Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0041

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0041
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского"
Название доклада
Разработка методов бесконтактного измерения мощности в высоковольтных линиях электропередач переменного тока
Докладчик
Агудов Николай Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью проекта является разработка методов дистанционного бесконтактного измерения мощности в высоковольтных линиях электропередачи (ЛЭП), ориентированных на промышленное применение в высоковольтных ЛЭП переменного тока, и создание бесконтактного измерителя мощности с применением программно-аппаратных методов коррекции погрешностей измерения мощности.
Актуальность и новизна исследования
Создание бесконтактного измерителя мощности обеспечит возможность вывода на рынок научно-технической продукции на основе технологий мирового уровня, увеличение экспортного потенциала и замещение импорта традиционных средств измерения тока и напряжения в высоковольтных сетях, создание возможности перехода к интеллектуальным электрическим сетям (SMART GRID). Разрабатываемые средства измерения относятся к интегрированным цифровым системам измерения и являются ключевыми компонентами цифровых подстанций. Построение цифровых подстанций - одно из ключевых направлений развития Единой национальной электрической сети. Потребность в цифровых средствах измерения для электросетей, в том числе, основанных на оптических измерительных технологиях, будет с высокой вероятностью расти как в России, так и за рубежом благодаря выраженной тенденции к формированию активно-адаптивных сетей построенных по принципу SMART GRID, для уменьшения потерь при передаче и распределении электроэнергии, оптимизации ее потребления, улучшения качества электроэнергии, увеличения надежности и безопасности энергоснабжения.
Описание исследования

В основу разрабатываемого метода измерения потребляемой мощности в высоковольтных линиях электропередач положен принцип независимого измерения мгновенных значений тока и напряжения в электрической линии с последующим вычислением по измеренным данным мгновенной текущей мощности с последующим её усреднением по временному интервалу.

Бесконтактность разрабатываемых методов измерения напряжения и тока (а, значит, и мощности) означает отсутствие гальванической связи между линией электропередач и измерительной аппаратурой. Дистанционность разрабатываемых методов измерения означает, что оператор и средства обработки данных удалены от датчиков напряжения и тока. Дистанционность измерений, гальваноразвязка и электромагнитная совместимость в оптических датчиках достигаются за счет применения оптических волокон, позволяющих размещать регистрирующую электронику на значительном удалении от чувствительной головки датчика.

 

Результаты исследования

Результаты проекта, представляемые в данном докладе, дадут возможность организовать производство на предприятиях электротехнического сектора востребованных рынком недорогих бесконтактных измерителей мощности, основой которых станут оптические датчики нового поколения. 

Новизна разрабатываемого метода измерения мощности состоит, во-первых, в разработке принципиально нового оптического метода измерения напряжения и, во-вторых, в разработке принципов комбинированного применения двух методов измерения – нового оптического метода измерения напряжения с известным методом измерения тока с помощью пояса Роговского. Предлагаемый метод измерения напряжения заключается в применении электрооптического метода измерения в совокупности с использованием кристаллического кварца в качестве чувствительного элемента. Вся измерительная схема является полностью оптической, что является существенным преимуществом по сравнению с электронными измерителями напряжения, т.к. выполняется полная гальваническая изоляция электронного блока обработки и высоковольтной части датчика напряжения.

На данный момент в мире не существует коммерческих образцов оптических датчиков напряжения.

Практическая значимость исследования
В настоящее время ток и напряжение в линиях электропередачи и на подстанциях измеряют с помощью высоковольтных трансформаторов напряжения индуктивного и емкостного типов с вторичными аналоговыми цепями. Принципиальным недостатком этих устройств является наличие гальванической связи между высоковольтными и низковольтными цепями, что ограничивает устойчивость к перегрузкам и аварийным ситуациям. Эти устройства имеют, как правило, ограниченную полосу рабочих частот, и вследствие этого не обеспечивают адекватный анализ качества электроэнергии и корректный учет ее потребления из-за невозможности измерения высоких гармоник и переходных процессов. В большинстве этих устройств в качестве электроизолятора используется трансформаторное масло, что делает их потенциально пожароопасными. Измерительные трансформаторы тока, использующие ферромагнитные сердечники, имеют ограниченную точность и динамический диапазон из-за гистерезиса и насыщения ферромагнетика. Традиционные измерители тока и напряжения имеют сложную конструкцию и большой вес, что создает сложности в их транспортировке, монтаже и обслуживании.

Часть этих ограничений снимается в электронных преобразователях тока и напряжения на основе индуктивных и емкостных делителей. Эти преобразователи имеют цифровой выход, в них отсутствуют ограничения по полосе рабочих частот, и они могут быть сделаны олностью твердотельными. Однако, принципиальный недостаток аналоговых преобразователей – наличие гальванической связи между
высоковольтной и низковольтной частью преобразователя и связанная с этим потенциальная уязвимость чувствительных электронных цепей по отношению к перегрузкам в высоковольтной части устройства – присущ и новому поколению электронных преобразователей. Кроме того, следует отметить, что преобразователи напряжения, основанные на емкостных делителях, чувствительны к внешним условиям.

Этот принципиальный недостаток полностью устраняется в волоконно-оптических датчиках тока и напряжения. Основные особенности волоконно-оптических датчиков – возможность полного исключения проводящих элементов из сенсорной (высоковольтной) части, и абсолютная гальваноразвязка между высоковольтной и низковольтной частями датчика.
Постер

14.578.21.0041_EE.PPT