Главная » 2014 » Июнь » 20 » Скачать Совершенствование методов и средств мониторинга гололедообразования на линиях электропередачи. Дьяков, Федор Александрович бесплатно
3:56 PM
Скачать Совершенствование методов и средств мониторинга гололедообразования на линиях электропередачи. Дьяков, Федор Александрович бесплатно
Совершенствование методов и средств мониторинга гололедообразования на линиях электропередачи
Диссертация
Автор: Дьяков, Федор Александрович
Название: Совершенствование методов и средств мониторинга гололедообразования на линиях электропередачи
Справка: Дьяков, Федор Александрович. Совершенствование методов и средств мониторинга гололедообразования на линиях электропередачи : диссертация кандидата технических наук : 05.14.02 / Дьяков Федор Александрович; [Место защиты: Сев.-Кавказ. гос. техн. ун-т] - Ставрополь, 2009 - Количество страниц: 195 с. ил. Ставрополь, 2009 195 c. :
Объем: 195 стр.
Информация: Ставрополь, 2009
Содержание:
Введение
Глава 1 Анализ существующих методов и средств мониторинга гололедообразования на проводах воздушных линий электропередачи
11 Физика процесса образования гололеда на проводах В Л
12 Негативные последствия ГИО и мероприятия по обеспечению надежной работы ВЛ в гололедных районах
13 Принципы действия и конструкции датчиков и приборов для определения начала, интенсивности и мест гололедообразования на ВЛ
14 Автоматизированные информационные системы контроля гололедной нагрузки
15 Особенности моделирования режимов и оперативного определения потерь на корону в В Л 330-750 кВ по измеряемым по концам линии параметрам режима
Выводы по главе 1
Глава 2 Исследование взаимосвязи удельных потерь мощности на корону и емкостной проводимости ВЛ 330 кВ с интенсивностью ГИО на проводах
21 Постановка задачи исследований
22 Разработка алгоритма расчета удельных потерь мощности на корону и удельной емкостной проводимости на основе данных АИИС КУЭ и ОИУК
23 Исследование возможности оперативного определения потерь на корону по данным системы учета электроэнергии в голове линии 330 кВ, работающей в режиме холостого хода
24 Исследование возможности оперативного определения потерь на корону по данным систем учета электроэнергии, установленных по концам линии 330 кВ
25 Исследование взаимосвязи механической нагрузки, фиксируемой АИСКГН, и удельных потерь на корону и емкостной проводимости для ВЛ-330-30 в периоды интенсивного гололедообразования
26 Исследование взаимосвязи механической нагрузки, фиксируемой АИСКГН, и удельных потерь на корону и емкостной проводимости для ВЛ-330-26/27 в периоды интенсивного гололедообразования
27 Исследование изменения удельных потерь на корону и емкостной проводимости ВЛ-330-26/27 во время дождя
28 Выводы по главе 2
Глава 3 Повышение точности оперативного определения составляющих потерь электроэнергии в ЛЭП СВН по разности измеряемых потоков электроэнергии по концам линии
31 Постановка задачи
32 Исследование погрешности определения суммарных потерь электроэнергии в линии по разности измеренных потоков электроэнергии по концам линии
33 Исследование погрешности определения потерь электроэнергии на корону по разности измеренных потоков электроэнергии по концам линии
34 Применение обратной Ш-образной схемы замещения для повышения точности моделирования режимов ЛЭП СВН
35 Алгоритмические способы компенсации погрешностей систем учета электроэнергии
36 Разработка устройства размагничивания трансформаторов тока на основе создания остаточных колебаний
37 Выводы по главе 3
Глава 4 Опыт разработки, внедрения и совершенствования систем мониторинга гололедообразования на проводах BJI в Ставропольэнерго и МЭС Юга
41 Комплексный подход к борьбе с гололедными нагрузками в ОАО Ставропольэнерго
42 Опыт внедрения и развития АИСКГН в МЭС Юга
43 Опыт интеграции АИИС в Ставропольэнерго и разработка концепции интеграции АИИС КУЭ, ОИУК, АИСКГН, ГИС и других АИИС
44 Выводы по главе 4
Введение:
Актуальность работы. В районах с интенсивным гололедообразованием обеспечение надежного электроснабжения требует своевременного решения комплекса взаимосвязанных задач, направленных на выявление процесса начала образования по проводах и грозозащитных тросах воздушных линий (BJI) гололедно - изморозевых отложений (ГИО), обеспечение достоверного мониторинга изменения механических нагрузок во время гололедообразования и принятия мер по борьбе с ГИО на BJL
Наибольшее распространение как в России, так и за рубежом, для решения задачи мониторинга гололедообразования на BJI в настоящее время получили автоматизированные информационные системы контроля гололедной нагрузки (АИСКГН), использующие датчики механической нагрузки, устанавливаемые на опорах контролируемых линий. Из-за высокой стоимости этих систем датчики АИСКГН выборочно устанавливаются только на отдельных опорах, что не позволяет осуществлять мониторинг гололедообразования по всем пролетам ВЛ и может приводить к тяжелым авариям при возникновении значительной гололедно-ветровой нагрузки. Таким образом, задача совершенствования методов и средств, направленных на снижение затрат мониторинга гололедообразования по всей длине BJI, является для гололедных районов весьма актуальной.
