Цифрові моделі аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів електроенергетичних систем
Автор: Фіцик Юрій Вячеславович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системи управління виробництвом і розподілом електроенергії
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: В наш час все ширше вводяться в експлуатацію цифрові пристрої реєстрації нормальних та аварійних процесів електроенергетичних систем, цифрові пристрої релейного захисту та автоматики. Цифрові пристрої мають низку переваг над традиційними електромеханічними та напівпровідниковими аналогами. Вони є дешевшими, меншими за габаритами, точнішими, універсальнішими, інформативнішими, простішими в експлуатації, ніж аналогові пристрої. Також цифрові пристрої мають функцію самодіагностики та можливість запам’ятовувати координати аварійного та доаварійного режимів, що дозволяє аналізувати ці процеси для виявлення причин їх виникнення та оцінки роботи пристроїв захисту та автоматики. Зафіксовані даними пристроями осцилограми дозволяють здійснювати дослідження реальних процесів, які відбуваються в електроенергетичній системі [1-3]. Для аналізу осцилограм режимів електроенергетичних систем, отриманих з цифрових пристроїв, необхідне спеціальне програмне забезпечення для здійснення такого аналізу [4]. Об’єктом дослідження є нормальні та аварійні режими електроенергетичних систем. Предметом дослідження є цифрові моделі аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів електроенергетичних систем. Метою роботи є дослідження цифрових моделей аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів електроенергетичних систем. В роботі були розглянуті принципи побудови цифрових пристроїв релейного захисту та автоматики їх структурно функціональна схема [3]. Також були розглянуті канали та протоколи передачі інформації, зафіксованої цими пристроями. Передача інформації здійснюється на вищі рівні ієрархії управління, де ця інформація піддається аналізу. Було відзначено про поступовий перехід до стандарту МЕК-61850. МЕК-61850 – це міжнародний стандарт, який передбачає уніфікацію параметрів конфігурації для цифрових пристроїв на електричних підстанціях та протоколи обміну інформацією на базі Ethernet інтерфейсу [5, 6]. Розглянуті способи перетворення аналогових сигналів у цифрові в цифрових пристроях релейного захисту та автоматики. Також були розглянуті характеристики цифрових сигналів, які є важливими для формування цифрових моделей аналізу цих сигналів [3]. У роботі наведені математичні моделі аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів на основі яких можуть бути сформовані цифрові моделі такого аналізу. Були розглянуті математичні моделі обчислення діючих значень координат режиму, визначення гармонічних складових сигналів, визначення симетричних складових напруг та струмів. Це математичні моделі аналізу осцилограм, які найчастіше застосовують для дослідження нормальних та аварійних режимів [7-9]. Для уніфікації даних осцилограм нормальних та аварійних режимів більшість розробників цифрової техніки підтримують міжнародний формат COMTRADE (IEEE Standard Common Format for Trancient Data Exchange for Power Systems) опису цих осцилограм. Інформація збережена у цьому форматі містить вибірки цифрових сигналів та необхідні дані для перетворення та аналізу цієї інформації. Був зроблений аналіз цього формату на предмет використання інформації записаної у ньому для досліджуваних цифрових моделей. Було проведено дослідження цифрових моделей аналізу осцилограм з точки зору забезпечення необхідної точності та ефективності. Наведені алгоритми цифрової реалізації цих моделей. Досліджувалися цифрові моделі визначення діючих значень координат режиму, визначення гармонічного складу, визначення симетричних складових та розрахунок годографу опору. Запропоновані цифрові моделі аналізу осцилограм є адаптовані до інформації про нормальні та аварійні режими, яка формується цифровими пристроями у форматі COMTRADE. Було розглянуте програмне забезпечення GRANOS аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів, в якій реалізовані досліджувані цифрові моделі. Дане програмне забезпечення надає змогу користувачу зручно аналізувати перехідні процеси в енергосистемі, слідкувати за змінами миттєвих значень координат режиму, здійснювати гармонічний аналіз координат режиму, виділяти симетричні складові з трифазних координат режиму і використовувати низку інших не менш важливих функцій [4]. В роботі наведені приклади результатів аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів. Також наведені результати перевірки адекватності досліджуваних цифрових моделей. Для створення "еталонних" сигналів використовувалося спеціальне програмне забезпечення GRAN Test System цифрової системи тестування пристроїв релейного захисту та автоматики [10]. Результати перевірки показали, що досліджувані цифрові моделі аналізу осцилограм нормальних та аварійних режимів є адекватними та мають високу точність. Ключові слова: режими електроенергетичних систем, релейний захист, автоматика, цифрові пристрої, цифрові моделі. Перелік використаних літературних джерел. 1. В.І. Васильченко, О.Г. Гриб, О.В. Лелека, Д.А. Гапон, Т.С. Ієрусалімова. Цифрова підстанція складова системи "Smart Grid" // Електротехніка і Електромеханіка. - 2014. - № 6. - С. 72-76. 2. Кідиба В.П. Релейний захист електроенергетичних систем: Навч. посіб. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2015. – 504 с. 3. Баран П.М., Кідиба В.П., Пришляк Я.Д. Цифрові пристрої релейного захисту трансформаторів (автотрансформаторів): навч. посібник / П.М. Баран, В.П. Кідиба, Я.Д. Пришляк. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2020. – 208 с. 4. Баран П. М., Кідиба В. П., Шмагала В. М., Пришляк Я. Д. Програмне забезпечення аналізу інформації з цифрових пристроїв захисту та автоматики. // Вісник НУ "ЛП" "Електроенергетичні та електромеханічні системи". – 2003. - № 479. – С. 10-17. 5. Становление стандартов передачи телемеханических данных в электроэнергетике (МЭК 101/104) — особенности разработки. Інтернет ресурс: https://habr.com/ru/post/167327. 6. IEC 61850 - Communication Networks and Systems in Substations: https://webstore.iec.ch/publication/6028. 7. Перхач В. С. Математичні задачі електротехніки. Вища школа. Видавництво при Львівському університеті. 1989. – 464 с. 8. Теоретичні основи електротехніки. Усталені режими лінійних електричних кіл із зосередженими та розподіленими параметрами: підручник / Укладачі: Карпов Ю. О., Кацив С. Ш., Кухарчук В. В. та ін. під ред. проф. Ю. О. Карпова – Вінниця: ВНТУ, 2011. – 377 с. 9. Електричні кола несинусоїдного струму / Уклад.: Є. А Кудря, І. Н. Намацалюк, Ю.В. Перетятко. – К.: НТУУ "КПІ", - 2016.– 58 с. 10. Баран П. М., Кідиба В. П., Шмагала В. М., Пришляк Я. Д. Спеціальне програмне забезпечення цифрової тестової системи для перевірки пристроїв релейного захисту та автоматики. // Енергетика та електрифікація. - Київ, 2006. - № 6. - С. 25-32.