Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ОБРАБОТКА ТЕЛЕИНФОРМАЦИИ ПОДСТАНЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ

Современные электроэнергетические системы (ЭЭС) представляют собой сложные, многосвязные, пространственно разнесенные иерархические объекты, функционирующие в условиях переменности их структуры, параметров и режимов работы при многочисленных внешних и внутренних возмущениях как систематического, так и случайного характера. Это определяет сложность задач управления ими.

В обеспечение надежности на уровне оперативного управления ЭЭС входят следующие задачи [1]: анализ возможных аварийных ситуаций в системе, оценка текущего режима, корректировка схем и режимов системы по условиям надежности, восстановление работы ЭЭС после системных аварий, расчет показателей и обеспечение требуемого уровня безопасности работы системы, расчет включенной составляющей оперативного резерва мощности, определение оптимальных перетоков мощности по линиям электропередачи (ЛЭП) и проверка допустимости разрешения ремонтных заявок. В соответствии с задачами этого уровня управления наибольшее внимание уделяется телеизмерениям (ТИТ) в системообразующих, питающих и транзитных ЛЭП.

На нижестоящем иерархическом уровне (предприятия электрических или распределительных сетей) к перечисленным задачам необходимо добавить контроль нагрузки трансформаторов и поддерживать нормированное напряжение в низковольтной сети потребителя, что обуславливает необходимость получения телеизмерений с обмоток низкого напряжения трансформаторов.

Измерения электрических величин: модулей напряжений и токов, активных и реактивных мощностей - неизбежно содержат ошибки. Ошибки, включающие в себя погрешности измерительных трансформаторов, измерительных, аналого-цифровых преобразователей и наводимых импульсов в линиях связи между измерительными цепями, возникают по всему тракту передачи измерительной информации.

При аварийных режимах в линиях электропередач и первичных обмотках силовых трансформаторов возможен режим предельной нагрузки, поэтому измерительные трансформаторы тока подбираются с завышенным коэффициентом трансформации. В нормальном режиме это приводит к снятию показаний в начале шкалы и увеличению погрешности измерений как трансформаторов тока, так и остальных измерительных устройств. Из-за ограниченности снятия напряжения с основных узлов и основообразующих высоковольтных линий затруднено техническое обслуживание и поверка измерительных трансформаторов.

В случае снятия измерений с обмоток низкой и средней сторон трансформатора измеряемые величины находятся на уровне среднего и выше среднего значения относительно предельной величины. При этом облегчаются условия технического обслуживания измерительных трансформаторов, так как имеется возможность производить коммутацию секционных шин на низких сторонах силовых трансформаторов.

В качестве исходных данных уравнений узловых напряжений (УУН) в форме баланса мощностей при расчете установившегося режима используются активные и реактивные мощности нагрузок и генераторов. В связи с этим для получения результата расчета, близкого к существующему режиму электрической сети, необходимо большое внимание уделять достоверности вышеуказанных параметров. Достоверность этих параметров имеет важное значение и при выходе электроэнергетической системы из аварийного или ремонтного режима.

В последнее время наблюдается тенденция к развитию децентрализованной структуры устройств контролируемых пунктов (КП). Это означает выполнение устройств КП в виде набора территориально распределенных контроллеров с подключением входных измерительных цепей непосредственно к измерительным трансформаторам тока (ТТ) и трансформаторам напряжения (ТН). Таким образом, с каждой ячейки снимается информация о следующих параметрах: напряжения (U), тока (I), активной (P) и реактивной (Q) мощностям, частоты (F), активной (WP) и реактивной (WQ) энергиям, что позволяет использовать эти контроллеры для снятия показаний в целях технического или коммерческого учета. Кроме этого, информация передается с метками времени, а также производится осциллографирование сигнала в случае выхода параметра за уставку. Возможность установки контроллеров непосредственно в ячейках распределительных устройств позволяет добиться существенной экономии кабеля при монтаже вторичных цепей.

Для проверки правильности монтажа вторичных цепей и отдельных измерительных составляющих контроллера для параметров U, I, P, Q одной ячейки справедливо контрольное уравнение:

f.                                     (1)

В случае правильного монтажа измерительного контроллера и выхода за предел невязки f невозможно определить, какой из параметров имеет грубую ошибку, поэтому необходимо ввести избыточный параметр. Им может быть измеренный или рассчитанный при статистическом анализе параметр f. Тогда контрольные уравнения для определения грубой ошибки будут иметь следующий вид:

f (исключение I);

f (исключение U);

f    (исключение P);

f(исключение Q).

Предложенный алгоритм может определить грубую ошибку, возникающую в цифровом преобразователе, но, если взять подстанцию в целом, для сведения баланса необходимо учитывать погрешности ТТ и ТН, классы точности которых могут быть различными.

В качестве примера на рис.1 приведена подстанция с реальными параметрами телеизмерний (табл. 1) на базе вышеуказанных контроллеров.

p

Рисунок 1. Подстанция

Примечание. ВЛ - выключатели линий 110кВ. СВВ - секционный выключатель 110кв. ВВ - выключатель трансформатора по стороне 110кВ. ВС - выключатель трансформатора 35 кВ. ВН - выключатель трансформатора 10 кВ.

Таблица 1. Параметры телеизмерений

Наим.

параметра

ВЛ1

ВЛ2

ВЛ3

ВЛ4

ВВ1

ВС1

ВН1

СВВ

ВЛ5

ВЛ6

ВЛ7

ВВ2

ВС2

ВН2

P  мВт.

0,95

-14,9

0

-6,09

3,35

0

3,6

16,3

13,4

-14,1

0,91

15,8

10,9

4,81

Q  мВар.

2,03

-11,3

0

-1,58

1,8

0

2,14

8,3

9,08

-10,1

0,07

9,4

5,8

2,19

U  кВ.

119,1

119,3

119,2

119,3

119,2

36,3

10,4

119,2

119,2

119,2

119,1

118,5

36,3

10,3

I  А.

12,5

90,8

0

33,2

18,5

0

231

88,9

78,8

84,2

4,87

80,9

196,2

295,8

Для схемы (рис.1) определяются приведенные к высокой стороне мощности средних и низких обмоток силового трансформатора:

f                  (2);

f           (3)

где: f - потери активной мощности в средней, низкой и высокой обмотках трансформатора,

f - потери реактивной мощности в средней, низкой и высокой обмотках трансформатора,

f;

f;

f;

f;

f;

f,

где: f - активные и реактивные сопротивления средней, низкой и высокой обмоток  трансформатора,

f- напряжение на высокой стороне трансформатора,

f- потери активной мощности в режиме холостого хода,

f- номинальная мощность трансформатора.

Мощности на высокой стороне трансформатора:

f;

f,

Далее определяются относительные погрешности телеизмерений для каждого присоединения. Для этого за абсолютную погрешность Δ принимается величина  из соотношения (1). Тогда относительная погрешность [2]:

f,

где: Δ - абсолютная погрешность;

f-действительное значение измеряемой величины.

Так как у нас имеются два косвенных значения измеряемых величин: f и f, то в качестве действительного выберем наименьшее значение из них.

Умножив δ на 100, получается процентное значение погрешности и составляется табл. 2.

Таблица 2. Относительная погрешность показаний измерительных контроллеров

Наим.

параметра

ВЛ1

ВЛ2

ВЛ3

ВЛ4

ВВ1

ВС1

ВН1

СВВ

ВЛ5

ВЛ6

ВЛ7

ВВ2

ВС2

ВН2

S пред.

76

114

38

76

38

18

17

76

76

114

38

38

18

17

S1   мВА

2,24

18,7

-

6,29

3.8

-

4,19

18,29

16,19

17,34

0,913

18,4

12,35

5,285

S2  мВА

2,58

18,8

-

6,86

3.82

-

4,16

18,35

16,27

17,38

1,005

16,6

12,34

5,277

δs   %

15

0,33

-

9

0,43

-

0.65

0,34

0.51

0,23

10,1

10,7

0,09

0.15

Как видно из табл.2, погрешность показаний тем больше, чем больше соотношение  предельного значения параметра к измеренной величине, за исключением параметра ВВ2, что говорит о неисправности этого преобразователя.

