Аппаратно-программный комплекс

Этап №2

На нашем сайте опубликованы результаты работ, полученные в ходе выполнения этапа №2 «Разработка математических моделей процессов и элементов электрической сети для исследования аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110кВ» проекта по Соглашению о предоставлении субсидии № 14.579.21.0083 от 28 ноября 2014г. по теме: «Разработка технических решений распределенной системы резервирования интеллектуальных электрических сетей, обеспечивающих повышение надежности и живучести электрооборудования» с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» в период с 01 января 2015г. по 30 июня 2015г.

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 28 ноября 2014г. № 14.579.21.0083 по теме: «Разработка технических решений распределенной системы резервирования интеллектуальных электрических сетей, обеспечивающих повышение надежности и живучести электрооборудования» с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01 января 2015г. по 30 июня 2015г. были выполнены следующие работы:

За счет средств субсидии:

  • разработана математическая модель в электрической сети 6-110 кВ;

За счет софинансирования из внебюджетных источников:

  • разработана методика оценки информационных признаков, характеризующих режимы работы электрических сетей;
  • принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИ (конференции, семинары, симпозиумы, выставки и т.п., в том числе, международные).

При этом были получены следующие результаты:

2.1.   Разработаны математические модели электрической сети 6-110 кВ в средах: имитационного моделированияSimulinkMATLAB, математического пакетаMathCAD, специализированного программного комплексаRTKZ 2.03, позволяющие комплексно решить задачу разработки и проверки АПК и обеспечивающие моделирование и расчет режимов работы электрических сетей с ответвительными и промежуточными подстанциями: нагрузочных режимов, пуска (самозапуска) высоковольтных электродвигателей (ЭД), бросков намагничивающего тока трансформаторов (БНТ), различных видов коротких замыканий (КЗ) с учетом влияния переходного сопротивления электрической дуги (ПСЭД) и подпитки со стороны низшего напряжения (НН), режимов множественной продольно-поперечной несимметрии (ППН), необходимых для оценки распознаваемости аварийных и допустимых режимов, разработки новых алгоритмов функционирования защит дальнего и ближнего резервирования.

Комплекс разработанных математических моделей является оригинальным и не уступающим уровню математических моделей, создаваемых в программной среде PSCAD (Канада).

2.2.   Разработана методика оценки информационных признаков, характеризующих режимы работы электрических сетей, на основе критерия распознаваемости аварийных и допустимых режимов и чувствительности алгоритмов функционирования. Методика является оригинальной и не имеет прямых аналогов в России.

2.3.   Доказана возможность пересечения областей допустимых и аварийных режимов: при КЗ и наличии влияния ПСЭД, пусковых режимах ЭД, значительныхперетоков на транзитных линиях, что требует разработки адаптивных алгоритмов формирования контролируемых информационных признаков и оценки их распознаваемости. Определено, что наиболее перспективными являются защиты с контролем приращений входных сигналов, защиты с контролем ортогональных составляющих.

2.4.   Разработки математических моделей и методики оценки информационных признаков, характеризующих режимы работы электрических сетей выполнены в соответствии с техническим заданием (см. п. 2.1.9, п. 2.11, п.3.6, п. 3.7, п.4.1.5, 4.3.1.2, п.4.3.1.1., п.4.3.1.3).

2.5.   Результаты работ по п.п. 2.1-2.3 резюмеполучили признание научного сообщества на 5-ой международной научно-технической конференции «Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем» (01 – 05 июня 2015 г., Сочи, Российский национальный комитет СИГРЭ) (статья V.I.Nagay, I.V. Nagay, S.V. Sarry, P.S. Kireev, A.V. UkraincevDetectionofthefaultsinelectricalnetworkswithincompleteinformationPlatovSouthRussianStatePolyechnicUniversity (NPI) – AvtomatikaDon, http://cigre.ru/activity/conference/relayprotect5/materials/S.1.2.pdf), а также одобрение и включение в программу конференции трех статей, индексируемой в базах ScopusELEKTROENERGETIKA 2015. INTERNATIONAL SCIENTIFIC SYMPOSIUM ON ELECTRICAL POWER ENGINEERING. September 16-18, 2015/ StaraLesna, Slovakia.

Участие в вышеперечисленных научно-технических выставочных мероприятиях и конференциях свидетельствует о качестве и актуальности результатов проекта, соответствующего российскому и мировому уровню

Разработанные комплекс математических моделей и методика позволяют обеспечить оценку эффективности алгоритмов резервных защит, создаваемого аппаратно-программного комплекса резервных защит для конкретных схем и режимов распределительных электрических сетей с ответвительными и промежуточными подстанциями, выбор параметров и параметрирование.

Некоторые результаты проведенных работ представлены на рисунках ниже.

Конференция 1

Схема 1 Схема 2

page_public

Этап №3

Краткое описание выполненных работ:

За счет за счет средств субсидии Минобрнауки России:

— разработаны принципы построения, алгоритм функционирования и схемные решения аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ;

— разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ;

— изготовлен экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ (на основе существующих комплектующих изделий – контроллеров и микропроцессоров);

— разработан промежуточный отчет о ПНИ.

За счет средств софинансирования из внебюджетных источников:

— за счет собственных средств Индустриального партнера Общества с ограниченной ответственностью «ИнвестПромСтрой» на основании Договора о софинансировании и дальнейшем использовании результатов прикладных научных исследований от 05 ноября 2014 г. № 5/14: разработано программное обеспечение экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ;

— за счет собственных средств Индустриального партнера Общества с ограниченной ответственностью «ИнвестПромСтрой» на основании Договора о софинансировании и дальнейшем использовании результатов прикладных научных исследований от 05 ноября 2014 г. № 5/14: принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИЭР.

Основные результаты работ:

1. Разработаны математические модели электрической сети 6-110 кВ для исследования аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей в средах: имитационного моделирования Simulink MATLAB, математического пакета MathCAD, специализированного программного комплекса RTKZ 2.03, позволяющие комплексно решить задачу разработки аппаратно-программного комплекса и обеспечивающие.

2.Разработана методика оценки информационных признаков, характеризующих режимы работы электрических сетей, на основе критерия распознаваемости аварийных и допустимых режимов и чувствительности алгоритмов функционирования.

3. Выполнена оценка эффективности традиционных защит по критерию чувствительности в зависимости от относительной суммарной мощности трансформаторов к мощности защищаемого трансформатора, обеспечившая выбор наиболее информативных признаков, характеризующих аварийные режимы.

4. Построение амплитудно-фазовых портретов нагрузочных и аварийных режимов токов, сопротивлений и их приращений распределительной сети с ответвительными и проходными подстанциями с использованием разработанных математических моделей является новым методом в России, позволяющим обеспечить оценку возможности их распознавания и необходимости введения новых признаков при наличии совместных областей.

5. На основе математического моделирования доказана возможность пересечения областей допустимых и аварийных режимов: при КЗ и наличии влияния переходного сопротивления электрической дуги, в режимах, связанных с пусками и самозапусками мощных высоковольтных электродвигателей на стороне низшего напряжения трансформаторов, значительными перетоками на транзитных линиях, что потребовало разработки адаптивных алгоритмов формирования контролируемых информационных признаков и оценки их распознаваемости.

6. Разработаны принципы построения, алгоритмы функционирования, схемные решения и эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ

7. Изготовлен экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.

8. Разработано программное обеспечение (ПО) экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ.

9. Результаты работ по комплексному исследованию режимов работы электрических сетей с использованием нескольких программных продуктов и оценкой возможности распознавания альтернативных режимов получили одобрение на 5-ой международных научно-технических конференциях.

DSCN1493

P1000263

 

DSCN2681[1]

P1000261

Этап № 4

В ходе выполнения работ по четвертому этапу:

— разработана программа и методики испытаний экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ;

— произведены испытания экспериментального образца аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ (на основе существующих изделий – контроллеров и микропроцессоров);

— выполнен анализ результатов испытаний и корректировка эскизной конструкторской документации на экспериментальный образец аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ;

— проведены патентные исследования по исследуемой теме в соответствии с ГОСТ Р15.011.96, получены патент РФ на полезную модель и два свидетельства на регистрацию программ для ЭВМ, также поданы две заявки на полезные модели РФ;

— разработан промежуточный отчет о ПНИЭР.

1

Проведение испытаний на вибростенде

2

Проведение испытаний с установкой ударной

4

Испытания устройства защиты дальнего резервирования

3

Внешний вид аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ АПК РРЗ

 

Этап №5

Результаты работы, полученные на этапе № 5:

– Выполнено обобщение и оценка результатов исследований.

– Разработан проект технического задания на проведение опытно-конструкторских работ по теме: «Создание опытного образца микропроцессорной системы защиты ближнего и дальнего резервирования для интеллектуальных электрических сетей напряжением 6-110 кВ».

– Разработаны предложения и рекомендации по реализации результатов ПНИЭР.

– Разработаны технические требования и предложения по совершенствованию аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ на основании проведенных испытаний экспериментального образца.

– Разработана методика выбора уставок срабатывания системы микропроцессорной резервной защиты.

– Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – организации реального сектора экономики.

– Выполнена технико-экономическая оценка полученных результатов.

– Принято участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию промежуточных результатов ПНИЭР (конференции, семинары, симпозиумы, выставки и т.п., в том числе, международные).

Степень внедрения: практического внедрения полученных результатов в рамках прикладных научных исследований не предусмотрено.

Рекомендации по внедрению: на этапе № 5 выполнения прикладных научных исследований разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера – организации реального сектора экономики, представленные в разделе 6 отчета о ПНИЭР.

Область применения: результаты проведенной ПНИЭР могут быть использованы для проведения опытно-конструкторских работ, направленных на создание высокотехнологичного производства аппаратно-программного комплекса резервной релейной защиты.

Основные потребители разработанных технологий – распределительные сетевые компании, коммунальные электрические сети и электрические сети промышленных предприятий.

Экономическая эффективность работы: при выполнении работ на этапе №5 проведена технико-экономическая оценка результатов и разработаны технические требования и предложения по реализации результатов ПНИЭР.

5

Модель насыщающегося трехфазного трансформатора с гистерезисом

6

Внешний вид аппаратно-программного комплекса резервной защиты интеллектуальных электрических сетей 6-110 кВ АПК РРЗ

7

Внешний вид компьютера с разработанным программным обеспечением