Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка интеллектуальной релейной защиты с характеристиками, не зависящими от режимов работы активно - адаптивной электрической сети

Номер контракта: 14.607.21.0078

Руководитель: Крюков Юрий Алексеевич

Должность: Проректор по информатизации и инновационной деятельности Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московской области «Международный университет природы

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
интеллектуальная релейная защита, быстродействующий автоматический ввод резерва, синхронный двигатель, асинхронный двигатель, высоковольтный выключатель, энергоэффективность, надежность

Цель проекта:
1. Задача проекта – разработка устройства интеллектуальной релейной защиты для активно-адаптивных электрических сетей в сочетании с быстродействующим автоматическим вводом резерва. 2. Цели проекта: 1) Разработка алгоритмов релейной защиты высокочувствительных к изменениям топологии, параметров и режимов электрических сетей с учетом технологий управления этими сетями. 2) Создание и исследование микропроцессорного образца интеллектуальной релейной защиты активно-адаптивной электрической сети. 3) Разработка алгоритмов повышения безопасности и адаптивных свойств энергетической системы за счет применения устройства быстродействующего автоматического ввода резерва (БАВР) с использованием быстродействующего привода.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Краткое описание основных результатов
Разработаны алгоритмы релейной защиты для активно-адаптивных электрических сетей. Созданы имитационные модели и проведено имитационное моделирование релейной защиты электрических сетей. Сформулированы требования к информационным параметрам активно-адаптивных сетей, которые базируются на опыте использования микропроцессорных терминалов защиты. Синтезирована функциональная структура системы взаимодействия алгоритмов моделирования релейной защиты. Разработана эскизная конструкторская документация на изготовление макета интеллектуальной релейной защиты. Выполнен расчет рабочих параметров интеллектуальной релейной защиты и БАВР, разработаны схемотехнические и конструктивные решения по созданию БАВР. Выполнен анализ аварийных режимов функционирования подстанций по реальным осциллограммам.
Разработанные имитационные модели и алгоритмы релейной защиты характеризуются высоким быстродействием и являются пригодными для реализации на микропроцессорной базе. Совокупность вычисленных рабочих параметров интеллектуальной релейной защиты и БАВР полностью достаточна для описания характеристик и настройки макета релейной защиты

2. Основные характеристики планируемых результатов
Макет релейной защиты активно-адаптивных электрических сетей должен обеспечивать контроль изменений топологии и параметров сети в темпе процессов, протекающих в электрических сетях, и должен быть работоспособным при всех видах коротких замыканий и замыканиях на присоединениях с величиной сопротивления в месте короткого замыкания до 1000 Ом.
Собственное время срабатывания макета релейной защиты электрических сетей не должно превышать 30 мс.
Макет быстродействующего привода устройства БАВР должен иметь собственное время отключения выключателя не более 0,015 с, полное время отключения не более 0,025 с и собственное время включения не более 0,02 с.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечным продуктом данной разработки является микропроцессорный образец интеллектуальной релейной защиты активно-адаптивной электрической сети, пригодный для использования в электрических сетях с номинальным напряжением 6 кВ и выше. Разработанные в ходе выполнения ПНИ алгоритмы релейной защиты высокочувствительные к изменениям топологии, параметров и режимов электрических сетей используются в программном обеспечении микропроцессорного образца. Повышение безопасности и адаптивных свойств электрической системы с активно-адаптивной электрической сетью достигается за счет внедрения быстродействующего автоматического ввода резерва (БАВР) с использованием специально разработанного быстродействующего привода.

2. Предлагаемая структура релейной защиты электрической сети обеспечивает гибкость и открытость архитектуры, а также автоматическую адаптацию к изменениям параметров и режимов работы сети. Конструкция привода быстродействующего выключателя БАВР характеризуется технической новизной, подана заявка на полезную модель Российской Федерации.

3. По результатам математического моделирования, время срабатывания релейной защиты будет составлять не более 30 мс при всех видах коротких замыканий в электрической сети, что находится на уровне ведущих мировых производителей устройств релейной защиты. Быстродействие разрабатываемого привода БАВР превосходит показатели ведущих отечественных и зарубежных производителей (АВВ, Таврида Электрик, Siemens).

4. Для достижения заявленных результатов ПНИ:
- для математического моделирования режимов работы активно-адаптивных электрических сетей применяются современные программные средства, использующие методы численного интегрирования;
- разработка конструкторской документации производится с использованием современной САПР SolidWorks;
- микропроцессорный образец интеллектуальной релейной защиты будет построен на базе высокопроизводительных микроконтроллеров Cortex-M4.
Дальнейшее улучшение технических показателей устройства релейной защиты ограничено характерным временем обработки входной информации и темпом процессов, протекающих в электрических сетях. Быстродействие разрабатываемого привода БАВР ограничивается скоростью движения подвижных частей привода.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Область применения результатов проекта: промышленные предприятия с непрерывным технологическим циклом производства, Федеральная и региональные сетевые компании.

2. Внедрение результатов ПНИ позволит достичь ускорения и повышения надежности распознавания аварийных ситуаций, сокращения времени существования аварийных режимов, повышение надежности электроснабжения двигательной нагрузки, уменьшения аварийности электрооборудования и объемов средств, выделяемых на ремонтно-восстановительные работы.

3. Работы, выполняемые в рамках данного проекта, направлены на дальнейшее развитие научно-технического направления разработки и совершенствования интеллектуальной релейной защиты активно-адаптивных электрических сетей. Полученные результаты позволят выработать инженерно-технические решения, касающиеся сбора и обработки информации о топологии и параметрах режима электрической сети в режиме реального времени, а также корректировки характеристик защиты в соответствии с полученной информацией.

4. Предполагается, что результаты выполнения проекта будут использованы при модернизации энергетической инфраструктуры Российской Федерации, в частности при создании и развитии электрических сетей нового поколения, обеспечивающих повышенную управляемость, надежность и экономичность функционирования, а также для создания информационно-управляющих систем, основанных на высокоскоростных каналах связи и позволяющих обеспечить сбор информации, диагностику и управление в режиме реального времени.

Текущие результаты проекта:
Достигнутые результаты выполнения проекта:
1) синтезирована функциональная структура системы взаимодействия алгоритмов моделирования релейной защиты;
2) разработана эскизная конструкторская документация на изготовление макета интеллектуальной релейной защиты;
3) выполнен расчет рабочих параметров интеллектуальной релейной защиты и БАВР;
4) разработаны схемотехнические и конструктивные решения по созданию БАВР;
5) выполнен анализ аварийных режимов функционирования подстанций по реальным осциллограммам.

Завершаются работы по третьему этапу выполнения исследований (до 31.12.2015), а именно:
1) изготовление макета устройства релейной защиты электрических сетей;
2) изготовление механизма быстродействующего привода БАВР;
3) создание программного обеспечения для макета устройства релейной защиты электрических сетей.