05.09.03 "Електротехнічні комплекси та системи"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/18477
Переглянути
2 результатів
Результати пошуку
Документ Теоретичні основи розвитку цифрових технологій в системах автоматизації, діагностики, контролю та захисту електротехнічних комплексів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Середа, Олександр ГригорійовичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено розвитку теорії електромагнітних перехідних процесів в електротехнічних комплексах і системах низької напруги при несиметричних режимах роботи розподільних мереж електропостачання, а саме розробці теоретично обґрунтованого системного комплексу наукових методів і дослідницьких підходів застосування цифрових технологій для вдосконалення захисних характеристик апаратів релейного захисту та протиаварійної автоматики електричних мереж напругою 0,4 кВ. Теоретично обґрунтована та доведена доцільність розкладання сигналів, що являють собою складні коливання, на гармонійні складові, шляхом їх дискретизації множенням на ґратчасту дельта-функцію з частотою меншою за подвоєну частоту Найквіста, що дало можливість розширити перелік діагностованих аварійних режимів роботи розподільних мереж електропостачання напругою 0,4 кВ магістральної конфігурації. Здобула подальший розвиток теорія цифрової обробки аналогових сигналів шляхом їх множення на гратчасті дельта-функції з різними інтервалами дискре-тизації, що дозволило прискорити аналіз гармонійного спектру фазних струмів і струму в нейтральному провіднику за наявності нелінійних спотворень їх синусоїдальної форми внаслідок різної характеристики навантажень. Теоретично обґрунтована доцільність застосування методів цифрової обробки сигналів отриманих від датчиків струму для формування комплексних критеріїв спрацьовування максимальних струмових захистів при міжфазних коротких замиканнях з метою ідентифікації аварійних режимів роботи електричної мережі за ступенем спотворень середньоквадратичних значень фазних струмів в перехідному режимі, що дозволило знизити поріг чутливості максимального струмового захисту до рівня струмів віддалених коротких замикань, значення яких менші за пускові струми асинхронних електродвигунів підключених на початку лінії електропередачі. Встановлено процедури цифрової обробки отриманих від датчиків струму сигналів з метою вилучення інформації про такі параметри електричного кола, як коефіцієнт потужності й гармонійний спектр фазних струмів, виходячи з аналізу спотворених під впливом нелінійних навантажень й аперіодичної складової середньоквадратичних значень, обчислених в перехідному режимі за час, що не перевищує одного періоду зміни фазної електрорушійної сили. Науково обґрунтована та доведена доцільність формування критерію спрацьо-вування захисту нейтрального провідника від струмів перевантаження та струмів однофазних коротких замикань без залучення гармонійного аналізу спектру несинусоїдального струму, коли цілеспрямоване спотворення середньоквадратич-ного значення шляхом вибору відповідної частоти дискретизації вихідної аналогової залежності дозволяє не враховувати величину струму третьої гармоніки при побудові захисту від струмів однофазних коротких замикань і враховувати при побудові захисту від струмів перевантаження. З урахуванням розвитку існуючої методології в галузі теорії цифрової обробки сигналів розроблений комплекс наукових методів та дослідницьких підходів до вирішення актуальної науково-прикладної проблеми вдосконалення захисних характеристик апаратів максимального струмового захисту, а саме: • методи визначення коефіцієнта потужності електричного кола в перехідному режимі виникнення надструму для формування комплексного критерію ідентифікації виду збурення: струм віддаленого короткого замикання або пусковий струм асинхронного електродвигуна; • метод аналізу гармонійного складу фазних струмів несинусоїдальної форми для швидкої ідентифікації аварійних режимів роботи розподільних мереж електропостачання за наявності нелінійних навантажень; • метод ковзного моніторингу величини середньоквадратичного значення струму шляхом застосування математичного апарату інтегрування квадратів його миттєвих значень, отриманих з визначеною частотою дискретизації вихідної аналогової залежності струму в часі, який дозволив: діагностувати порушення цілісності нейтрального провідника в будь-якому місці розга-луженої мережі електропостачання з розподіленим вздовж лінії електропе-редачі як лінійним, так і нелінійним навантаженням без залучення гармо-нійного аналізу спектру фазних струмів та сформувати критерії спрацю-вання пристроїв захисту однофазних