Метод, модели и алгоритмы обработки информации при регистрации и принятии решений об аварийных процессах в системах электропитания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Козырев, Антон Александрович

• Козырев, Антон Александрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Козырев, Антон Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор существующих методов и технических решений, направленных на обеспечение безопасности и снижение аварийности систем электропитания

1.1 Электроустановка как целостная сложная недетерминированная система

1.2 Обзор существующих методов, технических решений и мер, по выявлению аварийных ситуаций в системах электропитания и направленные на обеспечения безопасности

1.3 Аварийный электрический разряд как объединяющий аварийные ситуации процесс

1.4 Особенности непосредственного электрического анализа аварийных процессов

1.5 Анализ временных и частотных характеристик электрической дуги в электросиловых цепях переменного тока

1.6 Метод анализа перепадов электрической характеристики

1.7 Электроприёмники — ключевые элементы системы электропитания, прямо определяющие режим её работы

1.8 Классификация элементов системы по ключевым параметрам

1.9 Выводы по главе

ГЛАВА 2. Метод распознавания аварийного электрического

разряда

2.1 Классический вероятностный подход к анализу случайных процессов

2.2 Системный принцип общего подхода исследования

2.3 Выявление внутренних закономерностей и связей в объекте исследования

2.4 Отличительные признаки аварийного процесса

2.5 Формализация, терминология и аксиоматика метода

2.6 Математическая модель аварийного электрического разряда

2.7 Теоретическое обоснование и математическое описание метода

2.8 Выводы по главе

ГЛАВА 3. Алгоритм детектирования аварийного электрического

разряда

3.1 Имитационное моделирование в среде MatLab

3.2 Синтез следящей распознающей системы

3.3 Выводы по главе

ГЛАВА 4. Реализация системы автоматического контроля и

защиты

4.1 Методика создания элементов для систем принятия решений

4.2 Требования к системе

4.3 Макетирование системы контроля и принятия решений

4.4 Прототипирование элементов систем контроля, управления и принятия решений

4.5 Автоматическая система контроля, управления и принятия решений

4.6 Методика проведения испытаний и результаты

4.7 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Результаты испытаний и экспериментов

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Листинг программы

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Копии свидетельств на патенты

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Метод, модели и алгоритмы обработки информации при регистрации и принятии решений об аварийных процессах в системах электропитания»

ВВЕДЕНИЕ

Любая современная электроустановка, - сложная разветвлённая электротехническая система с несчетным количеством технических состояний, неотъемлемыми частями которой являются системы автоматического контроля и защиты, служащие для целей обеспечения соблюдения нахождения её ключевых электротехнических параметров в заданных техническими требованиями допустимых пределах.

Подобные системы контроля и защиты могут представлять собой как отдельные защитные устройства и элементы, так и сложные автоматизированные комплексы с непрерывным дистанционным мониторингом. Необходимость наличия подобных систем в электроустановках обуславливается, прежде всего, обеспечением требований эксплуатационной, электрической и пожарной безопасностей. Наряду с включением данных систем контроля и защиты, в состав общего электротехнического оборудования электроустановки, также, в целях повышения общей безопасности применяются и другие методы, мероприятия и средства защиты. Однако, применение одних из них требуют существенных финансовых затрат или значительных расходов при обслуживании электроустановок, а применение других часто не приводит к ожидаемым результатам. Состав оборудования - напрямую определяет режим функционирования электроустановки.

Наиболее эффективно цель по обеспечению безопасности достигается, если при решении данной задачи удаётся заблаговременно предупредить возникновение аварийного события.

Анализ статистики по пожарам, возникшим по электрическим причинам, показал, что основная доля пожаров приходится на электроустановки с некачественными электрическими соединениями и

ненадёжными контактами, а не на электроустановки, подвергаемые перегрузкам токоведущих шин и коротким замыканиям.

Наиболее опасно, с точки зрения первопричины возгорания, — искрение, происходящее в ответственных и взрывоопасных сооружениях. Одна из причин взрывов на атомных станциях, в шахтах, в химических комбинатах и на других производственных энергокомплексах, — это искрение в цепях электросистем при наличии взрывоопасных смесей. Обеспечение взрыво- пожаро- и электробезопасности напрямую связано со снижением аварийности электроустановок как промышленного, так и бытового назначения.

Таким образом, разработка эффективного метода регистрации аварийных электрофизических процессов, возникающих в различных электроустановках, является одной из ключевых задач более общей задачи по определению состояния электросистемы, что и определило актуальность выбранной темы.

Режим работы электроустановки определяется всей совокупностью электроприёмников, включённых в электросистему. Таким образом, для достоверного выявления аварийных ситуаций необходим критерий принятия решения об аварийной ситуации и качественного выделения аварийных процессов из процессов, характерных для штатно функционирующих электроприёмников на основе чётко выработанных отличительных признаков. В качестве одного из решений научной проблемы по выделению подобных аварийных процессов на фоне штатно функционирующих электроприёмников, в работе предлагается метод.

Проблема возникновения пожаров и взрывов по причине искрения и неустойчивого контактного соединения в электрооборудовании должна быть подробно изучена с позиции системного анализа в свете происшедшими в последнее время в стране и в мире громкими и резонансными событиями. К таким событиям относятся катастрофы на социальных и общественно-

культурных объектах, на крупнейших шахтах и ГЭС, гражданской и военной авиации и в космосе, крупных военных складах и других объектах гражданского и военного назначения.

Проблема заключается не только и не столько в имевших место катастрофах, а в отсутствии в России и других многих странах нормативной базы, направленной на обеспечение защиты объектов от искрения в электрооборудовании. Существующие стандарты (ПУЭ и технические регламенты) не определяют само понятие искрения (дефектной дуги) и не вводят требования к созданию организационно-технической и юридической системы обнаружения, диагностирования, прогнозирования и оценки такого вида неисправности, как искрение. Функционирующая сегодня нормативная база препятствует существенному повышению уровня безопасности эксплуатации существующих и создаваемых технических систем, используемых электрических сетей, электроустановок и других видов электрических устройств.

Ввиду невозможности в рамках данной работы охватить всю широту указанной проблемы, имеет смысл затронуть её рассмотрение с одной из актуальнейших, практически повседневных сторон, — с проблемы обеспечения безопасности полётов.

Сообщения о вынужденных (аварийных) посадках самолетов в мире приходят едва ли не каждую неделю из-за задымления кабины пилотов, салона пассажиров или грузового отсека. При этом специалистами, в том числе специальными службами, причиной задымления самолётов, как правило, определяется неконтролируемая неустойчивая неисправность в электросистеме самолёта [113].

Подобный неконтролируемый общий дефект типа «искрение в розетке» зарождается в неисправной электрической цепи любой системы в процессе её функционирования и начинает проявляться через какое-то время,

определяемое нагревом повреждённого участка свыше допустимой для изоляции температуры проводов.

Подобные неисправности связаны с нарушением целостности электрических систем, и приводят в итоге к искрению, отказам, возгоранию и пожарам.

Не менее страшный итог искрения, даже не приводящий к пожару, -вывод из строя систем управления полётом самолёта [114]

В связи с чем, особое внимание изучению данной проблемы стало уделяться после подробного анализа технических причин, приведших к катастрофам в авиации.

Доля пожаров, возникающих из-за ненадёжного контакта и повреждений элементов электроустановок, которые не приводят к коротким замыканиями и перегрузкам, достигает 80% [18] поэтому методы выявления аварийного электрического разряда актуален и его следует применять на электроустановках всех категорий как промышленного, так и бытового назначения.

Исследованиям методов в области обнаружения искроподобных аварийных процессов посвящён ряд трудов. Однако до настоящего времени не создано эффективного технического решения по выявлению дефектов, вызывающих возникновение и протекание подобных аварийных процессов.

Вопросы, связанные с анализом аварийных процессов искрения рассматривались в работах Королёва И. С., Павлова, Д.Д., Костина Ю.А. Владимирова Ю.Ф. Самгина Э.Б., Сошникова С.А., Солёного С.В., Жданкина В.К., Ковалёва А.П., Демченко Г.В., Степанова Б.М., Кормильцева П.В., Бершадского И.А., Пахомова А.И., Орлова К.В. и других исследователей.

Авторы отмечают сложность анализа по выявлению аварийных электрических процессов, протекающих в работающей на множестве возможных режимов электроустановке (при нахождении электросистемы в

различных состояниях), возрастающую с более непредсказуемым поведением её электроприёмников (отдельных элементов системы).

Существующие методы, предложенные и описанные в известных работах и патентах, к сожалению, на практике оказываются недостоверными и малоэффективными, вследствие своей сложности и неоднозначности. Также многие из них обладают существенными ограничениями по применимости. Основные недостатки методов, предложенных в работах вышеуказанных авторов, связаны, прежде всего, с недостаточным изучением данной области и отсутствием комплексного подхода к электроустановке при решении данной проблемы.

Потребность в данном исследовании обусловлена необходимостью создания и совершенствования различных методов по выявлению аварийных нестационарных процессов, в том числе в системах электропитания, что и повлияло на выбор темы исследования, его объект, предмет, цель и задачи.

Существующие способы защиты с помощью автоматических выключателей (АВ) и устройств защитного отключения (УЗО) также не позволяют обнаруживать аварийные нестационарные процессы (аварийные электрические разряды) и осуществить своевременное отключение повреждённой части электроустановки, поэтому для повышения уровня безопасности электроустановок возникла необходимость в разработке новых способов и средств защиты.

Задача особенно актуальна на сегодняшний день, в связи с тем, что на территории РФ не существует ни одного средства более-менее качественно решающую поставленную задачу.

ГЛАВА 1. Обзор существующих методов и технических решений, направленных на обеспечение безопасности и снижение аварийности систем электропитания

Начальным этапом решения задачи разработки эффективных методов, алгоритмов и моделей для регистрации аварийных процессов является всестороннее изучение объекта и предмета настоящего исследования с позиций системного подхода. В связи с этим необходимо уточнить понятийный базис рассматриваемой предметной области, рассмотреть содержание, характеристики и особенности функционирования электроустановок в системах электропитания, а также провести сравнительный системный анализ методов и алгоритмов распознавания аварийных процессов в этих электроустановках применительно к задачам настоящей работы.

В главе проводится анализ аварийных электрических процессов, протекающих в электроустановке как в целостной недетерминированной системе, и выделяются такие процессы, как искрение, дуговой пробой, а также другие нестационарные процессы, возникающие по причине образования неустойчивого переходного сопротивления в электрических соединениях.

Анализируются различные методы обнаружения искрений и дуговых замыканий (таблица 1), в том числе, на основе частотного анализа, анализа ПП, подсчёта числа коммутаций в единицу времени, отклонения фазы, вейвлет-преобразований, тепловизионные и другие. Описывается физика появления и формирование угольного мостика. Представленные решения исследуются применительно к обеспечению электропожаробезопасности электрической системы в целом, а основной акцент анализа делается на комбинированные следящие системы автоматической защиты.

1.1 Электроустановка как целостная сложная недетерминированная система

В соответствии с определением системы [21] как совокупности объектов, объединенных связями так, что эти объекты существуют (функционируют) как единое целое, приобретающее новые свойства, которые отсутствуют у этих объектов в отдельности, - любую электроустановку можно рассматривать как разветвлённую систему, предназначенную для преобразования электрической энергии.

Обычно сложными системами называют системы, которые нельзя корректно описать математически, либо потому, что в системе имеется очень большое число элементов, неизвестным образом связанных друг с другом, либо неизвестна природа явлений, протекающих в системе. Они имеют разветвленную структуру, большое разнообразие элементов и связей и множество состояний работоспособности (больше двух).

В литературе [110] предлагается рассматривать сложность систем в двух аспектах: структурную сложность и сложность поведения.

