Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0078

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0078
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московской области "Университет "Дубна"
Название доклада
Разработка интеллектуальной релейной защиты с характеристиками, не зависящими от режимов работы активно - адаптивной электрической сети
Докладчик
Крюков Юрий Алексеевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
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.

Задача проекта – разработка устройства интеллектуальной релейной защиты для активно-адаптивных электрических сетей в сочетании с быстродействующим автоматическим вводом резерва.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность работы обусловлена интенсивным развитием активно-адаптивных сетей и необходимостью обеспечения их эффективными средствами релейной защиты. Существующие системы релейной защиты рассчитаны на работу в традиционных электрических сетях с неизменной конфигурацией и параметрами элементов, поэтому их использование в активно-адаптивных сетях нерационально и не всегда является возможным. Поэтому требуется создание и исследование новых систем интеллектуальной релейной защиты, способных эффективно работать в активно-адаптивных сетях.

Разработанные в рамках данного проекта схемотехнические и конструктивные решения в области структуры интеллектуальной релейной защиты электрической сети и быстродействующего привода БАВР характеризуются научной новизной. По результатам исследований подготовлены и поданы в ФИПС две заявки на полезную модель.
Описание исследования

Анализ работы активно-адаптивной сети и определение ее режимных параметров выполнялись при помощи имитационного моделирования сети в Matlab Simulink. Это обеспечило возможность исследования процессов, протекающих как в первичных силовых цепях, так и в схемах релейной защиты и автоматики. Использование Matlab Simulink позволило объединить в одной модели активно-адаптивную электрическую сеть и систему релейной защиты и автоматики, на основе чего была проверена работоспособность алгоритмов релейной защиты, а также определены уставки срабатывания релейной защиты.

Макет интеллектуальной релейной защиты был выполнен из современных высококачественных комплектующих (конструкционные элементы Rittal, промышленная панель оператора Weintek MT8071iE) с высокой степенью унификации. Поскольку размер защищаемой сети, а следовательно, количество обрабатываемых сигналов о ее режиме и положении выключателей может быть различным, устройство имеет модульную конструкцию. Каждый модуль оформлен в виде отдельной печатной платы, а объединение их производится при помощи кросс-платы, как в промышленных терминалах релейной защиты. К платам входных аналоговых сигналов подключаются измерительные цепи от трансформаторов тока и напряжения. Плата дискретных сигналов и обработки информации принимает дискретные сигналы о положении выключателей и управляет ими, реализуя заложенные в микроконтроллер алгоритмы релейной защиты и автоматики. Использование современных микроконтроллеров серии STM32 обеспечивает достаточный объем памяти для хранения программы работы и необходимое быстродействие при обработке всех сигналов от сети. Программное обеспечение макета интеллектуальной релейной защиты разработано на языке С с применением современной среды программирования Keil.

Для экспериментальной проверки работоспособности макета интеллектуальной релейной защиты был спроектирован и собран стенд, представляющий собой физическую модель электрической сети. В ней реализованы два участка электрической сети с номинальными напряжениями 110 и 6 кВ, соединенные двумя трансформаторами. Набор трансформаторов тока и напряжения обеспечивает измерение режимных параметров во всех точках сети, где это необходимо. Использование физической модели обеспечивает формирование токов и напряжений, соответствующих различным режимам работы электрической сети, в реальном масштабе времени, что дает возможность полноценной проверки аппаратной части релейной защиты и заложенных в макет алгоритмов.

Результаты исследования

Основные результаты выполнения проекта:

Разработаны алгоритмы релейной защиты для активно-адаптивных электрических сетей, синтезирована функциональная структура системы взаимодействия алгоритмов моделирования релейной защиты. Разработана эскизная конструкторская документация и изготовлен макет интеллектуальной релейной защиты, разработано его программное обеспечение. Выполнен расчет рабочих параметров интеллектуальной релейной защиты и БАВР для модельной электрической сети, разработаны схемотехнические и конструктивные решения по созданию БАВР. На основе реальных осциллограмм выполнен анализ аварийных режимов функционирования подстанций, выявлены их характерные признаки. Синтезированы алгоритмы функционирования устройства релейной защиты на основе БАВР с использованием быстродействующего привода. Разработана и изготовлена технологическая оснастка для изготовления и сборки механизма привода БАВР, изготовлен механизм привода БАВР. Изготовлен макет быстродействующего привода устройства БАВР. Разработаны программы и методики исследовательских испытаний созданного оборудования и алгоритмов. Разработана эскизная конструкторская документация и изготовлен стенд для проведения исследовательских испытаний макета устройства релейной защиты и БАВР, который обеспечивает физическое моделирование электрической сети в реальном времени и имитацию всех необходимых режимов работы.

По данным моделирования, время срабатывания релейной защиты составит не более 30 мс при всех видах коротких замыканий, время срабатывания БАВР – также не более 30 мс. Время срабатывания релейной защиты находится на уровне ведущих мировых производителей устройств релейной защиты. Быстродействие разрабатываемого привода БАВР превосходит показатели ведущих отечественных и зарубежных производителей (АВВ, Таврида Электрик, Siemens).

 

 

Практическая значимость исследования
Разрабатываемое устройство интеллектуальной релейной защиты обеспечит быструю автоматическую ликвидацию аварийных режимов активно-адаптивных сетей, уменьшит время существования аварийных режимов и объем повреждений, что сократит стоимость ремонтно-восстановительных работ.
Внедрение БАВР позволит добиться минимального времени перерыва питания при авариях в электрической сети, что повысит надежность работы двигательной нагрузки, гарантирует сохранение технологических процессов на предприятиях при перерывах питания и увеличит срок службы электродвигателей.
Результаты выполнения проекта могут быть внедрены в активно-адаптивных электрических сетях класса напряжения 6 кВ и выше, а также на промышленных предприятиях с непрерывным технологическим циклом производства.
Потенциальными потребителями результатов проекта являются промышленные предприятия с непрерывным технологическим циклом производства, Федеральная и региональные сетевые компании.
Постер

Poster_RZA_0078.ppt