Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технических решений распределенной системы резервирования интеллектуальных электрических сетей, обеспечивающих повышение надежности и живучести электрооборудования

Номер контракта: 14.579.21.0083

Руководитель: Нагай Владимир Иванович

Должность: Главный научный сотрудник ООО "АвтоматикаДон"

Организация: Общество с ограниченной ответственностью "АвтоматикаДон"
Организация докладчика: Общество с ограниченной ответственностью «АвтоматикаДон»

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
резервирование, дальнее резервирования, ближнее резервирование, адаптивные устройства защиты, электрическая дуга, комплектное распределительное устройство, релейная защита, однофазное замыкание на землю, токовые защиты нулевой последовательности, воздушная линия электропередачи, автоматика, релейная защита, износ оборудования.

Цель проекта:
1. Цель проекта – разработка технических решений по созданию аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ с ответвительными и промежуточными подстанциями, обеспечивающих повышение надежности и живучести электрооборудования за счет увеличения чувствительности к возможным повреждениям и селективной их локализации 2. Задача проекта – решение проблемы чувствительности и селективности резервных защит при повреждениях за трансформаторами ответвительных и промежуточных подстанций в условиях наличия влияющих факторов: значительных токов нагрузки, переходного сопротивления, двигательной нагрузки, бросков намагничивающего тока при включении силовых трансформаторов на холостой ход.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов

1.1. Теоретические результаты исследования путей создания аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований аппаратно-программных комплексов резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.3. Сравнительная оценка вариантов возможных решений аппаратно-программных комплексов резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ с ответвительными и промежуточными подстанциями по аналогичной тематике.
1.4. Программное обеспечение (ПО) экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ (на основе существующих комплектующих изделий – контроллеров и микропроцессоров).
1.5. Математическая модель электрической сети 6-110 кВ.
1.6. Эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.7. Экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ (на основе существующих комплектующих изделий – контроллеров и микропроцессоров).
1.8. Отчет о патентных исследованиях по ГОСТ 15.011-96.
1.9. Алгоритм функционирования аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.10. Программная документация на программное обеспечение (ПО) экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ (на основе существующих комплектующих изделий – контроллеров и микропроцессоров).
1.11. Методика расчета уставок устройств защиты, входящих в аппаратно-программный комплекс резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.12. Программа и методики экспериментальных исследований аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.

2. Основные характеристики планируемых результатов:
2.1. Экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса, в структуре которого будет воспроизведен разрабатываемый алгоритм, должен быть предназначен для резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ от повреждений за трансформаторами малой мощности 2,5-10 МВА ответвительных и промежуточных подстанций.
2.2. Алгоритм функционирования аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ должен осуществлять:
а) сбор и обработку информации о параметрах режима сети в режиме непрерывного мониторинга этой информации;
б) определение и селекцию режима электрической сети на основании обработанной информации, выбор соответствующих условий формирования управляющих сигналов в зависимости от вида наблюдаемого режима.
в) формирование управляющих сигналов устройства защиты в соответствии с полученной информацией.
2.3. Экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ должен обеспечивать выявление междуфазных повреждений за трансформаторами ответвительных и промежуточных подстанций 6-110 кВ мощностью 2,5-10 МВА и режимов продольно-поперечной несимметрии на стороне высшего и низшего напряжения при наличии двигательной нагрузки за смежными трансформаторами, мощность которой может достигать 50% мощности защищаемого трансформатора, наличии переходного сопротивления электрической дуги, сопротивление которого может составлять до 25% сопротивления трансформатора.
2.4. Алгоритм функционирования аппаратно-программного комплекса защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ должен обеспечивать селекцию повреждений за трансформаторами мощностью 2,5 МВА на радиальных линиях, а также селекцию повреждений за трансформаторами мощностью более 2,5 МВА на транзитных линиях.
2.5. Программное обеспечение экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты электрических сетей 6-110 кВ должно обеспечивать непрерывный контроль входных информационных параметров с периодом, не превышающим 0,2 с.
2.6. Ручной или автоматизированный расчет токов коротких замыканий с учетом неполнофазных режимов с использованием программы РТКЗ-2.0 или аналогичных.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1.1. Эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.2. Экспериментальный образец распределенной аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ, реализующего принцип ближнего и дальнего резервирования защит трансформаторов и электрооборудования на стороне низшего и среднего напряжения подстанций, обеспечивающий: выявление междуфазных повреждений за трансформаторами ответвительных и промежуточных подстанций 6-110 кВ мощностью 2,5-10 МВА и режимов продольно-поперечной несимметрии на стороне высшего и низшего напряжения при наличии двигательной нагрузки за смежными трансформаторами, наличии переходного сопротивления электрической дуги, селекцию вида повреждения, отстройку от бросков намагничивающего тока трансформаторов ответвительных подстанций защищаемой линии.
1.3. Методика расчета уставок устройств защиты, входящих в аппаратно-программный комплекс резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
1.4. Проект ТЗ на ОКР по теме: «Создание опытного образца микропроцессорной системы защиты ближнего и дальнего резервирования для интеллектуальных электрических сетей напряжением 6-110 кВ».
2.1. Разработана новая методика оценки распознаваемости аварийных и допустимых режимов многопараметрическими резервными защитами в многомерном информационном пространстве.
2.2. Алгоритмы функционирования адаптивных измерительных органов резервных защит с контролем аварийных составляющих с более высокой степенью распознавания, технические решения которых защищаются патентами РФ.
3.1. Принципы реализации многопараметрических защит является новыми и получили положительную оценку на 5-й международной научно-технической конференции CIGRE «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем» (Сочи, 2015), а также на 8-м международном научном симпозиуме The 8th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering «ELEKTROENERGETIKA 2015» (Slovakia, Stara Lesna, 2015).
4.1. Разработка адаптивных алгоритмов функционирования аппаратно-программного комплекса резервной защиты, эскизной конструкторской документации на экспериментальный образец, проведение его испытаний, разработка проекта ТЗ на ОКР, технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера. Риски внедрения связаны с уменьшением инвестиций в электроэнергетику.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.1 Область применения аппаратно-программного комплекса резервной защиты – электрические распределительные сети напряжением 6-110 кВ электроэнергетических систем, коммунальной энергетики, промышленных предприятий.
2.1. Разработанный аппаратно-программный комплекс резервной защиты предполагается к внедрению в региональных распределительных компаниях ПАО «Россети», электрических сетях коммунальной энергетики, крупных промышленных предприятий. Перспективы внедрения увеличиваются по мере расширения распределенной генерации.
2.2. Результаты, полученные в ходе выполнения данной работы, будут использованы при разработке Концепции создания интеллектуальной электроэнергетической системы (Smart Grid) управления энергетическими объектами Технопарка РГСУ в г. Ростов-на-Дону.
3.1 Технические решения, разработанные в проекте, могут быть использованы при построении современных адаптивных релейных защит воздушных линий, трансформаторов, реакторов и батарей конденсаторов. Использование предложенных принципов многопараметричности защит позволит строить более гибкие системы релейной защиты, что особенно важно с возрастанием роли распределённой генерации, возобновляемых источников энергии.
4.1 Разработанные алгоритмы функционирования адаптивных измерительных органов резервных защит, методики оценки распознаваемости аварийных режимов, модели электрической сети с учетом влияющих факторов будут способствовать развитию теории и практики релейной защиты и развитию исследований в рамках международного сотрудничества с вузами и научно-исследовательскими организациями. Полученные результаты будут демонстрироваться на научно-технических выставках и найдут отражение в статьях в электротехнических и электроэнергетических журналах, учебниках для вузов по направлению «Электроэнергетика и электротехника» и монографиях.

Текущие результаты проекта:
На настоящий момент в рамках проекта:
1. Разработаны математические модели электрической сети 6-110 кВ в различных средах имитационного и математического моделирования.
2. Разработаны принципы построения, алгоритмов функционирования и схемные решения, эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
3. Изготовлен экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ (на основе существующих комплектующих изделий – контроллеров и микропроцессоров).
4. Разработана методика оценки информационных признаков, характеризующих режимы работы электрических сетей, на основе критерия распознаваемости аварийных и допустимых режимов.
5. Разработано программное обеспечение экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.
6. Подготовлено и опубликовано 3 статьи в материалах конференции, рецензируемых в базе данных Web of Science.
7. Поданы заявки на патент РФ на полезную модель и на программу ЭВМ.