Разработка и исследование методов локации коротких замыканий на линиях электропередачи сверхвысокого напряжения с использованием параметрической идентификации и синхронизированных векторных измерений

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-79-00122

НазваниеРазработка и исследование методов локации коротких замыканий на линиях электропередачи сверхвысокого напряжения с использованием параметрической идентификации и синхронизированных векторных измерений

Руководитель Яблоков Андрей Анатольевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" , Ивановская обл

Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-305 - Физические аспекты получения, преобразования и передачи электроэнергии

Ключевые слова определение места повреждения, синхронизированные векторные измерения, параметры аварийного режима, моделирование в режиме реального времени, физико-математическое моделирование

Код ГРНТИ44.29.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Повреждения на линиях электропередачи (ЛЭП) являются основной причиной нарушения электроснабжения потребителей, при этом величина экономического ущерба напрямую связана с временем, необходимым для поиска точного места повреждения. Воздушные ЛЭП являются наиболее повреждаемым элементом электроэнергетической системы (ЭЭС) – на них приходится примерно 85 % от всех повреждений в ЭЭС [1]. В отдельных случаях время поиска составляет от 5-6 часов до нескольких суток [2, 3]. Особенно критично этот вопрос стоит для протяженных магистральных ЛЭП (330 кВ и выше), для которых длительный аварийный перерыв транзита мощности может спровоцировать крупную системную аварию. Существующие на сегодняшний день методы определения места повреждения (ОМП) зачастую не удовлетворяют требованию необходимой точности из-за неучета изменения погонных параметров ЛЭП, насыщения трансформаторов тока при коротком замыкании (КЗ), сопровождающимся апериодической составляющей, и др. факторов. Погрешности наиболее распространенных устройств параметрического ОМП (использующего в алгоритме соотношения измеренных токов и напряжений ЛЭП) составляют до 20 % от длины ЛЭП [4]. Погрешность ОМП, обусловленная разностью паспортных (проектных) и реальных параметров ЛЭП, доходит до 6-7 % [5]. Исследования авторского коллектива показывают, что погрешность устройств ОМП из-за насыщения магнитопровода трансформатора тока может достигать 15 % [6]. Заявляемая на конкурс работа посвящена совершенствованию методов ОМП на высоковольтных воздушных линиях электропередачи сверхвысокого напряжения (СВН) с применением данных, получаемых от устройств синхронизированных векторных измерений (СВИ). В перспективе результаты исследования позволят уменьшить финансовые и временные затраты, обусловленные поиском точки КЗ по трассе ЛЭП и дальнейшим устранением повреждения, что актуально как для компании-собственника, обслуживающей протяженные линии электропередачи (ПАО «Россети»), так и для устойчивой работы энергосистемы в целом. Катализирующим фактором для проведения исследования стало стремительное развитие и повсеместное применение технологий, связанных с увеличением вычислительной мощности единичных устройств, а также последовавшее за этим появление новых методов цифровой обработки сигналов, автоматической обработки больших объемов данных и машинного обучения. Кроме того, развитие общемировых систем точного времени (ГЛОНАСС, GPS), а также применение цифровых информационных каналов связи позволили начать внедрение и применение СВИ напряжений и токов. Принятие концепции «Цифровая трансформация 2030» и внедрение стандарта IEC 61850 расширяют применение цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения с нетрадиционными первичными преобразователями, имеющими улучшенные технические характеристики (не искажают форму кривой тока при коротком замыкании, имеют широкий частотный диапазон измерения и т.д.) по сравнению с электромагнитными трансформаторами. Все эти новые технологии (СВИ, цифровые трансформаторы, обработка больших объемов данных, машинное обучение и др.) обуславливают необходимость проведения многофакторных исследований потенциала повышения точности ОМП, а также разработки новых, более точных методов ОМП, тем более что обзор имеющихся решений в области ОМП показывает, что подавляющее большинство применяемых устройств основаны на принципах, заложенных еще в предыдущем столетии, когда не было возможности использовать цифровые терминалы защиты и автоматики, данные СВИ и самообучаемые системы. Научную новизну проводимых исследований отражают следующие положения: – комплексное сравнительное исследование (с применением физико-математического моделирования) нескольких десятков известных выражений для ОМП на ЛЭП СВН по параметрам аварийного режима, требующих различные информационные параметры (токи и напряжения) о КЗ, измеренные с одной/двух сторон ЛЭП; – полномасштабный анализ полных погрешностей УСВИ классов «P» и «M» при КЗ на ЛЭП СВН с соответствующими выводами о возможности применения СВИ в задачах ОМП на ЛЭП 330 кВ и выше; – разработка, верификация и сравнительное тестирование принципиально нового метода ОМП, учитывающего в качестве неизвестных не только расстояние до точки КЗ, но также и параметры ЛЭП; – исследование возможности компенсации погрешностей измерений, восстановления аварийных информационных параметров тока и напряжения и, соответственно, уменьшения за счет этого результирующей погрешности ОМП на ЛЭП СВН. Литература: [1] Ankamma Rao J, Gebreegziabher Hagos Comparison of Accuracy of various Impedance Based Fault Location Algorithms on Power Transmission Line. International Journal of Science and Research (ISR), Volume 4 Issue 3, March 2015. Paper ID: SUB152473. [2] Обалин М.Д. Применение имитационного моделирования для адаптации алгоритмов определения места повреждения линий электропередачи по параметрам аварийного режима. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, спец. 05.09.03. Нижний Новгород, 2016. [3] СТО 56947007-29.240.55.224 Методические указания по определению мест повреждений ВЛ напряжением 110 кВ и выше. [4] Козлов В.Н., Бычков Ю.В., Ермаков К.И. О точности современных устройств ОМП // Релейная защита и автоматизация. 2016 № 1 С. 43-47. [5] Al-Mohammed A. H., Abido M. A. Fault Location Based on Synchronized Measurements: A Comprehensive Survey // Hindawi Publishing Corporation The Scientific World Journal, Volume 2014, Article ID 845307, 10 pages. http://dx.doi.org/10.1155/2014/845307. [6] Yablokov A., Filatova G., Timofeev A. Research of methods for fault location determination using signals from digital current and voltage transformers // Proceedings - 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2018, 2018.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