Интенсивное внедрение в электрических сетях современных автоматизированных информационно-измерительных систем (АИИС): оперативно-информационных управляющих комплексов (ОИУК), АИИС контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ), микропроцессорных счетчиков электроэнергии (МПСЭ), WAMS/WACS технологии на базе устройств измерения фазы (PMU-устройства), географических информационных систем (ГИС), позволяет разработать новые подходы мониторинга и прогнозирования ГИО, основанные на косвенных способах определения величины механической нагрузки на BJI на базе вычисления текущих значений электрических параметров схемы замещения линии, что не требует существенных дополнительных затрат.
Проблемам обеспечения надежной работы сетей в районах с интенсивным гололедообразованием посвящены исследования как отдельных организаций: ВНИИЭ, НИИПТ, ЭНИН, ОРГРЭС, МЭИ - ТУ, ЮрГТУ - НПИ, Башкирэнерго, Волгоградэнерго, Сахалинэнерго и др., так и многих ученых: Башкевич В.Я., Бургсдорфа В.В. Дьякова А.Ф., Засыпкина А.С., Левченко И.И., Никифорова Г.П., Сацук Е.И. и др. Работы этих ученых внесли значительный вклад в развитие теории и практики повышения надежности работы электрических сетей в условиях гололедообразования. Вопросам изучения влияния погодных условий на параметры схем замещения линий электропередач- (ЛЭП) сверхвысокого напряжения (СВН) уделено значительное внимание в работах Александрова Г.Н., Баламетова А.Б., Железко Ю.С., Попкова В.И., Левитова В.И., Пик Ф.В., Тамазова А.И., Тиходеева Н.Н., и др. Не смотря на достаточно глубокую проработку этих вопросов в отдельности, методы мониторинга голодообразования на ЛЭП на базе вычисления текущих значений электрических параметров схемы замещения в известной литературе не рассматривались и требуют своего обоснования и развития.
Цель работы заключается в разработке и совершенствовании методов и средств обнаружения и мониторинга ГИО на проводах ВЛ на базе интеграции информации из АИИС КУЭ, ОИУК. АИСКГН, ГИС, PMU-устройств, метеорологических станций и снижения за счет этого ущербов от аварий, связанных с ГИО.
Объектом исследования являются воздушные линии электропередачи и системы мониторинга ГИО на проводах ВЛ.
Предметом исследования являются методы и средства обнаружения и мониторинга ГИО на проводах ВЛ.
Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих основных частных научных задач:
1. Систематизация существующих методов и средств мониторинга гололедообразования на BJI и обоснование основных направлений их совершенствования.
2. Разработка методики и алгоритма оперативного расчета составляющих потерь электроэнергии в ЛЭП на основе измеренных потоков активной и реактивной энергии по концам линии с учетом всей имеющейся в АИИС КУЭ, ОИУК, ГИС и других АИИС информации.
3. Экспериментальное исследование взаимосвязи интенсивности механической нагрузки на провода BJI при наличии ГИО с удельными потерями на корону и емкостной проводимостью линии.
4. Исследование погрешностей оперативного расчета составляющих потерь электроэнергии в ЛЭП на основе измеренных потоков активной и реактивной энергии по концам линии и разработка рекомендаций по их снижению.
Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы теоретического и эмпирического познания. На теоретическом уровне это методы расчетов электрических цепей, установивших режимов, потерь электроэнергии, теории погрешностей, алгоритмов, математического программирования. На эмпирическом уровне использовались методы статистической обработки измеряемых параметров и корреляционного анализа.
Научная новизна:
1. Разработаны методика и безытерационный алгоритм оперативного расчета потерь электроэнергии на корону в ВЛ по разности измеряемых по концам линии потоков активной и реактивной энергий на базе Т- и обратной Ш-образной схем замещения линии и комплексного учета информации из АИИС КУЭ, АИСКГН, ОИУК, ГИС и от метеорологических станций.