При изучении сложных систем возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составляющих элементов и подсистем, но также к закономерностям функционирования системы в целом. При этом появляется широкий круг специфических задач, таких, как определение общей структуры системы; организация взаимодействия между элементами и подсистемами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальных режимов функционирования системы; оптимальное управление системой и др. Чем сложнее система, тем большее внимание уделяется этим вопросам [22].

Математической базой исследования сложных систем является теория систем. В теории систем большой системой (сложной системой большого масштаба) [36] называют систему, если она состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов и способна выполнять сложную функцию.

Таким образом, любая энергетическая установка является сложной технической системой, в которой протекают различные переходные и установившиеся процессы. Объекты технических систем хорошо изучены в теории управления.

С точки зрения науки об управлении различными процессами наибольший интерес представляют сложные недетерминированные системы, к которым, как будет показано ниже, можно отнести энергетическую установку и саму электроустановку в частности. Многообразное поведение подобных систем обусловлено разнообразием составляющих её элементов, каждый из которых в отдельности также представляет собой очень сложную вероятностную систему.

По характеру поведения системы делятся на детерминированные и недетерминированные [21]. К детерминированным системам относятся такие системы, в которых составные части взаимодействуют между собой точно определенным образом. Поведение и состояние таких систем может быть однозначно предсказано. В случае недетерминированных систем такого однозначного предсказания сделать нельзя.

Если поведение системы подчиняется вероятностным законам, то она называется вероятностной. В таком случае прогнозирование поведения системы выполняется с помощью вероятностных математических моделей. Можно сказать, что вероятностные модели являются определенной идеализацией, позволяющей описывать поведение недетерминированных систем.

Если внешние воздействия, приложенные к системе (управляющие и возмущающие) являются определенными известными функциями времени и=/(0. В этом случае состоянии системы описываемой обыкновенными дифференциальными уравнениями, в любой момент времени ? может быть однозначно описано по состоянию системы в предшествующий момент времени. Системы, для которых состояние

системы однозначно определяется начальными значениями и может быть предсказано для любого момента времени называются детерминированными.

Стохастические системы — системы, изменения в которых носят случайный характер. Например, включение в систему электропитания и исключение из неё различных электроприёмников (потребителей) предугадать проблематично. Также при случайных подключениях и отключениях (воздействиях на систему), достаточно сложно предсказать её реакцию на это изменение внутренней структуры, особенно в последующий момент времени при одновременно протекающих и взаимовлияющих друг на друга в ней электрических процессах.

Случайные воздействия могут прикладываться к системе из вне, или возникать внутри некоторых элементов (внутренние шумы). Исследование систем при наличии случайных воздействий можно проводить обычными методами, минимизировав шаг моделирования для того, чтобы не пропустить влияния случайных параметров. При этом, так как максимальное значение случайной величины встречается редко (в основном в технике преобладает нормальное распределение), то выбор минимального шага в большинстве моментов времени не будет обоснован.

В подавляющем большинстве случаев при проектировании систем электропитания закладываются не максимальным, а наиболее вероятным значением случайного параметра. В этом случае поучается более рациональная система, заранее предполагая ухудшение или нарушение работы системы в отдельные промежутки времени.

Расчет систем при случайных воздействиях производится с помощью специальных статистических методов. Вводятся оценки случайных параметров, выполненные на основании множества испытаний. Статистические свойства случайной величины обычно определяют по ее функции распределения или плотности вероятности.

Практически отнесение системы к детерминированным или недетерминированным, в первую очередь зависит от задач исследования и подробности рассмотрения системы.

Существует ряд подходов к разделению систем по сложности. В частности, Г. Н. Поваров в зависимости от числа элементов, входящих в систему, выделяет четыре класса систем:

• малые системы (10... 103 элементов),

• сложные (104... 107 элементов),

• ультра-сложные (107. ..1030 элементов),

• суперсистемы (1030.. .10200 элементов).

Так как понятие элемента возникает относительно задачи и цели исследования системы, то и данное определение сложности является относительным, а не абсолютным.

Несмотря на чрезвычайную трудность для прогнозов, поведение любых сложных и недетерминированных систем подвержено действию некоторых закономерностей. Поиск таких закономерностей с целью дальнейшего практического использования - основная задача науки. Для её решения достаточно часто и применяется метод декомпозиции.

Назначение системы

Вход Внутреннее состояние Выход

Рис. 1. Электроустановка — сложная целостная система

Цель любой классификации заключается в ограничении выбора подходов к отображению системы и выработки рекомендаций по выбору

методов, предназначенных для выявления закономерностей протекания процессов внутри системы и управления этими процессами.

Как известно из литературы [22] системы классифицируются по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи (рис. 1)., для которых можно выбрать разные принципы классификации. При этом и электрическую систему можно охарактеризовать одним или несколькими признаками:

- по виду формализованного аппарата представления системы — детерминированные и стохастические;

- по типу целеустремленности — открытые и закрытые;

- по сложности структуры и поведения — простые и сложные;

Однако не стоит забывать, что любые классификации всегда

относительны. Так в детерминированной системе можно найти элементы стохастических систем, а в стохастической системе часто присутствуют элементы, обладающими детерминированными (регулярными) свойствами.

Представление системы, при котором главным является отображение и исследование ее связей с внешней средой, с внешними системами, называется представлением на макроуровне. Представление внутренней структуры системы есть представление на микроуровне. Объекты в системах могут быть как материальными, так и абстрактными. В первом случае говорят о материальных (эмпирических) системах; во втором — о системах абстрактных. К числу абстрактных систем можно отнести теории, формальные языки, математические модели, алгоритмы и другие.

Стоит отметить, что четкого определения и критерия сложной системы в настоящее время не существует.

Существует необходимость в ряде случаев принимать решение на основе неполной информации, учитывать неформализуемые либо плохо-формализуемые факторы, — все это требуется делать исследователю,

хорошо понимающему задачи, стоящие перед системой и обладающим большим опытом.

Каждая отдельная электроустановка - система, в которой, как правило, нет отношений подчиненности, но существуют отношения взаимодействия.

В силу сложности назначения и процессов функционирования, построение адекватных математических моделей, характеризующих зависимости выходных, входных и внутренних параметров для больших систем является невыполнимым.