Исходя из вышеизложенного материала и имея класс точности измерительных ТТ и ТН (табл.3), можно определить среднеквадратические отклонения от измеряемых величин при нормальном законе распределения:

f,

где: f - измеренное значение параметра;

f - класс точности трансформатора тока;

f - класс точности трансформатора напряжения.

Среднеквадратичное отклонение для напряжения 110 кВ первой и второй секции соответственно будет равно:

f;  

f ,

где: Кк - класс точности измерительного контроллера.

На следующем шаге определим контрольные уравнения для полного баланса мощностей на подстанции:

Таблица 3. Класс точности ТТ, ТН  и среднеквадратичное отклонение от измеряемой величины присоединений.

Наим.

параметра

ВЛ1

ВЛ2

ВЛ3

ВЛ4

ВВ1

ВС1

ВН1

СВВ

ВЛ5

ВЛ6

ВЛ7

ВВ2

ВС2

ВН2

KTT

0,2

3

3

0,2

3

0,5

0,5

3

0,2

3

0,2

3

0,5

0,5

KTH

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

F

0,001

0,208

0

0,03

0,011

0

0.001

0,249

0,011

0,184

0,0008

0,493

0,0045

0,001

F

0,006

0,12

0

0,002

0,003

0

0,0004

0.065

0,0057

0,095

0

0,174

0,0012

0,0002


F       (4)

F    (5)

F           (6)

F            (7)

F           (8)

F        (9)

F                     (10)

 f                      (11)

f,  f                (12)

При решении задачи оценивания состояния можно применить апостериорный анализ с использованием контрольных уравнений [3], для чего необходимо минимизировать функцию:

f                         (13)

при ограничениях: f,

где: f- измеренные значения;

у - расчетные значения;

Ry - матрица весовых коэффициентов.

Тогда для вышеприведенного случая матрица fбудет иметь вид:


f

Матрица весовых коэффициентов: f


При минимизации функции (13) получается результат (табл.4)полностью сбалансированного режима подстанции.

Таблица 4. Сравнительная таблица измеренных и расчетных параметров.

Наим. параметра

ВЛ1

ВЛ2

ВЛ3

ВЛ4

ВВ1

ВС1

ВН1

СВВ

ВЛ5

ВЛ6

ВЛ7

ВВ2

ВС2

ВН2

P изм мВт.

0,95

-14,9

0

-6,09

3,35

0

3,6

16,3

13,45

-14,1

0,91

15,8

10,9

4,81

P расч мВт.

0,95

-14,8

0

-6,08

3,63

0

3,56

16,32

13,46

-13,9

0,91

15,8

10,9

4,81

Q изм мВар.

2,03

-11,3

0

-1,58

1,8

0

2,14

8,3

9,08

-10,1

0,07

9,4

5,8

2,19

Q расч мВар.

2,04

-11,1

0

-1,58

2,36

0

1,37

8,29

9,11

-9,3

0,07

8,48

5,8

2,19

Подставив расчетные значения мощностей средней и низкой сторон трансформатора в уравнения (2) и (3) для определения приведенных мощностей и сравнив с расчетной мощностью высокой стороны, можно сделать вывод о правильности расчетов.

Таким образом, приведенный метод расчета позволяет произвести оценивание состояния отдельной подстанции с учетом погрешностей, вносимых измерительными трансформаторами тока и напряжения, а также остальными измерительными устройствами.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнергетике. Под общей редакцией Ю.Н. Руденко и В.А. Семенова. Москва 2000.
  2. Задачи и примеры расчетов по электроизмерительной технике.
  3. Р.М. Демидова-Панферова, В.Н. Малиновский, Ю.С. Солодов. М. Энергоатомиздат, 1990.
  4. Обнаружение грубых ошибок телеизмерений в электроэнергетических системах. А.З. Гамм И.Н. Колосок Новосибирск "НАУКА" 2000.

Библиографическая ссылка

Ярцев С.Д. ОБРАБОТКА ТЕЛЕИНФОРМАЦИИ ПОДСТАНЦИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВЕСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ // Фундаментальные исследования. – 2006. – № 9. – С. 83-87;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=5354 (дата обращения: 14.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074