2. Определены численные значения потерь на корону для двух ВЛ 330 кВ МЭС Юга, проходящих по особо гололедным районам Северного Кавказа и выполнен анализ их изменения в годовом разрезе, а также выявлен характер изменения удельной величины этих потерь при дожде и ГИО:
3. Показана возможность и целесообразность использования для мониторинга и прогнозирования интенсивности роста ГИО- на ВЛ СВН значений оперативно- рассчитываемых удельных потерь на корону и емкостной проводимости ЛИНИЙ:
4. Выведены формулы и построены графические зависимости для определения погрешностей; расчета суммарных потерь в ЛЭП и их структурных составляющих по разности измеряемых по концам линии потоков активной и реактивной энергий.
5. Разработаны методики и алгоритмы повышения точности оперативного расчета потерь электроэнергии на корону в ЛЭП и ее емкостной проводимости , за счет исключения систематических составляющих погрешностей трансформаторов тока ('IT) и напряжения, моделирования линии обратной Ш-образной схемой замещения, снижения остаточной намагниченности магнитопроводов трансформаторов тока.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
1. Разработанные алгоритм мониторинга и прогнозирования ГИО на ВЛ СВН на основе оперативно рассчитываемых удельных потерь на корону и емкостной проводимости линии позволяет минимизировать затраты на создание систем мониторинга и прогнозирования гололедообразования.
2. Разработанные методика; и алгоритм оперативного расчета составляющих потерь электроэнергии в ЛЭП по разности измеряемых по концам, линии потоков активной и реактивной энергий могут быть использованы в комплексах программ для оптимизации текущих режимов электрических сетей с целью снижения потерь электроэнергии.
3. Разработанные методики и алгоритмы «компенсации» систематических составляющих погрешностей в микропроцессорных счетчиках электроэнергии позволяют повысить точность имеющихся систем учета электроэнергии.
4. Разработанные подходы, методики и алгоритмы внедрены или находятся в стадии внедрения в программных комплексах и АИИС, используемых в филиале ОАО «МРСК Северного Кавказа» «Ставропольэнерго» и филиале ОАО «ФСК ЕЭС» МЭС Юга, и практической деятельности данных организаций.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 9 конференциях и семинарах, в том числе: на III и IV международных научно-практических электроэнергетических семинарах («Вопросы проектирования, строительства и эксплуатации BJI, с учетом перспективы повышения надежности их- работы на современном этапе», Москва, ИК ЭЭС СНГ, 2007 г. и «Современное состояние вопросов эксплуатации, проектирования и строительства ВЛ», Москва, ИК ЭЭС СНГ, 2008 г.), V научно-техническом семинаре «Нормирование и снижение потерь электрической энергии в, электрических сетях», Москва, ВНИИЭ, 2007 г.; I, VIII, XI, XII региональных научно-технических конференциях «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», Ставрополь, СевКавГТУ, 1998, 2004, 2007 и 2008 г.г.; XXVI и XXVIII научно-технических конференциях по результатам работы ППС, аспирантов и студентов Северо-Кавказского государственного технического университета за 2006 и 2008 г.г., Ставрополь, СевКавГТУ, 2007 и 2009 г.г.
Публикации. По содержанию и результатам диссертационной работы опубликовано 18 печатных работ, 5 из них в изданиях, рекомендованных ВАК.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Методика и безытерационный алгоритм оперативного расчета потерь на корону в ВЛ на базе Т- и обратной Ш-образной схем замещения линии и комплексного учета информации из АИИС КУЭ, ОИУК, АИСКГН,
ГИС и от метеорологических станций.
2. Результаты экспериментальных исследований потерь на корону для двух BJ1 330 кВ МЭС Юга, проходящих по особо гололедным районам Северного Кавказа.
3. Способ мониторинга и прогнозирования гололедных образований на BJI на основе анализа оперативно рассчитываемых значений потерь на корону и емкостной проводимости линии.
4. Формулы и графические зависимости для определения погрешностей расчета суммарных потерь в ЛЭП и их структурных составляющих по разности измеряемых по концам линии потоков активной и реактивной мощности.
5. Методики повышения точности повышения точности оперативного расчета потерь электроэнергии на корону в ЛЭП за счет алгоритмических способов исключения систематических составляющих погрешностей систем учета электроэнергии, моделирования линии обратной Ш-образной схемой замещения, снижения остаточной намагниченности магнитопроводов трансформаторов тока.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 195 страниц, иллюстрирован 42 рисунками, содержит 21 таблицу. Список литературы включает 129 наименований.