1.2 Обзор существующих методов, технических решений и мер, по выявлению аварийных ситуаций в системах электропитания и направленные на обеспечения безопасности

Автором исследуются различные методы обнаружения искрения, в том числе, основанных на частотном анализе, анализе протекания переходных процессов, подсчёте числа коммутаций в единицу времени, наблюдения за отклонением фазы, вейвлет-преобразованиях, радиочастотных, оптических, тепловизионных, акустических и многих других, не отражённых в настоящей работе в силу ограничений, предъявляемых к формату изложения диссертационного исследования.

Существует большое количество методов, технических решений, мер и мероприятий, направленных на обеспечение искробезопасности как самой электроустановки, так и отдельных её частей, указываются особенности их применения. Большинство из них, в первую очередь, направлены на снижение вероятности возникновения аварийных электрических процессов и нежелательных явлений в электроустановке.

Проблемы, связанные с побочными эффектами искрения, дуговых замыканий и возникновения неустойчивого переходного сопротивления в электрических цепях сопровождают человечество на протяжении всего

периода использования человеком свойств электрического тока. Эти проблемы решаются в каждом конкретном случае различными способами:

Таблица 1. Методы обнаружения искрения и электрической дуги.

Метод Тепловизионный Радиочастотный Электрический

Регистрация аварийной ситуации в контролируемой сети возможна проблематична в ряде случаев (высокий уровень внешних электромагнитных помех, экранировка проводников) возможна

Определение места аварии возможно проблематично затруднительно

Способ определение места нагрева электрических контактов по термограмме спектральный анализ радиоэфира на предмет наличия характерного набора частот временной либо частотный анализ токов и (или) напряжений в контролируемой цепи

- снижением электрической нагрузки на узлы коммутации, применяя твердотельные ключевые элементы и осуществляя выбор моментов переключения при нулевых значениях тока в коммутируемых цепях;

- снижением вероятности возникновения самого процесса искрения путём сдувания дуги в расцепителях потоком воздуха либо вытягиванием её магнитным полем; вносят изменения в конструкцию, применив дугогасительные камеры либо искровые разрядники сосредоточенного разряда.

- разрабатывают устройства, направленные на выявление аварийных процессов, протекающих в электрических цепях, и побочных процессов протекающих при коммутациях, в том числе путём исследования механизмов утечки электроэнергии в энергораспределительных сетях, изучают проявления этих утечек, например, в виде местных нагревов отдельных токонесущих частей электроустановок.

В историческом аспекте особое внимание изучению данной проблемы стало уделяться после подробного анализа технических причин, приведших к катастрофам в авиации. В связи с чем, стало расти число технических регламентов по проведению профилактических мероприятий и принятию предупредительных мер, направленных на снижение вероятности возникновения аварийных ситуаций в различных системах электропитания особо-ответственного назначения.

Кратко рассмотрим каждый из этих методов с учётом особенностей использования каждого из них применительно к решению задач, поставленных в настоящей работе.

Рис. 2. Тепловизионный метод контроля

Тепловнзионный контроль [71] технически нереализуем для разветвлённых электроустановок. Данный вид контроля может применяться в виде дополнительных периодических проверок опасных и подверженных повреждениям узлов электроустановки, но наблюдение за всеми проводниками и их соединениями становится невозможным по причине низкой чувствительности тепловых детекторов, их узкой диаграммы направленности и неэффективности наблюдения сквозь теплоизолирующие материалы (рис.2).

Средства радиочастотного контроля [43], [44], [45] (широкополосные приёмники, радиодетекторы искровых и дуговых разрядов) не гарантируют необходимой достоверности, при которой становится возможным их применение в качестве непрерывных средств контроля. Мощные внешние помехи (например, грозовые разряды или работа мощных радиопередатчиков) часто приводят к ложному определению искроопасной ситуации в системе. Электрические сигналы, создаваемые радиоволнами [47], излучаемыми электрическими разрядами, при радиоприёме на слух воспринимаются как шорохи или характерные свисты, создающие широкополосные радиочастотные помехи.

В качестве примера радиочастотного контроля может служить прибор марки «01М-Ьос», предназначенный для регистрации и анализа частичных разрядов, диагностики дефектов, оперативной локации мест их возникновения. Однако наиболее эффективно применение подобных приборов для измерения частичных разрядов в высоковольтных цепях таких как:

- силовые трансформаторы

- измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжений

- кабельные линии муфты

- опорная и подвесная изоляция

Также невозможно селективное (по какому либо определённому параметру количественному или качественному) наблюдение за близкорасположенными частями электроустановки, исключающее ложное отключение штатно функционирующей части электроустановки при неисправности соседней.

Рис. 3. Спектральное распределение напряжённости при искровом разряде На рис. 3:

- сплошная линия — спектр основного разряда,

- точечный пунктир — спектр предразряда,

- штриховой пунктир — суммарный спектр;

- / — частота радиоволн,

- Е — напряжённость электрического поля волны.

Спектр радиоволн, излучаемых отдельными электрическими разрядами схож со спектром разряда молнии (рис. 3). Одиночные разряды [46], как и разряды молнии, имеют две стадии: предразряд и основной разряд, различающиеся силой тока и спектром излучаемых радиоволн [48]. Основной разряд излучает сверхдлинные волны, а предразряд, - длинные волны, средние волны и даже короткие волны. Максимум рассеиваемой энергии

10

100 /,игц

разряда лежит в области частот порядка 4 — 8 кГц. Некоторые разряды воспринимаются на слух как сигналы, частота которых непрерывно уменьшается. Такие разряды часто называют свистящими. Их особенность проявления связана с механизмом распространения сверхдлинных волн [46].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Козырев, Антон Александрович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Увайсов Р.И., Павлухина Е.В., Козырев A.A., Громыко А.И. Современные проблемы радиоэлектроники: Сборник научных трудов / научн. ред.: А.И. Громыко, A.B. Сарафанов; отв. за выпуск: A.A. Левшинский — Красноярск ИПК СФУ, 2008 - 465с.

