Разработка устройств защиты и автоматики системы электроснабжения нетяговых потребителей тема диссертации и автореферата по ВАК 05.22.07, кандидат технических наук Лохманов, Валентин Вячеславович

Диссертация и автореферат на тему «Разработка устройств защиты и автоматики системы электроснабжения нетяговых потребителей». disserCat — научная электронная библиотека.
Автореферат
Диссертация
Артикул: 215450
Год: 
2005
Автор научной работы: 
Лохманов, Валентин Вячеславович
Ученая cтепень: 
кандидат технических наук
Место защиты диссертации: 
Хабаровск
Код cпециальности ВАК: 
05.22.07
Специальность: 
Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
Количество cтраниц: 
154

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лохманов, Валентин Вячеславович

6

1. аварийные режимы работы и роль релейной

ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НЕТЯГОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СЕТИ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

2.1 Математическая модель участка линии электропередачи

2.2 Математическая модель линейных трансформаторов и на грузки

2.3 Математическая модель трансформатора напряжения

2.4 Математическая модель блока замыканий

2.5 Математическая модель источника питания

2.6 Расчет сети с изолированной нейтралью с использованием математической модели

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ 033 В СЕТИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НЕТЯГОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ 55 3.1 Теоретические исследования переходных процессов при

033 в сети с изолированной нейтралью

3.1.1 Подготовка модели сети с изолированной нейтралью для теоретического исследования переходных процессов при

3.1.2 Исследование переходных процессов при металлическом

3.1.3 Исследование переходных процессов при дуговом

3.2 Экспериментальные исследования переходных процессов при 033 в сети с изолированной нейтралью

4. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ С ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ

ОТ ДВОЙНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

4.1 Определение требований и выявление принципа действия устройства защиты

4.2 Разработка функциональной схемы устройства защиты

4.3 Анализ функционирования защиты при различных видах по* вреждении

4.4 Разработка и результаты испытаний опытного образца устройства защиты

5. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ВЫДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОГО УЧАСТКА В Л СЦБ

5.1 Анализ распределения токов нулевой последовательности по участкам В Л при

5.2 Разработка устройства селективной защиты от 033 в сети с изолированной нейтралью

5.4 Система автоматического выделения поврежденного участка'

ВЛ СЦБ

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Разработка устройств защиты и автоматики системы электроснабжения нетяговых потребителей"

Актуальность проблемы. Главной задачей железнодорожного транспорта является обеспечение стабильного перевозочного процесса. Решение этой задачи во многом зависит от надежного электроснабжения устройств сигнализации, централизации, блокировки (СЦБ). В свою очередь, надежность работы устройств электроснабжения СЦБ и нетяговых потребителей зависит от надежной работы устройств релейной защиты (РЗ) и автоматики высоковольтных линий автоблокировки (BJI СЦБ) и продольного электроснабжения (BJI ПЭ). BJI СЦБ и BJI ПЭ выполняются воздушными, поэтому они подвержены воздействию различных климатических факторов (перепады температур, ветер, гололедные образования, атмосферные перенапряжения), а также падению деревьев, перекрытию изоляции птицами и т.д., что приводит к возникновению различных повреждений.

Наиболее частым повреждением BJI СЦБ и BJI ПЭ является однофазное замыканий на землю (033) - 65 до 75 % от всех повреждений. 033 приводит к возникновению перенапряжений большой кратности во всей электрически связанной сети, что в свою очередь может привести к пробою изоляции или разрядника в любом месте сети и переходу 033 в междуфазное короткое замыкание (КЗ), в том числе в двойное замыкание на землю (ДЗЗ) с точками замыкания на разных линиях.

Анализ работы защит BJI СЦБ и BJI ПЭ показывает, что при возникновении ДЗЗ с точками замыкания на разных линиях существующие защиты работают как правило неселективно и отключают линии, питание которых можно было сохранить.

Важным мероприятием по повышению эффективности работы системы электроснабжения устройств СЦБ и нетяговых потребителей является быстрое восстановление ее элементов, в частности BJI СЦБ, при повреждении. Время восстановления поврежденной BJI определяется временем поиска места повреждения и временем непосредственно устранения повреждения. Автоматическое определение и выделение поврежденного участка BJI СЦБ позволяет локализовать повреждение, а следовательно быстро восстановить питание потребителей, подключенных к неповрежденным участкам BJI СЦБ.

