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

Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования Тан Тайк У

Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования
<
Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования
>

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Тан Тайк У. Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.01 / Тан Тайк У; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т].- Москва, 2011.- 161 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2191

Введение к работе

Актуальность работы. Одной из актуальных проблем при эксплуатации силового электрооборудования является своевременное обнаружение дефектов токоведущего контура. Известно , что значительная доля (41%) аварий силовых трансформаторов (СТ) при сроках эксплуатации от 10 до 30 лет приходится на следующие виды повреждений: разрушение высоковольтных вводов (22%), повреждение обмоток (16%), повреждения регуляторов под нагрузкой (РПН) (13%). Часть таких повреждений (до 15%) сопровождается взрывами и пожарами, что наносит существенный экономический ущерб.

Дефекты СТ, различные по природе, в большинстве случаев приводят к изменению сопротивления цепи токоведущего контура, в том числе, и к изменению сопротивления цепи постоянному току. Известно, что все перечисленные виды дефектов можно обнаружить одним простым методом -

гтпїгапянттпч лшічлл^лрл ппттЛЛтчіппаїТТИТ ПЛотЛПІПїтп; TrSJ/ЛІ П&\ЯГЛТГ\ТГ ПлтаіГІИТ.Т^

J'UJ.VlVpVilJTl^lVl VlVlUiVHWlU >WV/J.lpV A IliJJl^iJXi^A 11UVIW/1""V1UJ LVA*.J Vv^i 4. V ж. WAV. VWl—iUill/'v

методы уступают в универсальности обнаружения неисправностей.

Активное сопротивление обмотки - есть первый из группы схемных параметров, согласно аналитической теории трансформаторов, интегрально характеризующей электромагнитные и энергетические процессы в трансформаторе и придающей конкретный смысл параметрам уравнений состояния и основу для решения задач анализа. Вся совокупность схемных параметров определяется путём их измерения.

Токоведущий контур, включающий обмотку силового трансформатора или реактора (СТР), характеризуется значительной постоянной времени, существенно снижающей скорость установления в ней рабочего тока с требуемой погрешностью измерения. На современном этапе развития подобных средств измерений (СИ) достигнутая точность измерения активного сопротивления удовлетворяет выдвигаемым требованиям (ГОСТ 3484.1, п.4.1.4: «Сопротивление обмоток постоянному току следует измерять при помощи приборов классов точности не ниже 0,5»). Временные затраты на измерения, с учётом большого числа отведений в РПН, существенно снижают производительность измерения и испытания подобного электроэнергетического оборудования.

Поэтому возникает актуальная задача повышения быстродействия средств измерения активного сопротивления обмоток СТР с сохранением или улучшением точностных показателей СИ.

Для реализации современных методов испытаний используются цифровые измерители сопротивления (ЦИС). В настоящее время рынок предлагает массу ЦИС, порой с идентичными характеристиками. Доступные литературные материалы показывают, что ЦИС относятся к перспективному

Ванин Б.В., Львов Ю.Н., Львов М.Ю. и др. О повреждениях силовых трансформаторов напряжением ПО -150 кВ в эксплуатации. // Электрические станции. 2001. № 9. С.53-58.

виду средств измерения. Разработкой конструкций и серийным выпуском ЦИС заняты многие предприятия и фирмы в России и за её пределами (такие фирмы как «ADWEL» (Канада), «С-А Schuetz Messtechnik» (Германия), «Megger» (США), «Sonel» (Польша), «АВИАСТЭК», «ИНФРОХРОМ-99», «СКБ ЭП ИСЭМ» (Россия).

В разработку методов измерения сопротивления внесли большой вклад коллективы, возглавляемые такими известными учёными, как Карандеев К.Б., Шляндин В.М., Волгин Л.И, и другие.

Выпускаемые в настоящее время в России и за рубежом ЦИС (такие как «MMR-620», «MMR-630» («Sonel», Польша), «Мико-2.3» («СКБ ЭП ИСЭМ», Россия)) имеют высокие метрологические характеристики, однако их потенциальное быстродействие (десятки и более измерений в секунду) не используется в виду значительной инерционности измерительной цепи. Этот недостаток частично устраняется в ряде приборов, если используется принцип форсирования рабо4е.і о тока (такие модели ЦИС как «ИСО-1», «РЕТ-МОМ» и «ПТФ-1»; «МКИ-200» и «МКИ-600» (Россия)). Вопросу повышения быстродействия омметров для диагностики СТР уделяется большое внимание вот уже на протяжении 50 лет. Вопросам коррекции динамических характеристик измерительных цепей и преобразователей посвящены работы Харченко P.P., Грановского А.В., Колосова О.С., Мелентьева B.C. и других учёных.

Решение проблемы повышения быстродействия приборов актуально и для современных, достаточно дорогих приборов, обладающих значительными вычислительными и измерительными мощностями. Использование в практике измерений априорной информации об объекте и обработка отсчётов мгновенных значений переходного процесса в измерительной цепи позволяет существенно сократить временные затраты на преобразование информации и разработать новые алгоритмы измерения параметров обмоток силовых трансформаторов и реакторов без магнитопровода на основе методов динамических измерений и двухканального инвариантного преобразования измерительных сигналов.

Целью работы является повышение быстродействия измерения сопротивления обмоток силовых трансформаторов и реакторов постоянному току и разработка структуры и алгоритма работы быстродействующего цифрового измерительного прибора с улучшенными точностными характеристиками для испытания токоведущего контура СТР.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

  1. Провести критический анализ быстродействия алгоритмов работы и структур современных приборов, способов и средств коррекции динамических характеристик входной измерительной цепи (ИЦ).