2. Иванов И.А., Козырев А.А, Козлов А.Ю. Метод проектирования контролепригодных электронных средств. Надёжность и качество: труды международного симпозиума 2009.

3. Анушина Е.С. Система краткосрочного прогнозирования электрической нагрузки, автореферат, к.т.н., ЛЭТИ, С-Птб. 2009 -18 с.

4. Егонский A.A. Система диагностики, релейной защиты и автоматики в электроэнергетике. Мин-во образ. РФ, уч. пособие/ Красноярский гос. технич. ун-т. КГТУ, Красноярск. 2003-151с.

5. Баутин В.М., Лазовский В.В. Энергетика для села. Росинформагротех 2002-183с.

6. Наровлянский В.Г Совершенствование методов и технических средств предотвращения и ликвидации аварийных режимов в энергосистемах. Автореферат д.т.н., Иваново, 2005 -39с.

7. Панфилов А.И., Энговатов В.И. Настольная книга энергетика производственно-практическое пособие в вопросах и ответах Энергосервис 2006-651с.

8. Битюков В.К., Королев А.Н., Котов А.Ф. Анализ электрических цепей в стационарном режиме. Учебное пособие. - М.: МИРЭА, 2008. — 92с

9. Монаков В. К. УЗО. Теория и практика, «Энергосервис», Москва, 2007г., С-368

10.Мятеж A.B. Регулирование напряжения в системах электроснабжения с использованием нечёткой логики. Автореферат к.т.н., Новосибирск, 2009г.

11 .Перепелица С.А. Применение интеллектуальных распределительных информационно-измерительных систем в задачах защиты энергетических объектов. Автореферат к.т.н. С-П, 2001г. -16с.

12.Розенблюм Ф.М. Измерительные органы противоаварийной автоматики энергосистем, Москва, Энергоиздат, 1981г., -159с.

13.Глухов O.A. Оптимальная коммутация силовых электрических цепей. Мин-во образования РФ, Марийск. гос. техн. ун-т Йошкар-Ола, Марийск. гос. т. ун-т 2000г. - 168с.

14.Иванова Е.В. Кондуктивные электромагнитные помехи в электроэнергетических системах: теория, расчёт, подавление. Новосибирск 2007г. - 43с.

15.Ищенко A.A. Быстродействующая система токоограничения при КЗ в многомашинных, сист. промышл. Эл-снабж. Автореферат к.т.н., Кубанск. г.т. ун-т Краснодар, 2004, 23с.

16.Александров В.В. Электробезопасность с/х производства 2-е изд. перераб. и доп., Москва, 1992 -Росс

17.Гурин В.В., Карасев О.Б., Гелейша A.A., Симушкина Т.В., Применение электронных устройств защиты электрооборудования в с/х, Минск, 1987 г., -37с.

18.Павлов Д.Д. Исследование и разработка интеллектуального устройства искробезопасности для систем автоматики: Диссертация к.т.н. 05.13.05 /Рос. гос. технолог, ун-т им. Циолковского (МАТИ) Владимир, 2006, РГБ ОД, 61:06-5/3843, стр.- 12

19.Павлов Д.Д. Интеллектуальный барьер искрозащиты 2005г.

20.Малафеева A.A., Павлов Д.Д. Аппаратное и программное обеспечение интеллектуальной искрозащиты, Проектирование и технология электронных средств. 2006. № 1 - С 59-62.

21.Канторович JI.B., Акилов Г.П. Функциональный анализ. Учебник для физических и механико-математических спец. вузов. — 4-е изд., исправленное и дополненное. — М.: Наука, 1981. — 512 с

22.Люстерник Л. А., Соболев В. И. Элементы функционального анализа. Изд. 2-е, перераб. —М.: Наука, 1965. —513 с.

23.Кринберг И.А. К теории столба электрической дуги, горящей в условиях естественной конвекции / "Журнал технической физики", 1964, вып.5, с-492.

24.Таев Е.С. К расчётам электрической дуги переменного тока, Электричество №10, 1956г.

25.Караев Р.И. Теория открытой электрической дуги большой мощности, «Электричество», №10, 1949г.

26.Гарке В.Г. К вопросу сопротивления электрической дуги, Изв. АН ЛССР, серия физ. и техн. наук, № 1, 1971

27.Гарке В.Г. Хазбулатов 3.3. Доклад 3.07, Казанский государственный энергетический университет, IX Симпозиум «Электротехника 2030» Казань, 29-31 мая 2007г.

28.Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче, ГЭИ, 1959.

29.Мауг О. Beitrage sur Theorie ges statieschen und desDinamischen Lichtbogens, Arch. f. El., Nr. 12, 1943.

30.Майкопар A.C. Дуговые замыкания на линиях электропередачи, «Энергия», 1965г.

31 .ГОСТ 24606.1-81. Изделия коммутационные, установочные и соединители электрические. М.: Росстандарт, 2001г.

32.ПУЭ-7. Правила устройства электроустановок. Н.: Сибирское университетское издательство, 2007.

33.ГОСТ 12.4.155-85. Устройства защитного отключения. Классификация. Общие технические требования.

34.Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы - Пер. с англ. - М.: Мир, 1982, - 216 е.,

35.Гарманов А. В.. Подключение измерительных приборов, решение вопросов электросовместимости и помехозащиты. L-Card, 2003.

36.Козырев A.A. Постановка задачи идентификации электрической дуги в силовых электрических цепях, Научн. статья, Научн. журнал «Труды Международного симпозиума «Надёжность и качество»,

37.Баранов В.М., Карасевеч A.M., Сарычев Г.А. Испытания и контроль качества материалов и конструкций. М.: Высшая школа, 2004г.

38.Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей Издательство: «Высшая школа», 1967 г. С.200

39.Кесаев И. Г. Катодные процессы электрической дуги, издательство «Наука», Москва, 1968г. С.244

40.Драган Я.П., Модели сигналов в линейных системах, Наукова думка, 1972

41.Дж. Купер, Макгиллем К. Вероятностные методы анализа сигналов и систем, М: Мир, 1989г.