Необходимость разработки защит BJI СЦБ и BJ1 ПЭ, позволяющих обеспечивать селективность во всех режимах работы, а также необходимость быстрого выделения поврежденного участка BJI СЦБ определили актуальность выполнения данной работы.

Цель работы. Целью работы является проведение теоретических и экспериментальных исследований и разработка на их основе устройств защиты, обеспечивающих селективность при возникновении замыканий на землю на BJ1 СЦБ и BJI ПЭ, разработка системы автоматического определения и выделения поврежденного участка BJI СЦБ.

Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:

1. Анализ функционирования существующих устройств защиты и автоматики BJ1 СЦБ и BJI ПЭ в нормальных и аварийных режимах;

Заключение диссертации по теме "Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация", Лохманов, Валентин Вячеславович

Основные результаты диссертационной работы подтверждаются применением комплекса современных методов исследования, внедрением результатов работы. Выдвинутые положения основываются на известных достижениях фундаментальных и прикладных наук и подтверждаются экспериментальными исследованиями с применением современного высокоточного измерительного оборудования, а также исследованиями других авторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный автором комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил решить ряд задач, направленных на повышение надежности функционирования и эффективности работы защит и автоматики системы электроснабжения нетяговых потребителей железнодорожного транспорта.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лохманов, Валентин Вячеславович, 2005 год

1. Автоматизация систем электроснабжения: Учебник для вузов ж.-д. транспорта / Ю.И. Жарков, В.Я. Овласюк, Н.Г. Сергеев, Н.Д. Сухо-прудский, А.С. Шилов; под ред. Н.Д. Сухопрудского. - М.: Транспорт, 1990.-359 с.

2. Айзенфельд А.И., Шалыт Г.М. Определение мест короткого замыкания на линиях с ответвлениями. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энерго-атомиздат, 1988. - 160 е.: ил.

3. Анализ производственно-хозяйственной деятельности хозяйства электроснабжения за 2003 г. М.: ЦЭ МПС, 2004. -120 с.

4. Андре Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. М.:Наука, 1965.-780с.: ил.

5. Аржанников Е.А., Чухин A.M. Методы и приборы определения мест повреждения на линиях электропередачи, М.: Энергоатомиздат, 1998.

6. Аржанникова Е.А. Определение расстояния до места короткого замыкания в сетях 6 10 кВ // Энергетик 1997. №12. с. 34-38.

7. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Кибель В.М. и др. Трансформаторы тока. Под ред. Афанасьева В.В. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. 416 е.: ил.

8. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость / Учебник для вузов железнодорожного транспорта. М.: УМК МПС, 2002. - 638 с.

9. Бакиновский В.Л., Липинский Г.В., Осадчий А.П., Фридман Е.Я. Универсальный импульсный прибор ИКЛ-5 для измерения расстояния до места повреждения на воздушных и кабельных линиях электропередачи и связи // Труды ВНИИЭ. 1959. №8. с. 35 43.

10. Бей Ю.М., Мамошин P.P., Пупынин В.Н., Шалимов М.Г. Тяговые подстанции / Учебник для вузов ж.-д. транспорта. М.: Транспорт, 1986 -319 с.: ил.

11. П.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М. Высшаяшкола, 1964 751 с.

12. Борухман В.А., Кудрявцев А.А., Кузненцов А.П. Устройства для определения мест повреждения на воздушных линиях электропередачи 6750 кВ., М.: Энергия, 1980.

13. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. Учебник для электротехнических специальностей вузов. Изд. 4-е, перераб и доп. -М.: Высшая школа, 1985. 536 с.

14. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. Заведений. Изд. 2-е, перераб. и доп. JL, «Энергия», 1974. 840 с. с ил.

15. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике М.: Джангар, 2000 г., 864 с.

16. Герман JI.A., Векслер М.И., Шелом И.А. Устройства и линии электроснабжения автоблокировки. М.: Транспорт, 1987. - 192 с.

17. Герман JI.A., Калинин A.JI. Электроснабжение автоблокировки и электрической централзации. М.: Транспорт, 1974, 168 с.

18. Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -368 е.: ил

19. Дарчиев С.Х., Косарев Б.И., Гуров В.В.Защита от электропоражения при однофазном замыкании на землю в трехфазной сети с изолированной нейтралью // Вестник ВНИИЖТ. 1988. №6. с. 22 25.

20. Доржиев С.С. Поиск мест повреждения на воздушных линиях электропередачи 6 10 кВ после их аварийного отключения: Автореферат диссертации канд. тех. наук. - Москва: МИИЭ, 1995. - 19 с.

21. Дынькин Б.Е. Комплексы релейных защит систем тягового электроснабжения переменного тока (теория, эксперимент, практика): Автореферат диссертации д-ра тех. наук. Хабаровск: ДВГУПС, 1999. - 48 с.

22. Б.Е. Дынькин Устройство защиты ЛЭП с изолированной нейтралью сетей 6-35 кВ и автоблокировки от двухфазных коротких замыканий через землю на разных фидерах : Отчет о НИР; руководитель Б.Е.1. Дынькин. Хабаровск 2003.

23. Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, индентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. -448 е.: ил.

24. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети. СПб: Издательство Сизова М.П., 2001. - 304 е., с ил.

25. ЗО.Зелях Э.В. Двухполюсники и четырехполюсники. Учебное пособие. Одесса: Одесский эл.-тех. институт связи, 1976.31.3елях Э.В. Основы общей теории линейных электрических схем. М.: Изд-во АН СССР, 1951.

26. Исследование переходных процессов и защит от замыканий на землю в сетях 35 кВ БАМ ж.д.: Отчет о НИР/ ХбИИЖТ; руководитель Б.Е. Дынькин. Хабаровск. 1989.

27. Каневский Я.М. Расчеты токов при одновременных повреждениях в двух точках РУ 6 10 кВ на электростанциях // Энергетик. 2000. №10. с. 32-34.

28. Караев Р.И., Волобринский С.Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и энергосистемы / Учебник для вузов ж.-д. транспорта. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1988. 326 с. с ил.

29. Карякин Р.Н. Тяговые сети переменного тока: 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1987. - 279 е.; ил.

30. Кискачи В.М. Защита от однофазных замыканий на землю ЗЗП-1 (описание, наладка, эксплуатация). М.: Энергия, 1972.

31. Кислинский С.П. Совершенствование технических средств для определения места повреждения в кабельных линиях напряжением 6 10 кВ: Автореферат диссертации канд. тех. наук. - Москва: МЭИ, 1994. - 21 с.

32. Коннова Е.И., Косарев А.Б. Расчет электромагнитного влияния тяговыхсетей переменного тока на металлические коммуникации // Вестник ВНИИЖТ. 1990. №2 с. 17 23.

33. Косарев А.Б., Наумов А.В., Косарев Б.И. Заземление и грозозащита устройств связи и автоблокировки в районах со скалистыми и вечно-мерзлыми грунтами // Вестник ВНИИЖТ. 1996. №2 с. 17 20.

34. Косарев Б.И. Электробезопасность в тяговых сетях переменного тока. -М.: Транспорт, 1988.-216 с.

35. Косарев Б.И., Зельвянский Я.А., Сибаров Ю.Г. Электробезопасность в системе электроснабжения железных дорог. М.: Транспорт, 1983. -200 с.

36. Костенко М.В. и др. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. М., «Энергия», 1973. 272 с. с ил.

37. Краснов Б.Д. Воздействие грозовых разрядов на работу высоковольтных линий автоблокировки // Вестник ВНИИЖТ. 1981. №8 с. 53 56.

38. Лачугин В.Ф. Направленная импульсная защита от замыканий на землю // Энергетик. 1997. №9. с. 21 24.

39. Лихачев Ф.А. Замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов. М.: Энергия, 1971. - 152 е.: ил.

40. Лосев С.Б., Чернин А.Б. Вычисление электрических величин в несимметричных режимах электрических систем. М.: Энергоатомиздат, 1983.-528 с.

41. Макаров Е.Г. Инженерные расчеты в Mathcad. Учебный курс. СПб.: Питер, 2003.-448 е.: ил.

42. Малафеев С.И., Мамай B.C., Анучин А.В. Защита электрической сети с изолированной нейтралью при однофазных замыканиях на землю // Промышленная энергетика. 2003. №5. с. 13 16.

43. Манилов A.M. Селективная быстродействующая токовая защита при двойных и коротких замыканиях на землю в сетях 6 10 кВ // Промышленная энергетика. 2003. №10. с.30 - 32.

