![Page 1: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/1.jpg)
Разработка методики расчёта параметров элементов
электроэнергетической сети по данным синхронизированных векторных измеренийВыполнили:
Панасецкий Н.А., Наставшев Д.А.
Руководитель работы: к.т.н., Сорокин Д.В.
Москва, 2016
![Page 2: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/2.jpg)
Цель исследования (1)
2
На современном уровне развития электроэнергетики для решения обширного комплекса задач применяется математическое моделирование электроэнергетических систем. Результаты такого моделирования являются в ряде случаев основополагающим фактором при принятии оптимального решения при перспективном развитии энергосистем, а также при управлении и ведении электрических режимов энергосистем.При разработке математических
моделей энергосистем параметры схем замещения электросетевых элементов (в данном случае, линий электропередачи) определяются по справочным или паспортным данным. Эти данные в большинстве случаев определены при использовании ряда допущений. Кроме того, эти данные могут быть некорректными, либо с ошибками перенесены в математическую модель энергосистемы (рис.1). Таким образом, целью исследования является реализация методики определения параметров схемы
замещения линии электропередачи.
Рис.1. Влияние различных факторов на параметры ЛЭП
![Page 3: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/3.jpg)
Определение (уточнение) параметров схем замещения электросетевых элементов возможно за счет применения устройств синхронизированных векторных измерений (УСВИ). УСВИ (рис. 1 и 2) по сравнению с традиционными измерителями обеспечивают возможность получения векторных измерений параметров электрического режима, синхронизированных по времени. Погрешность УСВИ при определении векторных значений в отличие от традиционных устройств существенно ниже.
3
Цель исследования (2)
Внешний вид УСВИ марки ЭНИП-2Структурная схема УСВИ
![Page 4: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/4.jpg)
Полигон Лаборатории интеллектуальных энергосистем представляет собой комплекс программно-аппаратных средств для поддержки решений в электроэнергетике. На Полигоне в том числе развернут программно-аппаратный комплекс для моделирования энергосистем в режиме реального времени OPAL-RT и комплект УСВИ.
4
Цифровой Полигон ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС»
Комплект УСВИ
Симулятор реального времени OPAL-RT
![Page 5: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/5.jpg)
Определены следующие задачи:• Разработка тестовой модели
энергосистемы в Matlab/Simulink;• Выбор и апробация алгоритма
расчета параметров линии электропередачи;
• Отладка передачи данных об измерениях (через OPC-сервер);
• Разработка интерфейса программы;• Исследование влияния
погрешностей измерения, помех и дефектов измерительных приборов.
5
Задачи исследования
Matlab
OPC-сервер
Считывание с помощью OPC client
Обработка в M-function
Определение параметров
линии
Пользовательский ПК
Генератор
OPСwtite
π УСВИ УСВИ
Приёмная система
OPC wtite
![Page 6: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/6.jpg)
Разработка тестовой моделиТестовая модель сети разработана в программном комплексе Matlab/Simulink с использованием библиотеки SimPowerSystems. Верификация схемы произведена с использованием RastrWin.
6
Модель RastrWin
Модель Matlab-Simulink
![Page 7: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Алгоритм №1Данная схема замещения содержит в себе продольное сопротивление и две равные поперечные проводимости . Здесь R, G – вещественные (активные), а X, B − мнимые (реактивные) составляющие комплексных параметров ветвей схемы.
Для данной схемы, по первому закону Кирхгофа, справедливо равенство: ;
Из которого следует что проводимость линии определяется по выражению:;
Продольное сопротивление линии определяется через следующее выражение:;
![Page 8: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/8.jpg)
Алгоритм №2Второй алгоритм базируется на основных уравнениях четырёхполюсника. Пассивный четырехполюсник характеризуется обобщенными коэффициентами A, B, C, D, определяемыми через погонные параметры. Соответствующие расчётные формулы имеют вид:;
Основные уравнения четырехполюсника, записанные относительно начала и конца линии электропередачи :
Решение системы уравнений приводит к расчётным выражениям для определения обобщённых коэффициентов :
.
8
Re( )1 Im(A)arth jarctgRe(A) Re( )BC
l BC
0 0 0 0
00 0 0
;
.
В
В
Z r jx Z
y g jbZ
A D
1 2 2
1 2 2
2 1 1
2 1 1
;;
;.