42.Бассвиль М. Обнаружение изменения свойств сигналов и динамических системах, ISBN:5-03-000573, Мир, 1989г., с - 278

43.Жиглявский A.A., Красковский А.Е. Обнаружение разладки случайных процессов в задачах радиотехники ISBN:5-288-00239-8 / Издательство Ленинградского университета, 1988 г., С - 224

44.Бакут П.А.Теория обнаружения сигналов, Радио и связь, 1984г., С- 440

45.Вострецов А.Г. Оценивание параметров сигналов, Изд-во НГТУ, 2003г, С- 76.

46.Альперт Я. Л., Распространение радиоволн и ионосфера, М., 1960;

47.Долуханов М. П., Распространение радиоволн, 2 изд., М., 1960;

48.Краснушкин П. Е., Виноградова М. Б. Атмосферики, в кн.: Физический энциклопедический словарь, т. 1,М., 1960, с. 100—102.

49.Жданкин В.К. Вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» //Журнал СТА№2, -1999г.

50.Статистика пожаров. Пожарная безопасность. 2007 №2. С. 95

51.ULI 699 "Arc-Fault Circuit Interrupters" NFPA 70. - the National Electrical Code (NEC). - Section 210-12.

52.AFCI European Standard Draft - IEC 62606 2012-02

53.Беляков B.B. Диагностика сложных технических систем. Нижний Новгород, 2001г.

54.Сафарбаков A.M., Лукьянов A.B., Пахомов C.B. Основы технической диагностики, Иркутск, 2006г.

55.Клюев В. В. Машиностроение. Энциклопедия. Технич. Диагностика и средства неразрушающего контроля, Москва, 2006г.

56.Кормильцев П.В., Берштадский И.А. Интеллектуальный, искробезопасный источник питания с изменяемыми уставками и постоянным контролем параметров сети, Донецкий национальный технический университет, УДК 621.31.064.4, Донецк, 2011.

57.Козырев А.А, Алгоритм определения наличия аварийного электрического разряда в сетях электропитания / Аминев Д.А., Козырев A.A., Кудрявцев Д.Ю., Увайсов С.У. // «Датчики и Системы», выпуск №2, февраль, Москва, 2013.-С. 49-51.

58.Козырев A.A. Методы измерения фазы и временных параметров импульсов / Увайсов С. У., Аминев Д. А., Журков А. П., Козырев А. А // «Труды научно-исследовательского института радио», Кн. 4., Москва, 2013.-С. 66-72.

59.Козырев A.A. Анализ эффективности системы автоматизированного контроля / Увайсов С. У., Аминев Д. А., Журков А. П., Козырев А. А. // «Труды научно-исследовательского института радио», Кн. 4., Москва, 2013.-С. 73-78.

60.Козырев A.A. К вопросу об оценке стоимости организации канала связи для передачи информации / Аминев Д. А., Козырев А. А. // «Труды научно-исследовательского института радио», Кн. 3., Москва, 2012. — С. 3-7.

61.Козырев A.A. Принцип работы устройства защиты электроустановок от дуговых замыканий / Козырев A.A., Кудрявцев Д.Ю., Монаков В.К., // Научно-технический журнал / Электро / ISSN 19951-5685 Москва, 2014. -№1. - С. 28-30.

62.Козырев А.А, Минченко А.В, Монаков В.К, «Способ детектирования аварийной электрической дуги и устройство для его осуществления» // Патент РФ № 2479866 от 20.04.2013 ФГБУ ФИПС

63.Козырев А.А, Кудрявцев Д.Ю, Минченко А.В, «Способ динамического обнаружения аварийного электрического разряда и устройство для его осуществления» // Патент РФ № 2515996 от 20.05.2014 ФГБУ ФИПС.

64.Козырев A.A., Минченко A.B., Монаков В.К., «Устройство защиты электроустановки с функцией детектирования аварийной электрической дуги» // Патент РФ № 117686 от 27.06.2012г ФГБУ ФИПС.

65.Козырев A.A., Кудрявцев Д.Ю., Минченко A.B., «Устройство динамического обнаружения аварийного электрического разряда» // Патент РФ № 117734 от 27.06.2012г ФГБУ ФИПС.

66.Патент РФ № 08В17/06 МПК С2 Способ предупреждения пожара от неисправности в электрической сети и устройства для его осуществления Заявка от 22.12.2006г.

67.Козырев A.A., Аминев Д.А., Увайсов С.У. Схема распознавания аварийного электрического разряда / Международная научно-практическая конференция «Информационные и коммуникационные технологии в образовании, науке и производстве, Протвино, 2012. С.299-302.

68.Козырев A.A., Кудрявцев Д.Ю. Подход к обнаружению нестационарного коммутационного процесса и синтез распознающей системы // Научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ, Москва, 2013.

69. Козырев A.A. Метод обнаружения аварийного электрического разряда // Научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ НИУ ВШЭ, Москва, 2013.

70.Козырев A.A. Идентификация электрической дуги в электрических силовых цепях.// Инновации на основе информационных и

коммуникационных технологий: материалы науч.-практич. конференции. Под. ред. Увайсова С.У. М.: МИЭМ, 2010.

71.Мозгалевский А. В. Технические средства диагностирования, Санкт-Петербург, Судостроение, 1984г

72.Биргер И. А, Применение формулы Байеса в задачах технической диагностики. — Вестник машиностроения, 1984

73.Портнягин H.H. Теория, методы и эксперименты решения задач диагностики электрических средств автоматизации, Москва, 2001.

74.Портнягин H.H., Пюкке Г.А. Теория, методы и эксперименты решения задач диагностики судовых электрических средств автоматизации СПб.: Судостроение, 2004. - 162 с.

75.Болотовский Ю. Опыт моделирования в среде OrCAD проблемы сходимости, Москва, 2005.

76.Усихин В.Н. Об оценке сопротивления электрической дуги при расчётах токов КЗ в сетях напряжением до 1000 В. Электрические станции, №7, -1994, С 55-57

77.Фурманов Б.М. Научные основы, методы оценки и обеспечения искробезопасности горного слаботочного электрооборудования. М.: Недра, 1970.- 150 с.

