Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Баланцев Григорий Андреевич

Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы
<
Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Баланцев Григорий Андреевич. Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.02 СПб., 2005 166 с. РГБ ОД, 61:06-5/620

Содержание к диссертации

Введение

1 Методика определения места повреждения воздушных линий электропередачи высокого напряжения 11

1.1 Состояние вопроса 11

1.2 Обзор методов ОМП 13

1.2.1 Классификация методов определения места повреждения 13

1.2.2 Двухстороннее ОМП по интегральным ПАР с использованием аналитических формул 17

1.2.3 Односторонние методы ОМП на базе теории дистанционных защит 23

1.2.4 Односторонние методы ОМП по мгновенным значениям ПАР 29

1.2.5 Высокочастотные методы ОМП 30

1.2.6 Метод ОМП на основе анализа кривых спада 35

1.3 Способы повышения достоверности ОМП 41

1.3.1 Выявление ошибочных измерений параметров аварийного режима..42

1.3.2 Применение методов теории вероятностей и математической статистики 45

1.4 Задачи диссертации 47

2. Математическое моделирование установившегося аварийного режима электрической сети 49

2.1. Постановка задачи 49

2.2. Расчёт установившегося аварийного режима методом симметричных составляющих 50

2.3 Параметры элементов энергосистемы 55

2.3.1 Параметры воздушных линий электропередачи 56

2.3.2 Моделирование генераторов и нагрузок 60

2.3.3 Параметры трансформаторов и автотрансформаторов 61

2.4 Приведение параметров элементов энергосистемы к одному уровню напряжения 61

2.5 Формирование системы линейных алгебраических уравнений по методу узловых напряжений 64

2.6 Эквивалентирование системы с использованием разреженной матрицы 66

2.7 Выводы по главе 2 69

3 Метод определения места повреждения В Л 110,220 кВ на основе кластерного анализа 72

3.1 Основные положения 73

3.2 Применение методов кластерного анализа для ОМП ВЛ по ПАР 74

3.3 Критерий выбора вероятного места повреждения 79

3.4 Алгоритм ОМП В Л 83

3.5 Определение зоны обхода повреждённого участка 87

3.6 Показатели качества ОМП. Подход на основе анализа чувствительности 88

3.6.1 Исключение показаний ФП, обладающих малой чувствительностью91

3.6.2 Применение коэффициентов чувствительности для определения зоны обхода повреждённого участка 94

3.7 Программный комплекс для ОМП ВЛ «Поиск КЗ» 94

3.8 Опыт проведения расчётов по ОМП ВЛ 96

3.9. Выводы по главе 3 111

4. Рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы 112

4.1. Проблема рационального размещения фиксирующих приборов 112

4.2. Формулировка задачи оптимизации размещения фиксирующих приборов 114

4.3. Определение размещения фиксирующих приборов на примере модельной задачи 119

4.4. Особенности алгоритма определения рационального размещения фиксирующих приборов применительно к анализу систем, включающих большое число узлов 127

4.5. Опыт проведения расчётов по определению рационального размещения ФП на подстанциях энергосистемы 130

4.5.1. Вычисление и анализ матриц влияния 131

4.5.2. Определение размещения фиксирующих приборов 134

4.6. Выводы по главе 4 151

Выводы по работе 152

Библиография

Введение к работе

Источники и потребители электрической энергии связаны между собой электрическими сетями. Несмотря на совершенствование конструкции воздушных линий электропередачи и электрических аппаратов, аварийные повреждения в системах электроснабжения неизбежны. Повреждения линий электропередачи приводят к недоотпуску электроэнергии потребителям и нарушению режимов работы энергообъединений.

В условиях рыночных отношений между поставщиками и потребителями электрической энергии одним из последствий аварийного отключения энергии становится возмещение ущерба потребителям. Российское законодательство, включая Гражданский кодекс и Закон о защите прав потребителей, предусматривает материальную ответственность поставщиков перед потребителями, в том числе и ответственность электроснабжающих организаций. В судебной практике уже неоднократно имели место случаи удовлетворения исков потребителей о взыскании ущерба от недоотпуска электроэнергии с электроснабжающей организации. Законодательством развитых государств предусмотрены прогрессивные шкалы оценки ущерба со стороны потребителя от прекращения подачи электрической энергии [50].