44. Манилов A.M. Токовая направленная защита нулевой последовательности от двойных замыканий на землю в сетях 6 10 кВ // Промышленная энергетика. 1991. №1. с.27 - 29.

45. Манн А.К., Спиридонов В.К. Волновой метод определения расстояния до места повреждения кабельной линии // Труды ВНИИЭ. 1959. №8. с. 28-34.

46. Марквардт К.Г. Энергоснабжение электрических железных дорог. М: Транспорт, 1965. - 464 с.

47. Марквардт К.Г. Энергоснабжение электрифицированных железных дорог. М: Транспорт, 1982. - 464 с.

48. Манухов В.А. Аппаратура типа АОП-1 для определения мест короткого замыкания на высоковольтных линиях автоблокировки // Электрификация и энергетическое хозяйство, ЦНИИТЭИ МПС. 1982. Эксп-инф. №1. 32 с.

49. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на ж.д. транспорте, М.: МПС РФ, 1998.

50. Пат. 41926 МКИ7 Н 02 Н 3/16. Устройство для защиты от однофазных замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью/ Б.Е. Дынькин (РФ), В.В. Лохманов (РФ); ДВГУПС (РФ) №2004120131/22;Заявлено 05.07.2004; Опубл. 10.11.2004; Бюл. №31 -4с.: ил.

51. Пат. 48116 МПК7 Н 02 Н 3/16 А. Устройство для защиты линий с изолированной нейтралью/ Б.Е. Дынькин (РФ), В.В. Лохманов (РФ); ДВГУПС (РФ) №2005106437;3аявлено 09.03.2005; Опубл. 10.09.2005; Бюл. №25 - 2с.: ил.

52. Пенович Е.И. Отыскание мест замыкания на землю в распределительных сетях 6-10 кВ. М., «Энергия», 1975, 120 с. с ил.

53. Перенапряжения в сетях 6 35 кВ / Ф.А. Гиндуллин, В.Г. Гольдштейн, А.А. Дульзон, Ф.Х. Халилов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 192 е.: ил.

54. Попов И.Н., Сколова Г.В., Махнев В.И. Импульсная защита от замыканий на землю типа ИЗС // Электрические станции. 1978. №4. с. 69 73.

55. Правила устройства электроустановок. СПб.: Издательство ДЕАН, 2003.-928 с.

56. Прохорский А.А. Тяговые и трансформаторные подстанции./ 4-е издание. М.: Транспорт, 1983.

57. Разработка устройства автоматического отключения и указателей поврежденных участков контактной сети и ВЛ: Отчет о НИР/ ХбИИЖТ; руководитель Б.Е. Дынькин. Хабаровск. 1991.

58. Ратнер М.П., Могилевский Е.Л. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог. М.: Транспорт, 1985. - 295 с.

59. Релейная защита, основанная на контроле переходных процессов / И.Н.

60. Попов, В.Ф. Лачугин, Г.В. Соколова. М.: Энергоатомиздат, 1986. -248 с.:ил.

61. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования/ Под ред. Б.Н. Неклепаева. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.-152 с.

62. Рябцунов С.Ю. Повышение эффективности средств определения мест повреждения в сельских электрических сетях 10 кВ: Автореферат диссертации канд. тех. наук. Москва: МЭИ, 1989. - 19 с.

63. Савоськин А.Н., Кулинич Ю.М., Алексеев А.С. Математическое моделирование электромагнитных процессов в динамической системе «контактная сеть электровоз» // Электричество. 2002. №2. с.29 - 35.

64. Техника высоких напряжений / Под ред. М.В. Костенко. М.: Высшая школа, 1973.

65. Техника высоких напряжений. Учебник для студентов электротехнических и электроэнергетических специальностей вузов. Под общей ред. Д.В. Разевига. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1976. 488 с. с ил.

66. Сафарбаков А.А., Олейник С.И. Блокировка срабатывания направленных защит от замыканий на землю при феррорезонансных процессах // Энергетик. 2001. №8. с.20-21.

67. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. М.: Энергия, 1964.

68. Федосеев A.M. Рлейная защита электрических систем. М.: Энергия, 1976.-560 с.

69. Фигурнов Е.П. Релейная защита. Учебник для вузов ж.-д. трансп. М.: Желдориздат, 2002. 720 с

70. Цапенко Е.Ф. Замыкания на землю в сетях 6-35 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 128с.: ил.

71. Чекарьков Д.М. Повышение эффективности методов определения мест повреждения в сетях с изолированной нейтралью: Автореферат диссертации канд. тех. наук. Москва: МЭИ, 1989. - 23 с.

72. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита. М.: Энергия, 1971. - 624 с.

73. Чернобровое Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем. М., Энергоатомиздат, 1998. - 800 е.: ил.

74. Шабад М.А. Автоматизация распределительных электрических сетей с использованием цифровых реле. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2000 -68 е.; ил.Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», Вып. 9(21).

75. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. СПб: Изд. ПЭИпк. 1998.

76. Шабад М.А. Особенности расчетов и выполнения максимальных токовых защит в распределительных сетях 10, 35 и 110 кВ сельскохозяйственных районов. М.: Энергия, 1969. - 65 с.

77. Шабад М.А. Технико-экономические обоснования автоматизации распределительных сетей // Энергетик. 1998.с№9. с.24-33.

78. Шалыт Г.М. Определение мет повреждения в электрических сетях. М.: Энергоиздат, 1982.

79. Шалыт Г.М. Определение мест повреждения линий электропередачи импульсными методами. М.: Энергия, 1968.

80. Шалыт Г.М., Айзенфельд А.И., Малый А.С. Определение мест повреждений линий электропередачи по параметрам аварийного режима./ Под ред. Г.М. Шалыта. 2-е изд., перераб и доп. М.: Энергоатомиздат, 1983.

81. Шингаров В.П. Система автоматизированного дистанционного обнаружения поврежденного участка кабельной линии 6 10 кВ при замыкании на землю: Автореферат диссертации канд. тех. наук. - Ульяновск: Ульяновский сельхоз. институт, 1994.-23 с.

82. Шубин Е.И. Измерение полного сопротивления при определении расстояния до места однофазного замыкания на землю//Вестник ВНИИЖТ. 1990. №4. с. 16-19.

83. Шубин Е.И. Исследование и разработка методов повышения точности определения мест повреждения на BJI СЦБ и BJI ПЭ железных дорог: Автореферат диссертации канд. тех. наук. Москва: ВНИИЖТ, 1999. -25 с.

84. Шубин Е.И. Математическая модель высоковольтной линии с распределенной нагрузкой//Вестник ВНИИЖТ. 1999. №2. с. 29-34.

85. Шубин Е.И. Особенности однофазного замыкания на землю высоковольтной линии автоблокировки и определения расстояния до места повреждения//Вестник ВНИИЖТ. 1987. №2. С. 24-26.

86. Шубин Е.И. Оценка сопротивления в месте повреждения при однофазном замыкании на землю высоковольтной линии автоблокиров-ки//Вестник ВНИИЖТ. 1988. №8. С. 39-41.

87. Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6-10 кВ. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001 - 104 е.; ил.Библиотечка электротехника; Вып. 11(35).

88. Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового электроснабжения / В.А. Быков, В.А. Зимаков, В.Я. Овласюк, B.C. Хальков, JI.H. Шилов; под ред. В.Я. Овласюка М.: Транспорт, 1974.-304.

89. Jensen К., Munk S., Sorensen J. Feature extraction method for high impedance ground fault localization in radial power distribution networks. Technical University of Denmark, 1999.

90. Hannien, Seppo. Single phase earth faults in high impedance grounded networks Characteristics, indication and location. Espoo 2001, Technical Research Center of Finland, VTT Publications 453. 78 p. + app. 61 p.

91. Lehtonen, Matti. Transient analysis for ground fault distance estimation in electrical distribution networks. Espoo 1992, Technical Research Center of Finland, VTT Publications 115. 182 p. + app. 92 p.

92. MicroTran: reference manual. Transients Analysis program for powerand power electronic circuits. The Microtran Power System Analysis Corporation, Canada, Jan.2002.

93. M. Lehtonen, S. Hannien Earth fault distance computation with artificial neural network trained by neutral voltage transients. Proc/ of the IEEE PES SM2001, Vancouver, Canada, July 15 19, 2001.

94. Power system blockset: for use with Simulink. User's Guide ver.2. The Math Works, Inc., Canada, 2001.143

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания.
В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Автореферат
200 руб.
Диссертация
500 руб.
Артикул: 215450