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

Метод, модели и алгоритмы для автоматизированного контроля состояния изоляции кабельных линий Куделина Дарья Васильевна

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

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

Куделина Дарья Васильевна. Метод, модели и алгоритмы для автоматизированного контроля состояния изоляции кабельных линий: диссертация ... кандидата Технических наук: 05.11.13 / Куделина Дарья Васильевна;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет»], 2018

Введение к работе

Актуальность темы исследования. В настоящее время значительная часть
энергооборудования выработала срок эксплуатации, определенный согласно

нормативным документам, и используется на пределе своих возможностей, поэтому разработка системы оценки технического состояния энергетического оборудования электрических станций, подстанций и электрических сетей является актуальной задачей.

Актуальность темы исследования обусловлена острой потребностью перехода к системе обслуживания оборудования по его техническому состоянию, а не на базе системы планово-предупредительных ремонтов. Главным недостатком системы планово-предупредительных ремонтов является отсутствие комплексного подхода к обслуживанию электрооборудования, что может стать причиной необоснованной трудоемкости ремонтов оборудования.

Сейчас в электроэнергетической отрасли начали активно применяться информационные комплексы, обеспечивающие сбор, обработку и хранение информации c различных датчиков и систем мониторинга отдельных видов оборудования, данные с которых получают в режиме реального времени. Такая информация является достаточной и более достоверной по сравнению с данными, полученными при диагностировании выведенного из работы оборудовании, но требует автоматизации процессов обработки и анализа данных на основе использования эксплуатационного опыта, а также получения объективных оценок состояния оборудования вне зависимости от квалификации персонала.

Степень разработанности темы исследования. Изучению проблем, связанных с
оценкой технического состояния электросетевого оборудования, уделяется большое
внимание, что отражено в работах по техническому диагностированию. В России
значительный вклад в развитие методов оценки технического состояния

электросетевого оборудования внесли П. М. Сви, В. П. Вдовико, В. А. Русов, М. Ю. Львов, Б. А. Алексеев, А. Г. Овсянников, Л. А. Дарьян, В Н. Осотов и др., а в разработку современных экспертных систем на основе данных технического диагностирования энергооборудования – А. И. Таджибаев, А. Н. Назарычев, А. Ю. Хренников и др.

Для повышения надежности электроснабжения потребителей и снижения количества энергетического оборудования, в том числе и кабелей, повреждающихся при проведении профилактических испытаний изоляции повышенным напряжением, целесообразно использовать неразрушающие методы испытаний и диагностики кабелей в условиях эксплуатации. Данные методы диагностики базируются на периодических измерениях наиболее значимых характеристик изоляции.

Объект исследования. Кабельные линии городских электрических сетей, обеспечивающие передачу электрической энергии.

Предмет исследования. Методы аналитического неразрушающего контроля материалов и изделий, процессы обработки сигналов токов кабельных линий, представление результатов диагностики этих линий.

Цель диссертационной работы: повышение качества контроля состояния изоляции кабельных линий на основе разработки метода, модели и алгоритмов, обеспечивающих возможность диагностики кабельных линий, находящихся под напряжением.

Задачи исследования:

1. Разработка метода контроля состояния изоляции кабельной линии.

2. Разработка математической модели оценки состояния изоляции кабельных
линий на основе нечеткой логики.

3. Разработка математической модели определения температуры нагрева
изоляции электрооборудования.

4. Разработка алгоритмов обработки сигналов токов контролируемых линий на
основе вейвлет-преобразования.

5. Экспериментальная проверка математической модели оценки состояния
изоляции кабельных линий на основе нечеткой логики.

Новыми являются следующие результаты:

1. Метод контроля состояния изоляции кабельной линии, находящейся под
напряжением, основанный на одновременном контроле токов обратной и нулевой
последовательностей в начале и конце линии, позволяющий определять причину
возникновения этих токов, отличающийся возможностью выявления ослабления
изоляции контролируемой линии или питаемого присоединения, а также несимметрии
нагрузки.

  1. Математическая модель определения температуры нагрева изоляции электрооборудования на примере кабельных линий, основанная на теории электрических цепей, позволяющая учитывать число кабелей, проложенных в одной траншее и отличающаяся учетом их взаимного теплового влияния.

  2. Нечеткая математическая модель оценки степени износа изоляции электрооборудования, основанная на алгоритме Мамдани и позволяющая учитывать воздействие на нее различных факторов, отличающаяся возможностью использования исходных данных, выражаемых как количественными, так и качественными оценками.

