Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ

Выполненный на базе полигона интеллектуальных энергосистем ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» проект стал победителем 22-й Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». Исследование было проведено студентами Национального исследовательского института «МЭИ» Денисом Наставшевым и Николаем Панасецким.

Цели и задачи

При разработке математических моделей параметры схемы замещения электросетевых элементов определяются по паспортными данными, которые во многих случаях не соответствуют действительности. В настоящее время в электроэнергетический комплекс России активно внедряются устройства синхронизированных векторных измерений (УСВИ). УСВИ по сравнению с традиционными средствами измерения обеспечивают возможность получения векторных измерений тока и напряжения синхронизированных по времени в разных точках энергосистемы. При этом погрешность УСВИ в определении векторных значений, в отличие от традиционных устройств, существенно ниже.

Поэтому целью исследования является реализация методики определения параметров схемы замещения линии электропередачи по данным УСВИ.

В ходе исследования использовалось оборудование для симуляции реального времени OPAL-RT и устройства синхронизированных векторных измерений ЭНИП-3.

Были поставлены следующие задачи:

  1. Разработка тестовой модели.
  2. Выбор и апробация алгоритма.
  3. Отладка передачи данных через OPC-сервер.
  4. Разработка Интерфейса программы по определению параметров схемы замещения.
  5. Исследование влияния погрешностей измерителей и дефектов измерительных приборов.

Алгоритмы и программные технологии

Параметры схемы замещения определялись по 2 алгоритмам:

  • по законам Кирхгофа в П-образной схеме замещения;
  • с помощью коэффициентов четырёхполюсника с последующим выражением погонных параметров линии электропередачи.

Тестовая модель была разработана в программном комплексе Matlab-Simulink и верифицирована с помощью программного комплекса RastrWin.

Программное тестирование осуществлялось передачей данных в написанный код на основе программной технологии OPC (OLE for Process Control), которая позволяет производить обмен данными в реальном времени. Это немаловажный фактор тестирования, потому что в дальнейшем предполагается программно-аппаратное тестирование с использованием реальных УСВИ и передачи данных по протоколу МЭК 61850.

Программа определения погонных параметров разрабатывалась как отдельный макрос языка MATLAB (M-function). Так же был разработан интерфейс программы на базе конструктора GUI, позволяющий пользователю задавать различные погрешности, помехи и дефекты измерительных приборов, производить коммутации в исследуемой ЭЭС, а так же отображать полученные данные расчёта и векторные диаграммы на исследуемой линии.

лаборатория

Результаты испытаний

В результате испытаний, которые производились при различной передаваемой мощности ( от 10% до 100%  от мощности нагрузки), оказалось, что алгоритмы определения параметров линии одинаково устойчивы к изменению нагрузки линии, поэтому для дальнейшего рассмотрения был выбран первый алгоритм.

Результаты испытаний влияния смены знака измерения на полученные результаты определения погонных параметров ВЛ показали, что погрешность достигает недопустимых значений. В связи с этим необходимо реализовать регистрацию этого конфликта программой для дальнейшей успешной эксплуатации.

В ходе испытаний влияния шумовых помех в измерительных приборах на полученные результаты определения погонных параметров ВЛ было установлено, что при возникновении шума на ТТ в пределах 1 % от номинального значения вносится дополнительная погрешность измерения сопротивления в 1 %. Для ТН при тех же отклонениях в 1 % это значение достигает 20 %.

Чтобы исключить неточность фиксирования мгновенных значений параметров ЛЭП, был предложен статистический анализ вероятностного распределения значений параметров ЛЭП, для реализации которого в программу была введена функция, формирующая файл с данными о результатах измерений за время испытаний.

После проведения двух испытаний шумы включались случайным образом и фигурировали постоянно во вторичных цепях измерительных трансформаторов тока и напряжения. За 50 секунд моделирования было сделано 256 выборок значений параметров линии, по которым были сформированы графики вероятностного распределения и произведено сравнение усреднённых значений при статистическом анализе с эталонными.

При шумовом воздействии статистический анализ показал хорошие результаты при определении реактивных параметров линии: индуктивного сопротивления X и емкостной проводимости B.

Выводы

При использовании современных измерительных трансформаторов марок ТОГФ-220 и ЗНГ-220 классов точности 0,2S (линейная погрешность 0,2%, угловая – 0,1 %) погрешность расчётов данного алгоритма в наихудшем случае составила 16 %.

В ходе тестирования выбранного алгоритма были проведены необходимые базовые испытания и предложены решение проблемы влияния помех, тем самым зарекомендовав программный комплекс для формирования в дальнейшем на его базе рабочего прототипа на полигоне интеллектуальных энергосистем ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС».

Цифровая подстанция

(close)

 

Цифровая подстанция

(close)

Имя пользователя должно состоять по меньшей мере из 4 символов

Внимательно проверьте адрес электронной почты

Пароль должен состоять по меньшей мере из 6 символов

 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: