close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Параметрическая идентификация линий электропередачи на основе синхронизированных векторных измерений.

код для вставкиСкачать
Энергетика
Гаусса, используемого при преобразовании матриц потенциальных коэффициентов  в матрицу емкостных коэффициентов .
Таблица 3
Результаты ручного расчета емкостей (Ф/км)
-13
-12
-13
6,093∙10
1,329∙10
6,498∙10
2,937∙10
-12
1,223∙10
-12
4,633∙10
-13
1,223∙10
-12
3,147∙10
-12
1,351∙10
-12
6,498∙10
-13
5,204∙10
-13
5,654∙10
-13
6,093∙10
-13
1,351∙10
-12
3,544∙10
-12
4,633∙10
-13
5,654∙10
-13
1,111∙10
-12
1,329∙10
-12
6,498∙10
-13
4,633∙10
-13
2,967∙10
-12
1,223∙10
-12
6,093∙10
-13
6,498∙10
-13
5,204∙10
-13
5,654∙10
-13
1,223∙10
-12
3,147∙10
-12
1,351∙10
-12
4,633∙10
-13
5,654∙10
-13
1,111∙10
-12
6,093∙10
-13
1,351∙10
-12
3,544∙10
-12
Выводы
Созданная программа расчета параметров ВЛ в фазных координатах позволяет ускорить расчеты и далее
использовать данные параметры, представленные в удобной форме (расчет напряженности электромагнитного
поля, наведенных напряжений, коротких замыканий, несимметричных режимов).
Статья поступила 17.02.2014 г.
Библиографический список
1. Диагностика состояния воздушных линий электропередачи 10–110 кВ в нормальных и аварийных режимах: учеб. пособие
/ Висящев А.Н. [и др.]; отв. ред. А.Н. Висящев. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2012. 270 с.
2. Мисриханов М.Ш. Особенности моделирования ЛЭП для расчета наведенных напряжений // Повышение эффективности
работы энергосистем: сб. науч. тр. М.: Энергоатомиздат, 2002. Вып. 5. С. 176–194.
3. Муссонов Г.П., Снопкова Н.Ю. Результаты исследования наведённых напряжений на воздушных линиях электропередачи Иркутской области // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. Вып. 11. С. 293 –300.
4. Якубович М.В. Исследование наведенных напряжений на отключенных воздушных линиях, находящихся в зоне влияния
разветвленной высоковольтной сети: дис. …канд. техн. наук 05.14.12. СПб.: СПГТУ, 2007. 12 с.
УДК 621.311: 621.331
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НА ОСНОВЕ
СИНХРОНИЗИРОВАННЫХ ВЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
© М.С. Шульгин1, В.В. Федчишин2, А.С. Жданов3
Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Для повышения точности расчётов метода параметрической идентификации линий электропередачи предлагается использование метода наименьших квадратов как инструмента для обобщения измерений режимных параметров электроэнергетической системы, выполненных с помощью технологий PMU-WAMS. Работа производилась в рамках плана научных исследований по направлению «Интеллектуальные сети (Smart Grid) для эффективной энергетической системы будущего». Договор № 11.G34.31.0044 от 27.10.2011.
Ил. 5. Табл. 2. Библиогр. 22 назв.
Ключевые слова: линии электропередачи; параметрическая идентификация; фазные координаты; технологии PMU-WAMS.
PARAMETRIC IDENTIFICATION OF POWER LINES BASED ON SYNCHRONIZED PHASOR MEASUREMENTS
M.S. Shulgin, V.V. Fedchishin, A.S. Zhdanov
Irkutsk State Technical University
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
___________________________
1
Шульгин Максим Сергеевич, кандидат технических наук, тел.: 89149436658, e-mail: shulginms@gmail.com
Shulgin Maxim, Candidate of technical sciences, tel.: +79149436658, e-mail: shulginms@gmail.com
2
Федчишин Вадим Валентинович, кандидат технических наук, доцент, директор института энергетики, заведующий кафедрой
электрических станций, сетей и систем, тел.: (3952) 405125, e-mail: fedchishin@istu.edu
Fedchishin Vadim, Candidate of technical sciences, Associate Professor, Director of the Institute of Power Engineering, Head of the
Department of Electric Power Plants, Networks and Systems, tel.: +7(3952)405125, e-mail: fedchishin@istu.edu
3
Жданов Алексей Спиридонович, кандидат технических наук, профессор кафедры электрических станций, сетей и систем,
тел.: 89148935550, e-mail: es@istu.edu
Zhdanov Aleksei, Candidate of technical sciences, Professor of the Department of Electric Power Plants, Networks and Systems, tel.:
+79148935550, e-mail: es@istu.edu
154
ВЕСТНИК ИрГТУ №4 (87) 2014
Энергетика
To improve calculation accuracy of the method of parametric identification of high-voltage power lines it is proposed to
use a least-squares procedure as a generalization tool of power grid operating parameters measurements. The last are
performed using PMU-WAMS technologies. This research has been carried out in accordance with the plan of scientific
researches in the direction of "Smart Grids for Effective Power System of the Future". Contract no. 11.G34.31.0044 of
27,October 2011.