  3. Алгоритмы вейвлет-преобразования, основанные на вейвлете Морле, отличающиеся учетом конфигурации сети, что позволяет исключать высшие гармоники, кратные трем, если в рассматриваемой электрической сети отсутствуют пути их протекания.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что создана модель определения температуры нагрева изоляции, отличающаяся учетом теплового влияния проложенных рядом кабелей, находящихся в одной траншее; математическая модель на основе нечеткой логики, отличающаяся тем, что учитывает количественные и качественные факторы; алгоритмы вейвлет-преобразования информационных сигналов, отличающиеся учетом конфигурации сети, что позволяет сокращать объем вычислительных операций и объем вычислений, если рассматриваемая сеть не содержит путей протекания токов высших гармоник, кратных трем.

Результаты диссертационной работы используются в Юго-Западном

государственном университете в учебном процессе по направлениям подготовки 13.03.02 и 13.04.02 «Электроэнергетика и электротехника». Предложенные технические решения и теоретические разработки использованы в деятельности РЭС Курский Филиал «Юго-Западный» АО «Оборонэнерго» и АО «Курские электрические сети». Внедрение результатов работы позволит снизить ущерб, возникающий при выходе из строя технических объектов, за счет заблаговременного обнаружения возникающих дефектов.

Методология и методы исследования:

Для решения поставленных задач использованы основные положения теоретической электротехники, математической статистики, теории нечетких множеств и нейронных сетей, методы обработки цифровых сигналов.

Теоретические исследования проводились с использованием компьютерной системы научно-технических расчетов MatLab.

Соответствие паспорту специальности

Проблематика, рассмотренная в диссертации, соответствует паспорту научной специальности 05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий по пункту 1 паспорта научной специальности (Научное обоснование новых и усовершенствование существующих методов аналитического и неразрушающего контроля природной среды, веществ, материалов и изделий) и пункту 6 (Разработка алгоритмического и программно-технического обеспечения процессов обработки информативных сигналов и представление результатов в приборах и средствах контроля, автоматизация приборов контроля).

Положения, выносимые на защиту:

  1. Метод контроля состояния изоляции кабельной линии, находящейся под напряжением, основанный на одновременном контроле токов обратной и нулевой последовательностей в начале и конце линии, позволяющий определять причину возникновения этих токов – ослабление изоляции контролируемой линии, питаемого присоединения, а также несимметрии нагрузки.

  2. Модель оценки степени износа изоляции электрооборудования на основе нечеткой логики, позволяющая учитывать воздействие на нее различных факторов, выражаемых как количественными, так и качественными оценками.

  1. Модель определения температуры нагрева изоляции кабельных линий, позволяющая учитывать условия прокладки - число кабелей, лежащих в одной траншее.

  2. Алгоритмы вейвлет-преобразования, основанные на применении вейвлета Морле, позволяющие исключить высшие гармоники, кратные трем, из процесса вычислений, если в рассматриваемой электрической сети отсутствуют пути их протекания.

Степень достоверности и апробация результатов работы. Научные положения, рекомендации и выводы подтверждены экспериментальными исследованиями, корректным и обоснованным применением методов нечеткого и нейросетевого моделирования.

Результаты данной диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на следующих конференциях: XII Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире» (Санкт-Петербург, 2015); Всероссийская молодежная школа семинар «Актуальные проблемы информационных технологий, электроники и радиотехники – 2015 (ИТЭР – 2015) » (Таганрог, 2015); III Международная молодежная научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии и процессы» (Курск, 2016); III Международная молодежная научно-техническая конференция «Юность и Знания – Гарантия Успеха – 2016» (Курск: ЮЗГУ, 2016); XIII Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2016)» (Новосибирск, 2016); XX Международная научно-практическая конференция «Современные тенденции развития науки и технологий» (Белгород, 2016); Международный трансфер технологий: экология и энергоэффективность (София, Болгария, 2017), а также на научно-технических семинарах кафедры «Вычислительная техника» Юго-Западного государственного университета (ЮЗГУ) с 2013 по 2017г.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования отражены в 16 научных трудах, в том числе опубликовано 2 статьи в изданиях, индексируемых в

базе данных Scopus, 5 научных работ в ведущих рецензируемых научных журналах, 3 монографии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения и библиографического списка, включающего 115 отечественных и 12 зарубежных наименований. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, 15 таблиц.