споживачів електроенергії від пере-напруг спричинених обривом нейтрального провідника; вдосконалити алгоритм захисту нейтрального провідника від струмів перевантаження та струмів однофазних коротких замикань за рахунок врахування гармоній-ного спектру струму в нейтральному провіднику, що дозволило в мережах електропостачання з різною характеристикою навантаження враховувати третю гармонійну складову струму вибірково шляхом вибору відповідної частоти дискретизації вихідної аналогової залежності в часі; • методи діагностування теплового стану асинхронних електродвигунів, що працюють в повторно-короткочасному режимі роботи, шляхом безпосереднього контролю над температурою обмоток статора в момент пуску, засновані на аналізі впливу зміни активного опору обмотки статора при зміні її температури на нерівномірність екстремальних значень миттєвої потужності, що споживає електродвигун при пуску; • метод теплового захисту асинхронних електродвигунів в умовах нелінійних спотворень синусоїдальної форми фазних струмів, який забезпечує зниження порогу чутливості теплового захисту асинхронних електродвигунів при струмах перевантаження за рахунок врахування впливу вищих гармонійних складових у фазних струмах, а саме струму п’ятої гармоніки, яка призводить до додаткових втрат і нагріванню обмоток статора. Розроблені алгоритми цифрової обробки аналогових сигналів отриманих від датчиків струму для забезпечення функціонування мікроконтролерних блоків керування апаратами релейного захисту та протиаварійної автоматики, а саме: • алгоритми швидкої ідентифікації виду надструму, зокрема пускових струмів асинхронних електродвигунів, за час, що не перевищує одного періоду зміни фазної електрорушійної сили після виникнення збурення електричного кола, що дозволило знизити поріг чутливості апаратів максимальних струмових захистів до рівня струмів віддалених коротких замикань і забезпечити режим віддаленого резервування відмов захистів; • алгоритми функціонування мікроконтролерних розчіплювачів автоматичних вимикачів при обриві нейтрального провідника в будь-якому місці розгалуженої мережі з розподіленим вздовж лінії електропередачі навантаженням, в яких за наявності нелінійних навантажень формування критерію спрацьовування захисту здійснюється за рахунок широко використовуваних в пристроях релейного захисту та протиаварійної автоматики математичних операцій інтегрування квадратів миттєвих значень фазних струмів без залучення аналізу їх гармонійного складу; • алгоритм функціонування мікроконтролерних розчіплювачів автоматичних вимикачів при захисті нейтрального провідника від струмів перевантаження та струмів однофазних коротких замикань, який базується на ковзному моніторингу середньоквадратичного значення струму в нейтральному провіднику в режимі, коли цілеспрямовано вносяться спотворення в обчислення середньоквадратичного значення струму шляхом вибору відповідної частоти дискретизації вихідної аналогової залежності, що дозволило не враховувати величину струму третьої гармоніки при побудові захисту від однофазних коротких замикань і враховувати при реалізації захисту від перевантажень щоб забезпечити повну селективність захистів розподільних мереж електропостачання напругою 0,4 кв з глухим заземленням нейтралі як з лінійними, так і з нелінійними навантаженнями без залучення гармонійного аналізу спектра струму в нейтральному провіднику; • алгоритми діагностування теплового стану асинхронних електродвигунів в перехідному режимі пуску шляхом безпосереднього контролю над температурою обмотки статора за зміною її активного опору при нагріванні, суть якого полягає в аналізі нерівномірності екстремальних значень миттєвої та квазімиттєвої потужностей, що споживаються в режимі виникнення пускового струму; • алгоритм функціонування реле теплового захисту асинхронних електродвигунів з урахуванням вищих гармонійних складових у фазних струмах, а саме струму п’ятої гармоніки, яка призводить до додаткових втрат і нагріванню обмоток статора. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації та вибраного напряму досліджень, сформульовано головну мету та завдання роботи, наведено наукову новизну та практичну значимість одержаних результатів. У першому розділі наведено науково-технічне обґрунтування актуальності проведення досліджень і розробки методів формування оптимальних алгоритмів функціонування мікроконтролерних засобів протиаварійного керування з метою забезпечення стійкості електроенергетичних комплексів і систем. Також у першому розділі проаналізовані технічні рішення спрямовані на швидке формування критеріїв ідентифікації різних аварійних режимів роботи електричного кола: міжфазних коротких замикань, пусків асинхронних електро-двигунів, однофазних коротких замикань на нейтральний провідник, перенапруг у однофазних споживачів електроенергії внаслідок порушення цілісності нейтрального провідника, перевантажень нейтрального провідника струмами третьої гармоніки, діагностування теплового стану асинхронних електродвигунів при перевантаженнях. У другому розділі розроблені ефективні алгоритми швидкої ідентифікації виду надструму з високою чутливості до струмів віддалених коротких замикань, що дозволило удосконалити захисну часострумову характеристику мікроконтролерних розчіплювачів автоматичних вимикачів і забезпечити як високу швидкодію селективного захисту, так і режим віддаленого резервування відмов апаратів максимального струмового захисту. У третьому розділі отримані математичні співвідношення, що дозволяють в мережах електропостачання з нелінійними видами навантажень і, як наслідок, зі спотворенням синусоїдальної форми фазних струмів враховувати їх гармонійний склад при побудові високочутливих захистів чотирьохпровідних розгалужених мереж електропостачання з розподіленим вздовж магістральної лінії електропередачі навантаженням в аварійних режимах роботи нейтрального провідника. У четвертому розділі теоретично обґрунтовано метод діагностування аварійних режимів електричного кола, який полягає в аналізі нерівномірності екстремальних значень миттєвої потужності, що споживається в перехідному режимі виникнення струму збурення, а саме розроблені математичні моделі теплового стану електродвигунів, що працюють в повторно-короткочасному режимі, при захисті від неприпустимого перевищення температури обмоток шляхом безпосереднього контролю над температурою обмотки статора за збільшенням її активного опору. Запропоновано та реалізовано у вигляді алгоритму функціонування мікропроцесорного пристрою захисту технічне рішення, яке дозволяє в режимі ковзного моніторингу сформувати час спрацьовування реле захисту асинхронних електродвигунів від струмів перевантаження з урахуванням нелінійних спотворень фазних струмів.Документ Теоретичні основи розвитку цифрових технологій в системах автоматизації, діагностики, контролю та захисту електротехнічних комплексів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Середа, Олександр ГригорійовичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 – електротехнічні комплекси та системи, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертація присвячена розвитку теорії електромагнітних перехідних процесів в електротехнічних комплексах і системах низької напруги при несиметричних режимах роботи розподільних мереж електропостачання, а саме розробці теоретично обґрунтованого системного комплексу наукових методів застосування цифрових технологій для вдосконалення захисних характеристик апаратів релейного захисту та протиаварійної автоматики електричних мереж напругою 0,4 кВ. Теоретично обґрунтована та доведена доцільність розкладання сигналів, що являють собою складні коливання, на гармонійні складові, шляхом їх дискретизації множенням на ґратчасту дельта-функцію з частотою меншою за подвоєну частоту Найквіста, що дало можливість розширити перелік діагностованих аварійних режимів роботи розподільних мереж електропостачання напругою 0,4 кВ. Здобули подальший розвиток методи цифрової обробки аналогових сигналів шляхом їх множення на гратчасті дельта-функції з різними інтервалами дискретизації, що дозволило прискорити аналіз гармонійного спектру фазних струмів і струму в нейтральному провіднику за наявності нелінійних спотворень їх синусоїдальної форми внаслідок присутності нелінійних навантажень. Теоретично обґрунтована доцільність застосування методів цифрової обробки сигналів отриманих від датчиків струму для формування комплексних критеріїв спрацьовування апаратів максимальних струмових захистів при міжфазних коротких замиканнях з метою ідентифікації аварійних режимів роботи електричної мережі за ступенем спотворень середньоквадратичних значень фазних струмів. Встановлені процедури цифрової обробки отриманих від датчиків струму сигналів з метою вилучення інформації про такі параметри електричного кола, як коефіцієнт потужності й гармонійний спектр фазних струмів, виходячи з аналізу спотворених під впливом нелінійних навантажень й аперіодичної складової їх середньоквадратичних значень, обчислених в перехідному режимі зміни струму. Науково обґрунтована та доведена доцільність формування критерію спрацьовування захисту нейтрального провідника від струмів перевантаження та струмів однофазних коротких замикань без залучення гармонійного аналізу спектру несинусоїдального струму.