Линий электропередачи в среде matlab

ЗИГАНШИНА А.И., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ВАГАПОВ Г.В.

В настоящее время энергосистема России характеризуется высокой степенью физического износа и, как следствие, снижающимися показателями надежности. Анализ аварий в энергетической системе России показал, что наименее надежным элементом энергосистемы являются воздушные линии (ВЛ). Наиболее распространенными повреждениями на ВЛ являются различные виды замыканий.

В настоящее время в энергосистеме существует большое количество различных способов диагностики замыканий. Одним из перспективных можно назвать способ определения места замыкания в распределительных сетях на основе высших гармонических составляющих (ВГ) в спектре токов и напряжений, на чем возможно построить индикацию повреждения. Одновременно имеет место многократное усиление отдельных ВГ напряжения, что предоставляет возможность связать «резонансные» частоты с удаленностью замыкания.

Для оценки «резонансных» частот ВЛ была создана модель одиночной воздушной линии, разработанная в программе MatLab Simulink. Модель состоит из нескольких блоков: источник трехфазного напряжения (Three-Phase Source), трехфазный измеритель (Three-PhaseV-I Measurement), линия с распределенными параметрами (Distributed Parameters Line), трансформатор 35/0,4 кВ (Three-Phase Transformer), нагрузка 0,4 кВ, 400 кВт (Three-Phase Parallel RLC Load), управляемый ключ (Ideal Switch) и заземление (Ground).

Аварийный режим моделируется с помощью управляемого ключа (Ideal Switch) и заземления (рис. 1). На контрольный вход ключа подается белый шум (Band-Limited White Noise). Измерения параметров высших гармоник проводятся на напряжении 35 кВ.

Рис. 1. Частотный анализ в начале ВЛ на напряжении 10 кВ (замыкание происходит

на расстоянии 15 км от начала линии)

Проводятся два эксперимента:

1) замыкание происходит на расстоянии 15 км от начала линии;

2) замыкание происходит на расстоянии 30 км от начала линии.

Выбирается нужный шаг дискретизации и время, затем запускается симуляция виртуальной модели. При замыкании фазы на землю наблюдается резкое изменение осциллограмм напряжений в начале линии. Также проводится FFT-анализ и наблюдается появление высших гармоник в момент срабатывания ключа (рис. 1).

При удалении точки подключения ключа от начала линии амплитуда ВГ и напряжения уменьшаются (рис. 1, 2).

Рис. 2. Частотный анализ в начале ВЛ на напряжении 10 кВ (замыкание происходит

на расстоянии 30 км от начала линии)

Полученные результаты анализа показывают влияние величины полного сопротивления линии на «резонансную» частоту.

Процесс возникновения замыкания преимущественно сопровож-дается процессом горения дуги. Так как дуговой разряд является нестационарным, то он инициирует появление ВГ в сети. Известно, что ВЛ обладает как индуктивным сопротивлением, так и емкостной проводимостью. Данный факт позволяет сделать вывод о возможном наличии резонансных явлений на некоторых из ВГ. От расположения места замыкания на линии меняются ее резонансные характеристики, следует ожидать определенной зависимости частоты резонанса ВГ от места замыкания. Зависимости частоты резонанса ВГ от места замыкания возможно ожидать как на высоком, так и на низком напряжениях. По мере удаления места замыкания от источника питания амплитуда ВГ будет снижаться.

УДК 621.3.072.3