Ф Ф
Ф
Ф Ф
Ф
U AU BII CU DIU DU BII CU AI
![Page 9: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/9.jpg)
Сопоставление алгоритмовАпробация алгоритмов по определению параметров линий электропередач, представленных в предыдущем разделе произведена с помощью программного математического комплекса Matchad на примере одноцепной воздушной линии напряжением 220 кВ и длинной 100 км выполненной проводом марки АС 400/51. Линия питает нагрузку МВА.
9
В ходе тестирования было установлено, что алгоритмы определения параметров линии одинаково устойчивы к изменению нагрузки линии.В следствие этого первый алгоритм был выбран для дальнейшего рассмотрения, как более простой.
![Page 10: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/10.jpg)
Отладка передачи данных об измерениях через OPC-сервер
Для программного тестирования, было предложен способ передачи данных в написанный код на основе программной технологии OPC (OLE for Process Control). OPC-технология предоставляется в свободном доступе и позволяет производить обмен данными в реальном времени. Данный фактор тестирования немаловажен, так как в дальнейшем предполагается программно-аппаратное тестирование с использованием реальных устройств синхронизированных векторных измерений и передачи данных по протоколу МЭК 61850.
10
![Page 11: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/11.jpg)
Разработка интерфейса программы
Программа определения погонных параметров разрабатывалась как отдельный макрос языка MATLAB (M-function). Был разработан интерфейс программы на базе конструктора GUI, позволяющий пользователю задавать различные погрешности, помехи и дефекты измерительных приборов, производить коммутации в исследуемой ЭЭС. Вместе с вышесказанным интерфейс программы отображает полученные данные расчёта и векторные диаграммы в исследуемой линии.
11
![Page 12: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/12.jpg)
Исследование влияния погрешностей измерения, помех и дефектов
измерительных приборовНа данном слайде представлено влияние погрешностей трансформаторов тока и напряжения на полученные результаты измерения погонных параметров ВЛ (рис.1-2). Из зависимостей получено, что погрешность ТТ вносит значительную погрешность измерения поперечной составляющей линии, а погрешность измерения ТН – продольной.
12Рис.1. Зависимость погрешности определения проводимости от погрешности измерительных
трансформаторов
Рис.2. Зависимость погрешности определения сопротивления от погрешности измерительных
трансформаторов
![Page 13: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Исследование влияния погрешностей измерения, помех и дефектов
измерительных приборовИспытание на влияние смены знака измерения на полученные результаты определения погонных параметров ВЛ. Погрешность в данном случае достигает недопустимых для измерения значений, поэтому необходимо реализовать регистрацию этого конфликта программой для дальнейшей успешной эксплуатации.
![Page 14: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Исследование влияния погрешностей измерения, помех и дефектов
измерительных приборовИспытание на влияние шумовых помех в измерительных приборах на полученные результаты определения погонных параметров ВЛ. При возникновении шума на ТТ в пределах 1% от номинального значения вносится дополнительная погрешность измерения сопротивления в 1%. Для ТН при тех же отклонениях в 1% это значение достигает 20 %.
![Page 15: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/15.jpg)
Из-за неточности фиксирования мгновенных значений параметров ЛЭП, предложен статистический анализ вероятностного распределения значений параметров ЛЭП. Для статистического анализа в программу введена функция, формирующая файл с данными о результатах измерений за время испытания.В ходе двух испытаний шумы включались случайным образом и фигурировали постоянно во вторичных цепях измерительных трансформаторов тока и напряжения.За 50 секунд моделирования сделано 256 выборок значений параметров линии, сформированы графики вероятностного распределения и произведено сравнение усреднённых значений при статистическом анализе с эталонными.При шумовом воздействии статистический анализ показал хорошие результаты при определении реактивных параметров линии: индуктивного сопротивления X и емкостной проводимости B. 15
![Page 16: Разработка методики расчёта параметров элементов сети по данным УСВИ](https://reader038.vdocuments.pub/reader038/viewer/2022102811/5889c0f31a28abca448b4ffd/html5/thumbnails/16.jpg)
Вывод по исследовательской работе
Была реализована методика определения параметров схемы замещения линии электропередачи.При использовании современных измерительных трансформаторов марок ТОГФ-220 и ЗНГ-220 классов точности 0,2S (Линейная погрешность 0.2% и угловая – 0.1 %) , используемый алгоритм в наихудшем случае показал погрешность измерения сопротивления в 16 %. В ходе тестирования выбранного алгоритма были проведены необходимые базовые испытания и предложено решение проблемы влияния помех, тем самым зарекомендовав программный комплекс для формирования в дальнейшем на его базе рабочего прототипа на полигоне интеллектуальных энергосистем ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС».
16