегося режима из (1) исключается соответствующие составляющие.

Были проведены математические эксперименты для формирования требований к регистраторам по дискретности опроса и уровню шумов в сигнале.

При обработке нестационарных сигналов и при высоком уровне шумов такие преобразования показали себя намного более эффективными, чем преобразование Фурье.

В основу дискретных волновых преобразований положены специальные функции (называемые вейвлетообразующими), главным достоинством которых является то, что они ограничены в некоторой узкой области интервала, вне которого бесконечно приближаются к нулю. Синусоиды же, используемые в преобразовании Фурье, осциллируют на всем промежутке, что ухудшает качество обработки сигнала.

ЛИТЕРАТУРА

1. Заболотный И.П. Автоматизация анализа аварийных ситуаций в электрических системах /И.П. Заболотный //Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: “Електротехніка і енергетика”. Випуск 67. - Донецьк: ДонНТУ, 2003. - С. 26-30.

2. Автоматизированная система комплексного контроля (АСКК) на объектах энергетики ООО «ЭнергоКомГруп» М.: 2010

3. Система контроля и управления электрической подстанцией MES-SEPAM

4. Аржанников Е.А., Лукоянов В.Ю., Мисриханов М.Ш. Определение места короткого замыкания на высоковольтных линиях электропередачи / Под ред. В.А. Шуина. - М.: Энергоатомиздат, 2003.-272 с.

5. Автореферат

6. Куликов А.Л. Экспериментальный комплекс по определению мест повреждений магистральных линий электропередачи / А.Л. Куликов, М.Ш. Мисриханов, Д.М. Кудрявцкв //CIGRE. - Чебоксары. -2007. - S6-2- С. 9-13.

7. Куликов Ю.А. Перспективы применения векторной регистрации параметров в управлении режимами ЕЭС России / Ю.А.Куликов, А.В.Жуков, И.Е. Мацкевич // Релейная защита и автоматика энергосистем 2010. - М.: 2010.

8. Аюев Б.И. Перспективные направления использования системы мониторинга переходных режимов ЕЭС/ОЭС / Б.И. Аюев, Ю.А. Куликов / Relay Protection and Substation Automation of Modern Power Systems. CIGRE. - Cheboksary. - 2007.

9. Герасимов А. С. Опыт верификации динамической модели ЕЭС/ОЭС по данным системы мониторинга переходных режимов / А.С. Герасимов, А. Х. Есипович, А.Н. Смирнов, Ю.А. Куликов Ю. А.// Известия НИИ постоянного тока. - 2008. - № 63. - С. 20-30.

10. Kezunovic M. Automated Transmission Line Fault Analysis Using Synchronized Sampling at Two Ends /M. Kezunovic, B. Perunicic // IEEE Transactions on Power Systems. -1996.- Vol. 11. - No. 1.

11. Kezunovic M. Improved Transmission Line Protection During Cascading Events / M. Kezunovic, C. Pang // CIGRE. Madrid. - 2007. - B5 Colloquium.

12. Заболотный И.П. Автоматизированный анализ аварийных ситуацій в электрических системах / И.П. Заболотный, Д.А. Мишлаков // Вісник Кременчуцького державного політехнічного ун-верситету. - Кременчук, КДПУ. - 2007(44). - №3. - С. 91-94

13. Заболотний І.П. Аналіз аварійних ситуацій в електричних системах на основі web- технології /І.П. Заболотний, Д.О. Мішлаков, Л.М. Шаповалов// Вісник національного університету «Львівська політехніка». Електроенергетичні та електромеханічні системи. - 2009. - №637. - С. 31-34.

14. Максимов Б.К. Методика измерений электрических величин в гипервекторной форме/ Б.К. Максимов, Я.Л. Арцишевский, Т.Г. Климова, Д.М. Журавлев и др. // Известия вузов. Электромеханика. Электроснабжение. - 2009. - Спецвыпуск. - С. 38-40.

Размещено на Allbest.ru