  2. Исследовать метод динамического измерения (ДИ) сопротивления обмоток СТР, инвариантный к постоянной времени входной ИЦ прибора, который позволяет получить оценку сопротивления обмотки значительно раньше

завершения переходного процесса (ПП) в этой цепи с требуемой

погрешностью.

3. Разработать алгоритм и структуру цифрового прибора, основанные на

методе ДИ, инвариантного к изменению сопротивления ИЦ прибора с целью

повысить точностные характеристики быстродействующего измерителя для

испытания токоведущего контура.

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы динамических измерений и анализа динамической погрешности, теории линейных цепей и сигналов, теории автоматического управления, а также метод имитационного моделирования.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

  1. На основе единого подхода к оценке эффективности алгоритмов повышения быстродействия ЦИС произведено сравнение различных алгоритмов.

  2. Разработана классификация способов коррекции динамической характеристики измерительной цепи. Классификация позволила найти перспективный для построения ЦИС способ цифрового ДИ, основанный на методе выбранных точек.

  3. При помощи имитационного моделирования установлено, что существует область параметров трё'хточечного алгоритма ДИ определяющая его работоспособность.

  4. Получены аналитические выражения для расчета максимальной погрешностей оценки асимптоты от шума квантования сигнала ПП и параметров алгоритма.

  5. Разработаны рекомендации по практической реализации трёхточечного алгоритма ДИ. Разработана двухканальная структура ЦИС и алгоритм её работы, реализующий трёхточечный алгоритм ДИ.

Практическая значимость работы. Основные результаты диссертационного исследования, имеющие практическую значимость, заключаются в следующем:

  1. Проведён сравнительный анализ эффективности алгоритмов повышения быстродействия ЦИС, основанных на коррекции динамической характеристики входной ИЦ прибора.

  2. Разработана структура и алгоритм работы цифрового измерителя активного сопротивления высокоиндуктивной обмотки, основанная на принципе ДИ постоянной величины путём обработки мгновенных значений ПП во входной ИЦ.

  3. Разработаны рекомендации по реализации предложенных структур.

  4. Результаты работы используются в учебном процессе (в курсовом и дипломном проектировании) на кафедре «Информационно-измерительной техники» ГОУВПО «МЭИ (ТУ)».

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: МНТК «Наука, образование, инновации: приоритетные направления развития», организованной МГТУ им. Н.Баумана,

МЭИ (ТУ), Киргизским гос. тех. ун-т, (г. Бишкек, 2009г.); II Всероссийской НТК «Измерение и испытания в судостроении и смежных отраслях «СУДОМЕТРИКА-2008», организованной Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии, (г. Санкт-Петербург, 2008г.); МНТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», организованными МЭИ (ТУ), (г. Москва, 2008, 2009 гг.); МНТК «Информационные средства и технологии», организованными МЭИ (ТУ), (г. Москва, 2008-2010 гг.).

Внедрение результатов работы. Работа выполнялась в рамках госбюджетной фундаментальной НИР № 1026091 «Разработка теоретических вопросов создания аппаратно-программного обеспечения информационно-измерительных систем (ИИС) в электроэнергетике (ЭЭ)» и хоздоговорной НИР № 2204080 от 02.06.2008 г. «Разработка автоматизированной многоканальной измерительной системы для измерения временных характеристик резистивньгх регуляторов под нагрузкой (РПН), активного сопротивления обмоток силовых высоковольтных РПН-трансформаторов и снятия вольтамперных характеристик трансформаторов тока силовых высоковольтных трансформаторов» с НП «ИНВЭЛ». Теоретические и практические результаты диссертации используются в учебном процессе на кафедре информационно-измерительной техники Московского энергетического института (ТУ) при подготовке специалистов по направлению «Информатика и вычислительная техника» (230100).

Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением в контрольных точках результатов аналитического и имитационного моделирования.

Положения, выносимые на защиту

  1. Классификация и сравнительный анализ алгоритмов коррекции динамической характеристики входной измерительной цепи ЦИС.

  2. Результаты исследования влияния параметров алгоритма выбранных точек, реализующего метод ДИ, на методическую погрешность оценки результата измерения. В качестве независимых параметров алгоритма выбраны следующие: разрядность цифрового эквивалента мгновенных значений ПП в ИЦ; относительная длительность интервала обработки сигнала; относительный момент начала интервала обработки по отношению к началу ПП. Рекомендации по практической реализации трёхточечного алгоритма ДИ.

  3. Структура ЦИС, реализующая алгоритм выбранных точек метода ДИ, отличающаяся наличием двух каналов преобразования мгновенных значений тока и напряжения ИЦ, позволяющая уменьшить влияние возмущающих факторов в ИЦ.

  4. Результаты исследования способа форсирования тока в измерительной цели показали, что время действия этого режима целесообразно определять по текущей погрешности установления тока в измерительной цепи. Это обеспечивает максимальную эффективность этого способа коррекции динамической характеристики ИЦ.

Соответствие паспорту специальности. Цель и объект исследования диссертационной работы состоит в существенном совершенствовании известных методов и средств измерений, обусловленных требованиями развития науки и техники.

Значение решённых в диссертационной работе задач, относящихся к данной специальности, состоит в совершенствовании измерителя активного сопротивления, что соответствует п.5 области исследования паспорта специальности о совершенствовании существующих методов и способов обеспечения единства измерений в области измерений электрических величин.

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 1 статья в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и одна работа депонирована в ВИНИТИ РАН РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений, библиографического списка, включающего 97 источников. Основная часть работа изложена на 158 страницах, содержит 45 рисунков и 31 таблицу.

Похожие диссертации на Разработка и исследование быстродействующего измерителя активного сопротивления токоведущего контура силового электроэнергетического оборудования