Повреждения линий электропередачи наносят ущерб электросетевым компаниям. Один из предпочтительных путей снижения ущерба лежит в сокращении суммарного времени отыскания и устранения повреждений за определённый эксплуатационный период. Особенно важную роль в этом играют средства определения места повреждения (ОМП). В случае качественного ОМП ремонтная бригада быстро находит повреждение и в сжатые сроки может приступить к ремонту. В условиях пересечённой местности, слабого развития дорожной сети, при наличии ЛЭП значительной протяжённости успешное ОМП позволяет сократить время поиска повреждения в несколько раз.

За годы, прошедшие с момента создания первых средств дистанционного ОМП, многие отечественные и зарубежные учёные вели исследования в этой области. В их число входят Г.М. Шалыт, А.И. Айзенфельд, А.С. Малый, А.С. Саухатас, Ю.Я. Лямец, Б.В. Борозинец, Takagi, D.J. Novosel, D.G. Hart, E. Udren, E.O. Schweitzer [53-55, 1-4, 35, 14, 34, 15-22, 74, 67-70, 61, 62, 73] и многие другие.

Несмотря на значительный объём исследований, посвященных вопросу, и многолетний опыт применения различных методов, задача определения мест повреждений ЛЭП остаётся актуальной ввиду значительного ущерба, наносимого аварийными отключеньями линий электропередачи.

Методы ОМП, нашедшие широкое применение в практике российских энергосистем, обладают рядом существенных недостатков. Те из них, которые, используют двухстороннее измерение параметров аварийного режима, чувствительны к искажению одного или нескольких показаний фиксирующих приборов. Искажения могут быть вызваны различными причинами: погрешностями первичных преобразователей, ошибками операторов при съёме и передаче данных на верхний уровень управления, выходом из строя приборов, срабатыванием приборов на разных концах ЛЭП в различные моменты переходного процесса. Односторонние методы, основанные на теории дистанционных защит и реализованные в большинстве современных фиксирующих приборов, теряют точность при большом переходном сопротивлении в месте повреждения. Они чувствительны к направлению потока мощности в режиме, предшествовавшем аварийному. Кроме того, при практической реализации подобных методов возникают трудности с учётом индуктивных связей ЛЭП, обслуживаемой прибором, с другими линиями. Большинство современных ФП позволяет учесть влияние лишь одной параллельной ВЛ и только в том случае, если обслуживаемая ВЛ и параллельная ей ВЛ отходят от одной подстанции.

Существующий подход к решению задач ОМП ориентирован на обеспечение надёжного ОМП отдельно взятой ЛЭП. Гораздо более эффективным представляется системный подход, направленный на обеспечение надёжного ОМП на комплексе ЛЭП энергосистемы.

Другой важной задачей является оптимизация системы аварийных измерений, используемых для определения места повреждения ЛЭП. Задача актуальна ввиду высокой стоимости современных фиксирующих приборов, а также потенциальной возможности повышения качественных показателей ОМП за счёт оптимального выбора мест установки фиксирующих приборов. Работники служб, отвечающих за оснащение энергосистем средствами аварийных измерений сталкиваются с задачей выбора мест установки приборов при техническом переоснащении подстанций и вводе в строй новых ЛЭП. В отсутствие теоретически обоснованных подходов они вынуждены принимать решения на основе интуитивных соображений и собственного опыта. Эта проблема на сегодняшний день проработана недостаточно, так как имеется всего лишь несколько работ, посвященных ей [16].

Приведённые сведения позволяют сформулировать задачи диссертации следующим образом:

  1. Разработка метода определения места повреждения, использующего дополнительную информацию в виде показаний фиксирующих приборов, установленных на подстанциях, не смежных непосредственно с повреждённой линией, с целью повышения вероятности успешного ОМП.