78.Петренко Б.А. Электрический разряд в искробезопасных цепях / В сборнике статей «Механизация и автоматизация в горной промышленности.», вып. 3, М.: Госгортехиздат, 1963, с. 300 - 317.

79.Иохельсон З.М. Бершадский И.А. Влияние параметров искры на воспламенение метано-воздушной смеси. — Уголь Украины, 2007, №3.

80.Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. — М.: Энергия, 1978. - 456с.

81 .Коган А.Г. Электроизмерительная и расчетная оценка искробезопасности

индуктивных электрических цепей на основе математической модели очагового зажигания рудничных газов: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.26.01, Макеевка, 1988.

82.Коган Э.Г. Способы и средства обеспечения искробезопасности рудничного электрооборудования. М.: Недра, 1988. - 101 с.

83.Иохельсон З.М., Бершадский И.А., Неледва А.В. Расчетная модель воспламенения метано-воздушной смеси электрической искрой цилиндрической формы // HayKOBi пращ Донецького нацюнального техшчного ушверситету. Сер1я: «Електротехшка i енергетжа», вип. 7 (128), с.215-220. - Донецьк: ДВНЗ «ДонНТУ», 2007.

84.Электрооборудование взрывозащищенное, ГОСТ Р51330.10 - 99 (МЭК 60079 - 11 - 99). Госстандарт России от 09.12.1999 г. - М.: Изд-во стандартов, 1999. - 4.11. — Искробезопасная электрическая цепь.

85.Р.Н. Schavemaker and L. Van der Sluis . The arc model blockset//Proceedings of the Second IASTED International Conference POWER and energy systems (EuroPES) June 25-28, 2002, Crete, Greece, pp. 644-648.

86. F. M. El-Turky and S. He, "Efficient generation of faul dictoinaries", in Proc. 25th Midwest Symp. Circuits and Systems (Houghton, MI), pp.267-270, 1982.

87.P.-M. Lin, "DC fault diagnosis using complementary pivot theory", in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems (Rome, Italy), pp.1132-1135, 1982.

88.G. C. Temes, "Efficient methods of fault simulation", in Proc. 20th Midwest Symp. Circuits and Systems (Lubbock, TX), pp.191-194, 1977.

89.A. Pahwa and R. A. Rohrer, "Band faults: Efficient appromaximations to fault bands for the simulation before fault diagnosis of linear circuits", IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-29, pp.81-88, 1982.

90 J. W. Bandler and A. E. Salama, " Recent advances in fault location of analog networks", in Proc. IEEE Int. Symp. Circuits and Systems (Montreal, Canada), pp. 660-663, 1984.

91.K. C. Varhese, J. H. Williams, and D. R. Towill, "Computer-aided feature selection for enhanced analogue system fault location", Pattern Recogn., vol. 10, pp.265-280,1978.

92."Simplified ATPG and analog fault location via a clustering and separability technique", IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-26, pp.496-505, 1979.

93.A unified decomposition apprpach for fault location in large analog circuits", IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-31, pp.609-622, 1984.

94.K. C. Varhese, J. H. Williams, and D. R. Towill, "Computer-aided feature selection for enhanced analogue system fault location", Pattern Recogn., vol. 10, pp.265-280, 1978.

95.M. F.-S. Lin and S. P. Chan, "Fault diagnosis of liner systems", in Proc. 7th Ann. Allerton Conf. On Circuits and System Theory (Monticello, IL), pp.503-510, 1969.

96.A. Pahwa and R. A. Rohrer, "Band faults: Efficient appromaximations to fault bands for the simulation before fault diagnosis of linear circuits", IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-29, pp.81-88, 1982.

97.W. A. Plice, "UUT modeling", in Proc. IEEE Int. Automatic Testing Conf. AUTOTESTCON'81 (Orlando, FL), pp. 106-113, 1981.

98.J. E. Jagodnik and M. S. Wolfson, "Systematic fault simulation in an analog circuits simulator", IEEE Trans. Circuits Syst., vol. CAS-26, pp.549-554, 1979.

99.Бабаков М.Ф. Методы технического диагностирования электронных средств. УДК 621.396.6, «ХАИ», Харьков, 2003

100. Граф Ш., Гессель М. Схемы поиска неисправностей. Берлин, Akademie — Verlag, Berlin, 1997

101. Патент России RU 2159468 С1 7, G08B 17/06, G08B 25/10, опубл. 20.06.2005

102. Жуков В.В. Развитие методов расчёта и экспериментального определения токов короткого замыкания. Диссертация на соискание учёной степени д.т.н. -М.: 1998-43 с.

103. Сошников С.А. Оценка пожарной опасности коротких замыканий в электроустановках 0,38 кВ, Сборник трудов 3-ей Всероссийской научно-технической конференции студентов АлтГТУ им. Ползунова И.И., аспирантов и молодых учёных, Наука и молодёжь, секция Энергетика, Барнаул, 2006г. С.

104. Сошников A.A. Пожарная безопасность электроустановок зданий: Проблемы и перспективы.- Ползуновский альманах, 1999, № 3, с. 31-33.

105. Никольский O.K., Сошников A.A., Полонский A.B. Системы обеспечения безопасности электроустановок до 1000 В.- 2-е изд., перераб. и доп. - Методические рекомендации по расчету, проектированию, монтажу и эксплуатации электрической защиты.- Барнаул, 2001.-126 с.

106. Германенко B.C., Никольский O.K., Сошников A.A. Пожары от электроустановок: перспективные технологии безопасности.-1. Материалы международной научно-практической конференции «Региональные аспекты обеспечения социальной безопасности населения юга Западной Сибири — проблемы защиты от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера».- Барнаул, 6 июня 2003 г.// Под общ. ред. В.Н. Белоусова, С.И. Григорьева.- Барнаул: АзБука, 2003, с. 3435.

107. Сошников A.A., Никольский O.K. Расчет эффективности электрической защиты в сетях 0,38 кВ : Учеб. пособ. для вузов по спец. "Электроснабжение" (по отраслям).- Барнаул: Изд-во Алт. политех, ин-та, 1992.-57 с.

108. Сошников A.A., Шелепов О.П. Развитие технологий обеспечения пожарной безопасности электроустановок низкого напряжения. - Вестник АлтГТУ им. И.И. Ползунова, 2000, № 3, с. 50-54.

109. Никольский O.K., Сошников A.A. Современные технологии обеспечения пожарной безопасности электроустановок.- Тезисы докладов научно-практической конференции «Наука - городу Барнаулу».- Изд-во АлтГТУ, 1999.

110. Босов A.A., Ильман В.М. Структурная сложность систем, Статья ДИИТУДК 517: (53 +57/59), Москва, 2012г.

111. Верещаго E.H., Костюченко В.И. Модель электрической дуги в MATLAB I SIMULINK, статья УДК 519.6, ISSN 1607-6761 EJTEKTPOTEXHIKA, №2, 2013г.

112. Портал магистров ДонНТУ [Электронный ресурс]. - 2010. - Режим доступа: http://www.uran.donetsk.ua/~masters/2009/eltf/severin/diss/index.htm

113. Искрение - скрытый аспект авиакатастроф [Электронный ресурс]. — 2008. - Режим доступа: http://daily.sec.ru/2011/09/16/Iskrenie—skritiy-aspekt-aviakatastrof-CHast-2.html

114. Публикация Daily.Sec.Ru [Электронный ресурс]. — 2011. - Режим доступа: http://daily.sec.ru/publication.cfm?pid=28847

i г

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Результаты испытаний и экспериментов

Таблица 1. Экспериментальные результаты

Номер п/п Сигнальная нагрузка Фоновая нагрузка Время реакции г\с г+ < Д+ Время реакции г", мин г >

1 ЛН 60 Вт нет 3,3 1 >10 1

2 Утюг 2000 Вт нет 0,5 1 >10 1

3 Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) нет 1,7 1 >10 1

4 Коллект. двиг. 1000-2000 Вт (с per.) нет 0,8 1 >10 1

5 БП АТХ300 Вт (балласт) нет 1,4 1 >10 1

6 Тал. лампа с мод. 200 Вт нет 0,9 1 >10 1

7 БП ноутбука (балласт) нет 2,6 1 >10 1

8 ЛН60 Вт ЛН 60 Вт 3,1 1 >10 1

9 ЛН 60 Вт ЛН300 Вт 5,2 1 >10 1

10 ЛН 60 Вт Утюг 2000 Вт 9,2 >10 1

11 ЛН60 Вт Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) 4,4 1 >10 1

12 ЛН 60 Вт Коллект. двиг. 1000-2000 Вт (с per.) 4,2 1 >10 1

13 ЛН 60 Вт БП АТХ300 Вт (балласт и комп. со случ. загрузкой) 2,7 1 4 0

14 ЛН 60 Вт Гал. лампа с мод. 200 Вт 3,9 1 >10 1

15 ЛН 60 Вт БП ноутбука (балласт и комп. со случ. загрузкой) 3,1 1 >10 1

16 Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) 1,4 1 >10 1

17 БП ATX 300 Вт (балласт) Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) 1,6 1 8 0

18 ИБП Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) 1,9 1 >10 1

19 БП ноутбука (балласт) Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) 2,3 1 >10 1

20 Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) Асинхр. двиг. 1000-2000 Вт 1,7 1 >10 1

21 Сварочный трансформатор нет 4,3 1 >10 1

22 Автотрансформ атор (JIATP) нет 4,9 1 >10 1

23 Сварочный инвертор нет 3,7 1 >10 1

24 Дуговая ртутная лампа (ДРЛ) нет 2,9 1 >10 1

25 Натриевая лампа нет 2,5 1 >10 1

26 Тиристорные регуляторы нет 2,5 1 >10 1

27 Релейный стабилизатор напряжения нет 3,3 1 >10 1

28 Утюг 1000 Вт Коллект. двиг. 500 Вт (без per.), БП АТХ300 Вт (балласт) 1,1 1 >10 1

29 Утюг 2000 Вт Коллект. двиг. 1000 Вт (с per.), БП ATX 300 Вт (случ. загр.) 0,7 1 >10 1

30 Утюг 1000 Вт, Коллект. двиг. 500 Вт (без per.) Коллект. двиг. 500 Вт (без per.), БП АТХ300 Вт (балласт), Утюг 2000 Вт 0,8 1 >10 1

1.6

1

о а

т-1-1-1-1-

_,_1-г-т..........[— , „ ,4- I

400 600 000 1000 1200 1400

1 (— 0.8 -0,6 -0.4 -0.21В

Рис. 78. Эксперимент 4.2

I

, /-К к N А

! 1 I

_________

Г' —|..................... ...........( ... 1

Рис. 80. Эксперимент 16.1

..........- - Т..............................I......... .......I ..... I

-г—........ Г" • , I........I

°0 50 100 160 200 260 300

1

... | • ......... |

04 .............................;...........................-

и.2 0 »Яш,—=г-- -—1-,—I- и__I

0 50 100 160 200 260 эоо

Рис. 82.. Эксперимент 2.2

"1-1-1-1-1-1-г

.....I" ■>............I I -:-1-1—

50 100 130 200 260 300

400 4Ш 600

-1-1-1-1-1-Г

-Г

100 150 200 280 ЭХ) 360 400 050 500

08 06 I 1 |

П __1.--' 1 1 1

О 200 400 ЮО 330 10СО 1200

I

Рис. 84. Эксперимент 3.1

5 1

/ V

___/ . ------—Г-— 1111 .....

о гоо «о еоо аоо юоо 1200 1«о

Г

1 ....... 1 1 ! !

04 1

П (¡11

о 200 <юо боо ах 1000 1200 1400

момент срабатывания

периоды

пскреши»

S00 1000

периоды

Рис. 86. Временная диаграмма принятия решения системой при наличии аварийного электрического разряда