5 figures. 2 tables. 22 sources.
Key words: power lines; parametric identification; phase coordinates; PMU-WAMS technologies.
Задача расчета режимов электроэнергетических систем (ЭЭС) и систем тягового электроснабжения (СТЭ) сводится к решению нелинейной системы уравнений
F  X, Y, D  0 ,
где F – n-мерная вектор-функция; X – n-мерный вектор
нерегулируемых параметров; D  П Y – вектор
исходных данных. Вектор D включает две группы параметров: структурные П и режимные Y. В состав вектора П входят параметры высоковольтных линий
электропередачи (ЛЭП), трансформаторов, а также
регулирующих и компенсирующих устройств. Вектор Y
образуют активные и реактивные мощности генераторов и нагрузок. В современных ЭЭС компоненты вектора Y определяются на основании телеизмерений с
использованием хорошо разработанных методов оценивания состояния [1], и потому вопрос об адекватности этой группы параметров можно считать решенным. Параметры П определяются на основании аналитических выражений, представленных, например, в
работе [2]. При этом могут возникнуть значительные
погрешности, о чем свидетельствуют данные [3].
Уточнение параметров и получение адекватных реальным условиям математических моделей элементов ЭЭС и СТЭ может быть выполнено на основе методов параметрической идентификации [4]. Адекватный метод параметрической идентификации ЛЭП,
позволяющий корректно учитывать продольную и поперечную несимметрии в ЭЭС, предложен в работах
[5–11]. В отличие от известных, он основан на использовании фазных координат и решетчатых схем замещения [12–22], что дает возможность его применения
для определения несимметричных режимов.
Для осуществления параметрической идентификации необходимы измерения комплексов тока и
напряжения на приемных и отправных концах ЛЭП.
Существующие системы замеров позволяют получить
информацию о потребляемой электроэнергии, а токи и
напряжения даются с невысокой точностью, при выявлении аварийных ситуаций. При этом измеряются
только модули комплексных значений. Для целей
идентификации требуются измерения не только модулей токов и напряжений, но и их фаз с достаточно
высокой степенью точности. Эта задача может быть
решена при использовании технологий PMU-WAMS,
которые начинают активно применяться в современных ЭЭС.
Устройства векторной регистрации параметров
режимов (Phasor Measurement Unit, PMU) включают
измерительные элементы, а также средства синхро-
низации измерений во времени и регистрации результатов (рис. 1, 2). Измерительные элементы представляют собой многофункциональные устройства, подключаемые к вторичным обмоткам трансформаторов
тока и напряжения, и позволяют получать данные не
только о величинах тока и напряжения в сети, но и о
фазовом сдвиге. Главной особенностью устройств
PMU является получение информации в режиме реального времени, что решает достаточно широкий круг
задач управления ЭЭС. Благодаря наличию подсистемы синхронизации измерений во времени, устройства PMU позволяют учитывать сдвиг фаз на передающем и приёмном концах идентифицируемой ЛЭП.
Для синхронизации используются сигналы со спутников глобальных систем позиционирования (GPS).
Кроме того, применение PMU даёт возможность вести
мониторинг ЭЭС в реальном времени благодаря высокоскоростным каналам передачи информации.
На основе PMU становится возможной реализация глобальной системы измерений (Wide Area Measurement System, WAMS), обеспечивающей хранение
данных об измерениях в едином центре контроля (рис.
3). В центре рис. 3 представлена ЭЭС в виде объектов
выработки и передачи электроэнергии (магистральные ЛЭП и электростанции традиционного типа); слева показаны объекты генерации на возобновляемых
источниках; справа – потребители, в частности, электроподвижной состав электрифицированных железных дорог.
Главная задача реализации WAMS – повышение
информационной обеспеченности ЭЭС для улучшенного управления режимами, что особенно актуально
при наличии тяговых подстанций железных дорог,
нагрузки которых отличаются повышенной динамикой
изменения электропотребления. WAMS обладает центральной базой данных, полученных при помощи
устройств PMU, т.е. информационно-вычислительного
кластера. В последующем эти данные могут использоваться для разрешения различных нужд управления, в том числе параметрической идентификации
ЛЭП и трансформаторов.
Описанный метод параметрической идентификации ЛЭП основан на использовании измерений холостого хода и нагрузочного режима, при котором уровень напряжения на конце линии падает на 15% от
номинального [5]. Поскольку PMU позволяет получать
информацию о режиме энергосистемы с обусловленной дискретностью в реальном времени, представляется возможным повысить точность определения параметров ЛЭП за счёт использования метода
наименьших квадратов.
ВЕСТНИК ИрГТУ №4 (87) 2014
155
Энергетика
Антенна
GPS-приёмопередатчик
Аналоговые
входы
Фильтры шумов
Устройство передачи
информации
Генератор с фазовой
синхронизацией
Фазовый
Аналогомикроцифровой
процессор
преобразователь
Рис. 1. Блок-схема PMU
Рис. 2. Реализация синхронизированных измерений и мониторинга в реальном времени
Рис. 3. Глобальная система измерений (WAMS) на основе беспроводной передачи данных
156
ВЕСТНИК ИрГТУ №4 (87) 2014
Энергетика
Результаты моделирования и их обсуждение.
Для иллюстрации предложенного метода был произведён идентификационный расчёт по методике, изложенной в работе [5], для ЛЭП-220 кВ длиной 100 км,
выполненной проводом АС-240 (рис. 4). Расчёт выполнялся для двух случаев: с использованием двух и
четырёх измерений холостого хода, а также трёх измерений режимных параметров при наличии нагрузки.
При этом использовались результаты компьютерного
моделирования для эталонной модели. Моделирование осуществлялось на основе комплекса программ
«Fazonord-Качество», разработанного в ИрГУПСе.
После окончания работы рассчитали нагрузочный режим для обоих случаев и провели оценку погрешно-
стей по сравнению с исходной моделью. Результаты
представлены в табл. 1. Как видим, при использовании четырёх измерений точность возрастает.
Далее по аналогичному циклу провели расчёт для
простой электрической сети, схема которой приведена
на рис. 5. Напряжение в сети – 220 кВ. Длины ЛЭП
составили: ЛЭП 1 – 50 км, ЛЭП 2 – 100 км, ЛЭП 3 – 50
км. Все ЛЭП также выполнены проводом АС-240. Была произведена идентификация линий с построением
полной эквивалентной схемы с использованием четырёх измерений, а также оценка погрешностей по сравнению с исходной моделью. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 1
Погрешности определения режимных параметров
Узел сети
Отправной
ЛЭП
Приемный
ЛЭП
4 измерения
Погрешность
по Погрешность
напряжению, %
току, %
Точки измерения
конец
Фаза А
0
0
0
0.003
0.051
0.011
Фаза В
Фаза С
Фаза А
конец
Фаза В
Фаза С
2 измерения
по Погрешность
по Погрешность
напряжению, %
току, %
0.257
0.336
0.08
0
0.052
0.011
0
0
0
0.305
0.273
1.036
по
0.188
0.249
0.9
0.303
0.275
0.259
Таблица 2
Погрешности определения режимных параметров
Узел сети
Точки измерения
Погрешность
нию, %
Отправной конец ЛЭП 1
Фаза А
Фаза В
Фаза С
Фаза А
Фаза В
Фаза С
Фаза А
Фаза В
Фаза С
Фаза А
Фаза В
Фаза С
Фаза А
Фаза В
Фаза С
Фаза А
Фаза В
Фаза С
0
0
0
0.018
0.037
0.016
0.018
0.037
0.016
0.017
0.094
0.024
0.017
0.094
0.026
0.015
0.094
0.022
Приемный конец ЛЭП 1
Отправной конец ЛЭП 2
Приемный конец ЛЭП 2
Отправной конец ЛЭП 3
Приемный конец ЛЭП 3
GPS
ИЭ
по
0.148
0.083
0.268
0.225
0.26
0.147
0.225
0.261
0.147
0.023
0.087
0.586
0.023
0.087
0.006
0.017
0.095
0.022
GPS
ИЭ
ТН
ТТ
напряже- Погрешность по току, %
ТН
ТТ
Рис. 4. Объект идентификации: ТТ – трансформаторы тока; ТН – трансформаторы напряжения;
ИЭ – измерительные элементы
ВЕСТНИК ИрГТУ №4 (87) 2014
157
Энергетика
ЛЭП 1
ЛЭП 2
Рис. 5. Расчетная схема
Выводы:
1. Предложены методы параметрической идентификации элементов электроэнергетической системы,
позволяющие эффективно использовать современные
технологии измерения PMU-WAMS.
