Електротехнічний комплекс регулювання напруги трансформатором з РПН

Abstract

Дисертація присвячена питанню підвищення надійності та якості вихідної напруги електротехнічного комплексу за рахунок удосконалення законів регулювання напруги та розроблення математичних моделей і структур для діагностування трансформатора з РПН. Розроблені математичні моделі закону регулювання напруги, що враховує кут нахилу огинаючої регулювальної напруги, рівень втрат в трансформаторах навантажувальних підстанцій, математична модель визначення вагового коефіцієнта впливу трансформатора навантажувальної підстанції, математична модель для врахування факторів зовнішнього впливу в задачі діагностування ізоляції обмоток трансформатора за тепловим старінням, а також математична модель оцінки роботоздатності пристрою РПН трансформатора. Синтезовано структури засобів та запропоновано мікропроцесорні реалізації розроблених математичних моделей, а також алгоритми їх роботи. В програмному середовищі Matlab розроблено комп’ютерну модель створеного електротехнічного комплексу, дослідження якого підтверджує адекватність розроблених математичних моделей. Методи і технічні засоби пройшли промислову апробацію і впроваджені на підприємстві ВАТ “Західенерго” – Ладижинській ТЕС та в навчальний процес Вінницького національного технічного університету. Диссертация посвящена вопросам повышения надежности и качества регулированного выходного напряжения электротехническим комплексом, содержащим трансформатор с устройством РПН, за счет диагностирования и усовершенствования законов регулирования напряжения. Обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследований, научная новизна и практическая ценность работы; представлены сведения об апробации, публикациях и реализации работы. Проведен анализ существующих методов и электротехнических комплексов регулирования напряжения в электрических сетях, что позволило определить основные ограничения существующих разработок и обосновать необходимость поиска новых решений в этой области. Разработаны математическая модель закона регулирования напряжения, которой учитывается угол наклона огибающей регулированного напряжения, уровень потерь в силовых трансформаторах нагрузочных подстанций; математическая модель определения весового коэффициента влияния трансформатора нагрузочной подстанции в задаче регулирования напряжения; математическая модель, позволяющая учитывать факторы внешнего воздействия в задаче диагностирования изоляции обмоток трансформатора по тепловому старению; математическая модель оценки работоспособности устройства РПН трансформатора. Разработанные математические модели позволяют повысить качество выходного напряжения электротехнического комплекса и провести оценку его работоспособности. Доказана адекватность предложенных математических моделей. Синтезирована структурная схема устройства, определяющего угол наклона огибающей регулированного напряжения и прогнозирующего время вхождения напряжения в границы зоны нечувствительности, объединенного со структурной схемой типового регулятора напряжения. Структурные схемы средств определения работоспособности устройства РПН синтезированы с применением математического аппарата секвенций. В соответствии с методом по математическим моделям построены графы функционирования систем, выполнены и минимизированы секвенциальные описания графов. Показано, что минимизированные выражения позволяют не только перейти к структурным схемам средств, но и получить формализованные алгоритмы роботы средств определения работоспособности устройства РПН трансформатора. Причем такие алгоритмы содержат минимизированное количество шагов и удобны для программирования цифровых устройств. Осуществлена аппаратная реализация средства для определения корректирующего коэффициента, которым учитывается влияние факторов окружающей среды в задаче диагностирования изоляции обмоток трансформатора по тепловому старению. Предложена техническая реализация в микропроцессорном исполнении устройства для регулирования напряжения и алгоритм его работы. На базе ПЛИС разработано средство для определения работоспособности устройства РПН, которое позволяет определить время и одновременность переключения устройства при пофазном его исполнении. Разработана аналитическая модель процессов переключения контактора устройства РПН, которая позволяет получить картину переходного процесса переключение устройства РПН с одной отпайки на другую. Проведена оценка ошибок первого и второго рода в задаче регулирования напряжения с помощью трансформатора. Разработанные методы и технические средства прошли промышленную апробацию и внедрены на предприятиях ОАО “Западэнерго” – Ладыжинская ТЭС и в учебный процесс Винницкого национального технического университета. The thesis considers the issue of improving the reliability and quality of the electrotechnical complex input voltage by the improvement of voltage regulation laws and the development of mathematical models and structures for diagnosing the transformer with the load tap change device. There had been developed the mathematical models for the voltage regulation law, which take into account the slope angle of the envelope control voltage, the level of losses in the transformers of the loading substations, a mathematical model for determining the influencing weight coefficient of the load transformer substation, a mathematical model for considering the external factors influence in the task of the diagnosing the transformer coils insulation as for the thermal aging, as well as the mathematical model for the evaluation of the working ability of the transformer tap change device. There had been synthesized the structures of tools, suggested the microprocessor realization of the developed mathematical models together with the algorithms for their operation. Within the Matlab software environment there had been developed the computer model for the developed electrotechnical complex, the research of which confirms the adequacy of the developed mathematical models. The methods and the technical equipment had been industrially tested and implemented to the joint-stock company “Zahidenergo” – the Ladyzhyn Thermal Electric Power Station as well as to the education process in Vinnytsia National Technical University.