  2. Создание метода рационального размещения фиксирующих приборов, позволяющего обеспечить требуемый уровень вероятности решения задачи ОМП на комплексе ЛЭП энергосистемы при использовании минимального количества фиксирующих приборов.

В главе 1 диссертации приведена классификация и дан обзор существующих методов ОМП. Классификация методов ОМП осуществлена

-8-по функциональному принципу. Приведено подробное описание методов ОМП по параметрам аварийного режима: двухстороннего на основе аналитических формул, одностороннего на базе теории дистанционных защит, методов на основе анализа кривых спада. Дана характеристика высокочастотных методов, включая импульсные, волновые методы и метод стоячих волн. Описаны способы повышения достоверности ОМП. Сформулированы задачи диссертации.

В главе 2 диссертации приведено описание математической модели, используемой для вычисления расчётных значений параметров аварийного режима при выполнении ОМП. Изложена методология расчёта параметров установившегося аварийного режима по методу симметричных составляющих. Описаны методики расчёта параметров элементов энергосистемы: воздушных линий электропередачи, трансформаторов, генераторов, нагрузок. Рассмотрен метод приведения параметров элементов энергосистемы к общей базе.

Приведено подробное описание применяемого способа формирования системы линейных алгебраических уравнений по методу узловых напряжений. Отмечается, что повысить скорость выполнения многократно повторяющихся расчётов возможно за счёт предварительного сокращения порядка системы уравнений до минимально необходимого. Поскольку исходная матрица содержит большое количество нулевых элементов, показана целесообразность использования схемы хранения разреженной матрицы, позволяющей хранить только значения ненулевых элементов. Рассмотрено применение схемы хранения матрицы в виде связных списков смежности.

В главе 3 диссертации разработан метод определения места повреждения воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ на основе кластерного анализа. Предложены методика вычисления точек вероятных мест повреждения, алгоритм их кластеризации и критерий выбора наиболее вероятного места повреждения среди центров полученных

кластеров. Приведена методика вычисления размера зоны обхода. Подробно описаны алгоритм ОМП воздушных линий электропередачи и структура расчётной программы «Поиск КЗ».

Отличительная особенность метода - его ориентация не столько на повышение локальной точности ОМП на отдельной линии, сколько улучшение статистики удачных ОМП за фиксированный временной интервал. Последний показатель в большей мере соответствует изначально поставленной цели исследования.

Предложена методика определения качественных показателей ОМП на основе коэффициентов чувствительности. Вычисление коэффициентов чувствительности производится исходя из наклона кривых спада параметров аварийного режима на рассматриваемой ЛЭП. Предложен способ определения величины зоны обхода и отброса недостоверных показаний на основе вычисленных коэффициентов чувствительности.

Приведена статистика ОМП воздушных линий электропередачи системы «Архэнерго» с использованием программного комплекса «Поиск КЗ». Рассмотрены несколько характерных случаев повреждений. Вероятность успешного ОМП с использованием «Поиск КЗ» составила 0,65 при допустимой относительной погрешности 5% от длины ЛЭП, что на 0,16 выше, чем показатель, приведённый в [4].

В главе 4 диссертации рассмотрена проблема рационального размещения фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы. Предложена формулировка задачи рационального размещения фиксирующих приборов. Разработан метод рационального размещения фиксирующих приборов, основанный на анализе качественных показателей ОМП, вычисляемых исходя из коэффициентов влияния (чувствительности).

В основу предлагаемого метода положен перебор возможных комбинаций фиксирующих приборов с целью выбора оптимального варианта. В качестве критерия оптимальности используется минимум числа

устанавливаемых приборов при обеспечении вероятности успешного решения задачи не ниже заданной.

Рассмотрена модельная задача - определение оптимального размещения фиксирующих приборов в энергосистеме, включающей 10 ЛЭП и 10 узлов. Для модельной задачи вычислены матрицы коэффициентов влияния и приведены варианты рационального размещения фиксирующих приборов.

Предложен алгоритм определения рационального размещения ФП для реальной энергосистемы, реализованный в вычислительной программе. Для систем, количество возможных мест установки приборов в которых превосходит 20, предложены упрощения, целью которых является снижение порядка перебора для обеспечения получения решения задачи за доступный временной интервал с использованием современных средств вычислительной техники.

Рассмотрены матрицы влияния, вычисленные для модели архангельской энергосистемы, включающей 45 узлов и 55 линий. Получены и проанализированы различные варианты размещения фиксирующих приборов. Сформулированы практические рекомендации.

По теме диссертации опубликовано б работ [5, 6, 10, 11, 12, 13]. Результаты исследований внедрены в практику в ОАО «Архэнерго».

*

Классификация методов определения места повреждения

Проблема определения мест повреждения линий электропередачи остро встала в начале 50х годов прошлого столетия. Первым этапом внедрения фиксирующих приборов в отечественную электроэнергетику следует считать конец 50-х - начало 60-х годов. К середине 80-х годов двухсторонние методы ОМП стали господствующими - практически все ЛЭП ПО кВ и выше оснащались приборами двухстороннего измерения [8]. Основы теории и практики ОМП по двухстороннему измерению были разработаны институтом ВНИИЭ, фирмой ОРГРЭС и Рижским опытным заводом «Энергоавтоматика». Особо следует отметить труды Г.М. Шалыта [54,4].

Теория одностороннего измерения создана в Ивановском государственном энергетическом университете (ИГЭУ) в 70-80-х годах и наиболее полно представлена в [7]. Приборы, реализующие метод одностороннего измерения, были сконструированы в Рижском техническом университете (РТУ) под руководством А.С. Саухатаса. Однако в [7] материал трактуется с позиций классической теории дистанционной защиты (ДЗ). Обобщённый подход был разработан в Чувашском государственном университете в начале 90-х годов под руководством Ю.Я. Лямца. Он рассматривает определение места КЗ как задачу диагностики ЛЭП и одну из задач идентификации параметров элементов электрической системы (ЭЭС).

К концу 80-х - началу 90-х годов прошлого столетия теоретические исследования в области ОМП сосредоточились на использовании методов теории вероятности и математической статистики, совершенствовании односторонних методов, однако к середине 90-х в этих работах наметился спад, как и во многих других. К концу 90-х годов в области ОМП были внедрены в практику энергосистем: 1. Методы ОМП, использующие уточнённую модель участка энергосистемы, информацию о нескольких ЛЭП, с учётом участков неоднородности, реакторов, расщеплённых фаз и т.д. [31,32]. 2. Приборы с выборкой окна измерений [14]. 3. Цифровые регистраторы аварийных процессов [32].

На стадии внедрения находились: Высокоточные измерительные преобразователи: катушка Роговского, датчики эффекта Фарадея, делители напряжения. Методы, основанные на теории вероятности и математической статистике. Методы, использующие средства теории нечётких множеств для учёта изначальной неточности исходных данных.

Теоретические исследования были сосредоточены в следующих областях:

Изохронное измерение параметров аварийного режима в различных точках энергосистемы и возможности его применения [30].

Использование нейронных сетей для ОМП. Исследования нейронных сетей особенно интенсивно велись в США [], где в конце 2000 г. метод был внедрён в опытную эксплуатацию.

Создание измерительно-аналитических комплексов - сложных систем, способных автоматически получать информацию о параметрах аварийного режима, определять вид и место повреждения и передавать результат расчётов обходчикам для устранения повреждения без участия или с минимальным участием диспетчерского персонала. Попытки построения подобных систем сейчас предпринимаются за рубежом [70].

Методы на основе теории вероятностей, математической статистики, теории нечётких множеств для учёта неточности и неопределённости параметров. В настоящей главе предложена классификация и приведён обзор методов ОМП. Дано описание способов повышения достоверности ОМП.

Расчёт установившегося аварийного режима методом симметричных составляющих

Известно, что при принятии допущений, характеризующихся учётом лишь основной гармоники токов и напряжений, для моделирования несимметричных режимов применим метод симметричных составляющих. В соответствии с ним, для произвольного момента короткого замыкания уравнения второго закона Кирхгофа отдельно для каждой последовательности будут иметь вид [47]: Lfk,=Ez-Zjk[; (2.1) Okl=0-Zjk2; (2.2) tf o-0-ZOI/M; (2.3) где Ukx, Uk2, Uk0, /м, ik2, ikQ - симметричные составляющие напряжения и тока в месте короткого замыкания; Ёг - результирующая ЭДС относительно точки короткого замыкания; 2п, ZZ1, ZI0 - результирующие сопротивления схем соответствующих последовательностей относительно точки короткого замыкания. Уравнения (2.1) - (2.3) содержат шесть неизвестных величин: три составляющие напряжения и три составляющие тока. Недостающие для определения этих величин три уравнения легко получить из граничных условий, которыми характеризуется тот или иной вид несимметричного повреждения.

Несмотря на проработанность основных вопросов, изложенных в данной главе, в диссертации уделено внимание применению рассматриваемых методов и подходов к расчёту параметров аварийного режима для целей ОМП.

Известно, что при принятии допущений, характеризующихся учётом лишь основной гармоники токов и напряжений, для моделирования несимметричных режимов применим метод симметричных составляющих. В соответствии с ним, для произвольного момента короткого замыкания уравнения второго закона Кирхгофа отдельно для каждой последовательности будут иметь вид [47]: Lfk,=Ez-Zjk[; (2.1) Okl=0-Zjk2; (2.2) tf o-0-ZOI/M; (2.3) где Ukx, Uk2, Uk0, /м, ik2, ikQ - симметричные составляющие напряжения и тока в месте короткого замыкания; Ёг - результирующая ЭДС относительно точки короткого замыкания; 2п, ZZ1, ZI0 - результирующие сопротивления схем соответствующих последовательностей относительно точки короткого замыкания. Уравнения (2.1) - (2.3) содержат шесть неизвестных величин: три составляющие напряжения и три составляющие тока. Недостающие для определения этих величин три уравнения легко получить из граничных условий, которыми характеризуется тот или иной вид несимметричного повреждения.

Однократная поперечная несимметрия в произвольной точке трёхфазной системы в общем виде может быть представлена присоединением в этой точке неодинаковых сопротивлений (рисунок 2.1). Если для упрощения выражений пренебречь наличием взаимоиндукции, имеем: Uk.A=Zju+3Z3ik0 Ok.B=ZBikB+3Zjk0. (2.4) Ukv=ZciH.+3Z3iku Заменив фазные токи и напряжения через их симметричные составляющие и проведя решение системы уравнений (2.4) относительно напряжений отдельных последовательностей, получим: kA7 + i ) + aZB{a2im+aikA1 + iku) + a2Zc{aikA,+a2 2 + hu)\ Іш+Іко) + а2гв(а2Іш+аІш+Ік0) + агс(аІш +аЧш+Ік0)]. (2.5) Uk.0 = [ZA(IUI +iki2+ik0) + ZB(a2ik4l +аІш +ik0) + Zc(aiMI +а2Іш+ Ік0)] Эти уравнения при совместном решении с уравнениями (2.1) - (2.3) позволяют найти симметричные составляющие токов и напряжений в месте несимметрии, однако решение в общем виде приводит к громоздким выражениям. Более простые выражения получаются при использовании граничных условий, которыми характеризуется каждый вид поперечной несимметрии [47]. При записи граничных условий предполагается, что фаза А является особой фазой, т.е. находится в условиях, отличных от условий для двух других фаз.

Подставив в условие (2.8) выражения для симметричных составляющих напряжения (2.1) - (2.3) и учитывая (2.9) получим: =ТТ7%-Т7-- (2Л0) Величины симметричных составляющих напряжения особой фазы нетрудно найти из (2.1)-(2.3). В точке К симметричные составляющие напряжения определяются выражениями: иклг — \ гг +го) и\ 5 0=-(201+ ,)/ ,. В точке К : UUi=(Z2Z+Zoz+3r ))!ki], (2.11) Uu2=-Z2JU], (2.12) tf o=-Zoi/M1. С2-13) Двухфазное короткое замыкание при наличии дуги с сопротивлением г,, (рисунок 2.3) можно рассматривать как глухое двухфазное короткое замыкание на ответвлении, фазы которого имеют одинаковые сопротивления гуС (рисунок 2.4).

Применение методов кластерного анализа для ОМП ВЛ по ПАР

Исследования, проведённые автором совместно со службой РЗА ОАО «Архэнерго» имели цель восполнить недостатки методов ОМП по параметрам аварийного режима. Предполагалось выяснить возможность применения статистических приёмов анализа на основе большего, чем в традиционных методах, числа показаний фиксирующих приборов. Разработка не преследовала цели максимального повышения точности ОМП за счёт усовершенствования аппаратной базы , как, например, методики, изложенные в [31, 32, 34]. Целью метода является повышение статистической надёжности ОМП на ВЛ. Основные характеристики такого подхода включают: Централизованную обработку показаний фиксирующих приборов. Достаточно точное отображение топологии системы и параметров режима. Прямой учёт переходного сопротивления дуги в месте короткого замыкания. Возможность использования большого числа исходных данных. Имеются в виду показания приборов не только на аварийной, но и на других линиях.

При разработке метода, помимо основных допущений, характеризующих ОМП по интегральным ПАР и относящихся к моделированию установившегося аварийного режима энергосистемы, было принято упрощение, заключающееся в использовании только модулей ПАР. Несмотря на то, что все современные ФП и цифровые регистраторы позволяют получать информацию не только о модуле, но и о фазе ПАР, анализ последней без обеспечения изохронности замеров ПАР в различных точках энергосистемы представляется нецелесообразным.

Применение методов кластерного анализа для ОМП В Л по ПАР Очевидно, что, в случае, когда кривая спада ПАР является монотонной функцией, при заданном переходном сопротивлении измеренная величина рассматриваемого ПАР может соответствовать единственному месту повреждения линии. При изменении предполагаемого переходного сопротивления значения расстояния до МП, определяемого по рассматриваемому ПАР, образуют множество точек. Анализ этих множеств удобно производить в системе координат / - гд, по оси абсцисс которой откладывается расстояние до МП, отнесённое к длине аварийной ВЛ, а по оси ординат - переходное сопротивление в месте повреждения. Графическое изображение рассматриваемого множества в предложенной системе координат для конкретного повреждения приведено на рисунке 3.1. Для реальных повреждений координаты рассматриваемых точек являются множеством решений уравнений вида РМ = Ат, (3-1) где Аизм - измеренное фиксирующим прибором значение параметра аварийного режима; Ар — рассчитанное значение параметра аварийного режима. Каждое уравнение соответствует одному ПАР, количество уравнений определяется числом ПАР, измеренных фиксирующими приборами в момент повреждения.

Если допустить абсолютную адекватность применяемой математической модели реальной системе и отсутствие погрешностей измерения ПАР, все линии, определяемые уравнениями вида (3.1), будут иметь пересечение в точке, соответствующей действительному месту повреждения. Однако, как отмечено выше, из-за воздействия различных влияющих факторов измеренные параметры аварийного режима и рассчитанные на модели системы их значения обладают некоторой, порой весьма существенной погрешностью. График точек совпадения расчётных и измеренных величин для реального повреждения (рисунок 3.1) характеризуется наличием многих центров пересечения, что свидетельствует о нечёткости исходной информации. Возникает задача выделения возможных мест повреждения и выбора наиболее вероятного из них.

Методы теории кластерного анализа позволяют разделить множество объектов на группы, члены которых наиболее близки друг к другу. Объекты представляются в виде точек в многомерном пространстве, каждое измерение характеризует одно из свойств анализируемых объектов. В качестве отношения различия объектов обычно используется расстояния между соответствующими им точками.

Проблема рационального размещения фиксирующих приборов

Принятие концепции о привлечении и использовании максимально возможного объёма информации для решения задачи ОМП напрямую связано с размещением фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы. Такая задача существует сама по себе, вне зависимости от применяемого способа ОМП. Перед работниками соответствующих служб часто возникает вопрос о целесообразности установки ФП на конкретной подстанции. На практике на эти вопросы далеко не всегда удаётся получить ответ на основе строгих положений теории. Не редко задача решается на уровне интуитивных соображений. При использовании для ОМП максимально доступной информации проблема приобретает дополнительный вес. Естественный путь - увеличение общего числа фиксирующих приборов - оправдан до определённого предела, за которым находится порог избыточности информации. Кроме того, неограниченное увеличение числа приборов ухудшает стоимостные характеристики системы аварийных измерений.

Целью исследования, результаты которого изложены в настоящей главе, была попытка найти более или менее обоснованный подход к решению задачи размещения фиксирующих приборов, по возможности обеспечивающий получение необходимой информации при минимальных затратах на оснащение энергосистемы фиксирующими приборами.

До настоящего времени в литературных источниках проблеме практически не было уделено сколько-нибудь серьёзного внимания, хотя её наличие признавалось и признаётся специалистами. Вопрос о критерии оптимизации расстановки фиксирующих приборов и организации управления их работой впервые сформулирован в [16]. Была предложена методика, основанная на сопоставлении приведённых затрат, рассчитывающихся исходя из вероятностных характеристик фиксирующих приборов и величин погрешностей результатов ОМП. Стоимостный эффект определялся по методике [24]. Однако, способ практической реализации размещения фиксирующих приборов на базе приводимых положений предложен не был. За длительный период, прошедший с момента публикации работы [16] до момента начала настоящего исследования, какие бы то ни было упоминания о проблеме в литературных источниках, известных автору, отсутствуют.

Как следует из предыдущих глав, использование максимально возможной информации о параметрах аварийного режима, измеряемых фиксирующими приборами, призвано обеспечить наилучшую статистику определения мест повреждений, и эта статистика определяется как количеством показаний фиксирующих приборов, так и расположением последних по отношению к аварийной линии. Влияние размещения приборов на объём исходной информации и качество ОМП - ключевая задача настоящей части исследования.

Комплексная оптимизация системы аварийных измерений включает задачи выбора типов и мест установки фиксирующих приборов, определение режимов пуска ФП. Создание универсального метода, позволяющего учесть набор основных влияющих факторов, представляется крайне затруднительным. Так, следует отметить, что применение цифровых регистраторов и некоторых фиксирующих приборов не ограничивается областью ОМП. Например, осциллограммы, снятые цифровыми регистраторами, используются для анализа аварийных ситуаций, не связанных непосредственно с повреждениями линий электропередачи. Отдельные типы регистраторов выполняют функции коммерческого учёта электроэнергии. Фиксирующие приборы зачастую встраиваются в современные устройства релейной защиты. Поэтому оснащение энергосистемы техническими средствами, способными выполнять функции ОМП, зачастую сопровождает приобретение устройств, предназначенных для иных целей. Таким образом, определять точки подключения и типы устанавливаемых устройств исходя только из оптимизации функции ОМП было бы не оправдано.

Исходя из изложенного, методы оптимизации системы аварийных измерений должны также учитывать факторы, не связанные напрямую с основной задачей данного исследования - определением мест повреждений линий электропередачи. В число таковых входят факторы организационного характера: наличие или отсутствие средств связи и постоянного дежурного персонала на подстанциях, обеспечение функций фиксации исходной информации для ОМП устройствами, устанавливаемыми для иных целей.

Похожие диссертации на Определение мест повреждений воздушных линий электропередачи напряжением 110-220 кВ и рациональное размещение фиксирующих приборов на подстанциях энергосистемы