2. Результаты компьютерного моделирования
ЛЭП 3
подтвердили эффективность предлагаемой методики
для повышения точности расчётов. Погрешности в
определении токов и напряжений по модели, полученной в результате идентификации, не превышают десятых долей процента.
Статья поступила 27.02.2014 г.
Библиографический список
1. Гамм А.З. Статистические методы оценивания состояжелезных дорог переменного тока. Иркутск: Изд-во Иркутния электроэнергетических систем. М.: Наука, 1976. 220 с.
ского государственного университета путей сообщения,
2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. М.: Энер2011. 160 с.
гоатомиздат, 1989. 592 с.
14. Крюков А.В., Закарюкин В.П., Арсентьев М.О. Исполь3. Шелюг С.Н. Методы адаптивной идентификации паразование технологий распределенной генерации на железнометров схемы замещения элементов электрической сети:
дорожном транспорте // Современные технологии. Системавтореф. дис. … канд. техн. наук. Екатеринбург: УГТУ (УПИ),
ный анализ. Моделирование. 2008. № 3.
2000. 23 с.
15. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Крюков Е.А. Моделирова4. Справочник по теории автоматического управления. М.:
ние предельных режимов электроэнергетических систем с
Наука, 1987. 712 с.
учетом продольной и поперечной несимметрии. Иркутск,
5. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Шульгин М.С. Параметри2007. 138 с. Депонировано в ВИНИТИ. Депонированная
ческая идентификация линий электропередачи и трансфоррукопись № 1036-В2006 03.08.2006.
маторов. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного тех16. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование многообнического университета, 2012. 96 с.
моточных трансформаторов в фазных координатах // Элек6. Шульгин М.С., Крюков А.В., Закарюкин В.П. Параметритротехника, 2008. № 5.
ческая идентификация линий электропередачи на основе
17. Крюков А.В., Закарюкин В.П., Буякова Н.В. Расчет элекфазных координат // Современные технологии. Системный
тромагнитных полей, создаваемых тяговыми сетями элеканализ. Моделирование. 2011. №1.
трофицированных железных дорог // Вестник Иркутского
7. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Шульгин М.С. Повышение
государственного технического университета, 2011. № 1.
точности определения потерь мощности в высоковольтных
18. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Абрамов Н.А. Построение
линиях электропередачи // Системы. Методы. Технологии.
упрощенных моделей электроэнергетических систем для
2011. № 3 (11).
целей оперативного управления // Современные технологии.
8. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Шульгин М.С. ПараметриСистемный анализ. Моделирование. 2007. № 16.
ческая идентификация трансформаторов // Вестник Иркут19. Шульгин М.С., Крюков А.В., Закарюкин В.П. Параметриского государственного технического университета, 2011. №
ческая идентификация линий электропередачи на основе
12 (59).
фазных координат // Современные технологии. Системный
9. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Шульгин М.С. Параметрианализ. Моделирование. 2011. № 1.
ческая идентификация силовых трансформаторов в фазных
20. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Расчеты режимов электрикоординатах // Современные технологии. Системный аначеских систем при сложных видах несимметрии. Иркутск,
лиз. Моделирование. 2011. №4 (32).
2004. 197 с. Депонировано в ВИНИТИ. Депонированная ру10. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Шульгин М.С. Определекопись № 1546-В2004 30.09.2004.
ние параметров силовых трансформаторов на основе изме21. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Раевский Н.В., Яковлев
рений // Системы. Методы. Технологии. 2012. № 1(13).
Д.А. Моделирование и прогнозирование процессов электро11. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Шульгин М.С. Параметрипотребления на железнодорожном транспорте. Иркутск,
ческая идентификация силовых трансформаторов // Изве2007. 114 с. Депонировано в ВИНИТИ. Депонированная рустия Транссиба, 2013. №1(13).
копись № 19-В2007 11.01.2007 .
12. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Сложнонесимметричные
22. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Моделирование несинусорежимы электрических систем. Иркутск: Изд-во Иркутского
идальных режимов в системах электроснабжения железных
государственного технического университета, 2005. 273 с.
дорог // Вестник Ростовского государственного университета
13. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Методы совместного мопутей сообщения, 2008. № 3.
делирования систем тягового и внешнего электроснабжения
158
ВЕСТНИК ИрГТУ №4 (87) 2014
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
13
Размер файла
2 540 Кб
Теги
измерение, векторных, линия, идентификация, основы, параметрические, электропередачи, синхронизированное
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа