Комбінована система діагностування систем електропостачання змінного та постійного струму (теорія, дослідження та розробка)

Таблиця 1.

Техніко-економічні показники КСД

Висновки

діагностування експлуатація система електропостачання

У дисертаційній роботі вирішена науково-прикладна проблема розвитку теорії побудови комбінованих методів діагностування з метою створення діагностичного забезпечення динамічної системи керування індивідуальною надійністю систем електропостачання під час їх експлуатації, розробки і впровадження автоматизованого комплексу для його реалізації. Розвиток теорії полягає у встановленні закономірностей побудови комбінованої системи діагностування систем електропостачання промисловості і агропромислового комплексу під час їх експлуатації. Впровадження діагностичного забезпечення етапів експлуатації і ремонту збільшить період безвідмовної роботи, зменшить енергетичні і ресурсні витрати, пов'язані з цими етапами.

Основні висновки, наукові та практичні результати роботи полягають у такому:

1. Існує система технічного обслуговування та ремонту шляхом діагностування та відновлення систем електропостачання на етапі експлуатації з метою підтримання встановленого рівня надійності, забезпечення всіх вимог безпеки та високої ефективності використання систем електропостачання за призначенням. Через комбіновану систему діагностування забезпечується динамічне керування технічним станом системи електропостачання для підвищення надійності і безпеки її експлуатації. Комбінована система діагностування створена за новим принципом перевірок, коли передбачається процедура оцінки технічного стану системи електропостачання за сигналом неперервного контролю узагальнюючого діагностичного параметру, перевірки діагнозу більш точними методами періодичного контролю, пошуку місця несправності автоматизованими методами, перевірки попередньо визначених для даного циклу діагностування елементів СЕП за критерієм мінімуму витрат на експлуатацію і вибору стратегії ремонтно-обслуговуючих дій за результатами контролю параметрів технічного стану, наробітком на відмову та відмовами.

2. Керування технічним станом відображено моделлю у вигляді структурного інформаційного графа системи з стохастичними зворотними зв'язками. Побудову структурного інформаційного графа здійснено на основі узгодження взаємопов'язаних детермінованого та стохастичних аналізів, коли основним є детермінований підхід, а стохастичний - його розвитком. В основу детермінованого підходу покладено уявлення про інформаційну зміну сигналів системи керування, що визначають вихідний ефект функціонування СЕП. Стохастичний підхід будує модель зв'язку СЕП з ланцюгами керування. Ефективність системи оцінюється ймовірністю випадкового вихідного потоку СЕП - коефіцієнтом готовності. Запропоновано метод визначення коефіцієнта готовності СЕП для комбінованої системи діагностування.

3. Вперше запропоновано в якості узагальнюючого діагностичного параметра використовувати динамічну характеристику активного опору ізоляції СЕП відносно землі з метою виявлення несправностей ізоляції окремих її елементів неруйнуючими методами. Діагностична модель працездатності ізоляції СЕП побудована на основі комбінованого опису, коли одночасно використовується як непараметричне так і параметричне відтворення моделі СЕП. Спочатку визначалась перехідна характеристика - струм витікання через шунтувальний зв'язок і напруга дотику до корпусу заземленого обладнання. В якості обмежень вихідних характеристик використовувались параметри безпеки. Кількість станів обмежено випадками симетрії ізоляції окремих фаз і граничного стану несиметрії виходячи з умов електробезпеки. Умови працездатності і запас працездатності визначені у вигляді залежності гранично допустимого активного опору ізоляції мережі від її величини до моменту утворення шунтувального зв'язку при заданих величинах напруги та ємності мережі. Вибрана сукупність контрольованих показників, розроблені алгоритм, програмне забезпечення та отримані кількісні характеристики умов працездатності ізоляції мережі для СЕП 0.4, 6.0, 10, 20, 35 кВ.

4. Вперше побудована діагностична модель працездатності для двопровідних мереж постійного струму промислових підприємств у вигляді перехідної характеристики струму через шунтувальний зв'язок, величина та час існування якого обмежено гранично допустимим рівнем, що визначає стандарт. Визначено оптимальну характеристику спрацювання пристрою захисного вимикання по критерію мінімуму невиправданих вимикань.

5. Розвинута теорія та практика формування локальних критеріїв та методів оцінки працездатності окремих елементів. Побудовані діагностичні моделі таких деградуючих елементів ПЛ як провідники мережі, опори, заземлюючі комплекси; виконано аналіз методів перевірки ізоляторів, охоронної зони, що дозволило обґрунтувати умови працездатності цих елементів та вибрати сукупність контрольованих показників. Доведено, що потенціальними носіями погіршення технічного стану цих елементів є як конструктивні, так і неконструктивні параметри. У більшості випадків параметри технічного стану мають кількісну оцінку у вигляді номінальної, проміжної та граничної величини. Проміжна величина параметру і якість елементу в експлуатації мають у більшості випадків визначений зв'язок, аналіз якого можна проводити на рівні параметрів - опір ізолятора, обмоток трансформатора, системи заземлення або на рівні узагальнюючих параметрів - стріла провисання дроту, кута нахилу опори, напруги пробою ізолятора, функціонування комутаційних апаратів, трансформатора. Стрибкоподібна зміна параметрів елементів СЕП має малу ймовірність. Цьому передує квазімонотонне накопичення пошкоджень, яке призводить до зміни механічних, електричних і фізико-хімічних властивостей матеріалу конструктивного елементу. Значна частина елементів механічних вузлів підлягає знакозмінним навантаженням, що призводить до монотонного накопичення утомних пошкоджень в елементах з наступним їх руйнуванням. Утомні пошкодження є причиною раптових відмов. Відмова конкретного елементу, викликає різні наслідки в залежності від його функціонального призначення в СЕП.

Вперше побудована діагностична модель для визначення умов працездатності заземлюючого комплексу нерудних та рудних кар'єрів з урахуванням впливу опору самозаземлення робочих машин. Доведено, що можна відмовитись від облаштування місцевого заземлення за умови неперервного контролю зв'язку корпуса пересувної машини з виносним центральним заземлювачем. Запропоновано метод неперервного контролю заземлюючої мережі. Для автоматизації процесу перевірки груп з'єднань силових трансформаторів вперше запропоновано метод, математичну модель та алгоритм її реалізації, що зменшує кількість досліджень при діагностуванні до одного і дозволяє безпосередньо отримати кінцевий результат.

6. Процес визначення технічного стану СЕП повинен передбачати комбінацію різних методів, в тому числі об'єктивних і суб'єктивних. Вперше побудована діагностична модель, яка описує процес визначення технічного стану СЕП суб'єктивними методами. За цілим рядом параметрів і ознак, що характеризують зовнішній вигляд, санітарний стан і т.п. оцінити технічний стан елементу або вузла взагалі може тільки оператор. В пошуку ряду дефектів, виявленні корозії, тріщин, забруднення, деформації, підгоряння і т.п. оператор значно переважає по швидкості і гнучкості дій технічні засоби діагностування. При цьому суб'єктивні методи потребують значно менших початкових витрат, ніж контроль з використанням технічних засобів. Разом з тим тільки технічні засоби діагностування можуть фіксувати процеси, які протікають з великою швидкістю, вимірювати параметри стану з високою точністю, розпізнавати явища, що рідко виникають, в тому числі по непрямих ознаках, багаторазово із високою стабільністю фіксувати значення параметру стану. Тому необхідно поєднувати можливості оператора і технічних засобів на основі чіткого техніко-економічного обґрунтування.

7. Вперше запропоновано метод неперервного контролю динамічної характеристики активного опору ізоляції мережі відносно землі, що ґрунтується на комбінованому принципі накладення на контрольовану мережу джерела постійного струму та використання струму перехідного процесу в колі попередньо зарядженого конденсатора. Оперативний сигнал формується за допомогою Т-подібного чотириполюсника, утвореного двома активними опорами та ємністю. Вхід його вмикається до джерела постійного струму, а вихід - паралельно ємнісному фільтру, що ввімкнений між первинною обмоткою трансформатора напруги і землею. В разі зміни активного опору ізоляції струми в активних опорах чотириполюсника однакові і пропорційні загальному активному опору мережі відносно землі. Стрибкоподібна зміна опору ізоляції викликає розряд ємності чотириполюсника, максимальна величина струму якого пропорційна величині опору в місці замикання. Шунтування оперативного сигналу через первинну обмотку трансформаторів напруги усунуто шляхом вмикання між нейтральною точкою трансформатора та землею ємнісного фільтра. Доведено, що ємність мережі та фільтрів практично не впливає на максимальну та усталену величину струмів, що контролюються. Вплив змінної складової струму компенсується за рахунок вибору параметрів чотириполюсника і ємнісного фільтру приєднання. Для перевірки діагнозу неперервного контролю ізоляції запропоновано метод періодичного контролю ізоляції кожної фази. Метод ґрунтується на штучному зміщенні нейтралі фазних напруг мережі на середину лінійної напруги при випробуванні однієї з фаз. Це дає можливість виділити струм, що протікає через ізоляцію випробуваної фази, а параметри ізоляції кожної фази обчислювати за результатами вимірювання напруги на досліджуваній фазі, струму та кута зсуву між ними, тобто за класичним алгоритмом. Похибка від неспівпадання режимів випробування окремих фаз усувається, оскільки режим випробування третьої фази є дублюючим.

8. Під час перевірки технічного стану опору ізоляції полюса двопровідної мережі під робочою напругою похибку можна зменшити шляхом використання перехідного процесу заряду конденсатора в разі вмикання його між полюсом мережі та землею. Доведено, що похибка методу буде залежати лише від точності вимірювальних систем максимальної величини струму заряду конденсатора та напруги мережі.

Вперше запропоновано метод захисного вимикання, що дозволяє безпосередньо контролювати величину струму через місце замикання. Застосовано комбінований метод, що використовує максимальну величину струму перезаряду додатково введених конденсаторів при замиканні та активну складову струму в сталому режимі від джерела змінного струму до моменту виникнення замикання та після нього.

9. Програма пошуку несправностей чи відмов в СЕП, які мають деревоподібну структуру, неоднорідні питомі параметри ділянок і секціонованих неавтоматичними комутаційними апаратами, що забезпечує вибір оптимальної стратегії пошуку за критерієм мінімума недовідпуску електроенергії чи часу пошуку при різних видах пошкодження і умовах експлуатації, повинна будуватись на основі сумісного використання динамічних та статистичних характеристик СЕП, а процедура перевірок і прийняття рішень є автоматизованою і багатокроковою, коли спочатку за допомогою неточних, але таких, що мають високий рівень автоматизації - дистанційних методів визначають відстань до місця несправності, в разі негативного результату продовжують пошук пошкодженої ділянки методом послідовного ділення мережі за умовним оптимізованим алгоритмом, який попередньо розраховується на ЕОМ і дає точні результати. Місце пошкодження на виділеній ділянці визначають топографічним методом.

10. Дистанційні методи ґрунтуються на фіксації параметрів доаварійного та аварійних режимів на кожному приєднанні і оптимізації структури даної вимірювальної системи. При визначенні відстані до місця к.з. точність підвищується за рахунок того, що вимірюється струм навантаження тільки пошкодженої лінії, коли визначається відстань до ОЗЗ, вплив струму навантаження взагалі виключається шляхом штучного створення режимів подвійного замикання на землю. Математичні логічні операції та індикацію результату вимірювання здійснюється за допомогою централізованої системи. Одна така система може обслуговувати всі підстанції підприємства. Оптимальна послідовність перевірок по критерію W min чи t min визначена на основі комбінованого опису та аналізу діагностичної моделі, коли спочатку РМ відображається логічною моделлю, за якою складається таблиця покриття, визначається ціна перевірки та враховуються середні умови експлуатації за математичною моделлю у вигляді діаграми послідовності операцій, застосовується метод “віток та границь” для визначення оптимального покриття, що дозволяє спростити процес обчислень та зменшити його об'єм в порівнянні з відомими методами оптимізації послідовності перевірок. Для обчислень на ЕОМ розроблена спеціальна програма “Find Opt”.

11. Автоматизація процесу пошуку пошкодження в РМПС здійснено за рахунок використання параметрів струму перезаряду ємностей при виникненні пошкодження полюса мережі. В пошкодженому каналі РМПС струм перезаряду по амплітуді значно більший, ніж в непошкодженому каналі, а напрямок струмів завжди протилежний. Для підсилення та стабілізації цих ознак поряд із джерелом живлення вмикають додаткові конденсатори, ємність яких значно перевищує ємність РМПС. На відміну від відомих методів місце пошкодження визначається шляхом накладання на РМПС амплітудно-модульованого сигналу з подальшою його демодуляцією для накладання на контрольовану мережу низькочастотного сигналу 1-2 Гц симетричної трикутної форми та контролю реакції на цей сигнал за допомогою приймача. Амплітудно-модульований сигнал дозволяє підвищити потужність сигналу, що накладається, а тому і чутливість системи пошуку.

12. Для комбінованої системи діагностування найефективнішим є змішаний спосіб побудови, коли на підстанції розташовують засоби автоматичного контролю ізоляції, фіксатори параметрів аварійного режиму для визначення відстані до місця пошкодження, які групуються в окремі блоки, центральна частина комбінованої системи діагностування є автономною. Інформація про технічний стан передається каналами телемеханіки та радіозв'язку на диспетчерський пункт, де приймається рішення про подальше використання СЕП. В процесі діагностування між технічними засобами та оператором розподіляються функції, виконання яких визначено програмою. Основними режимами роботи є робочий режим, режим перевірки СЕП та пошуку несправностей або пошкодження і перевірки системи діагностування.

13. Результати лабораторних і промислових випробувань показали, що розроблена підсистема контролю параметрів ізоляції СЕП змінного струму під робочою напругою забезпечує контроль динамічної характеристики активного опору мережі відносно землі і активного опору ізоляції кожної фази та ємності мережі з точністю не нижче ніж 20%, коли 0,1 ? tgд ? 2,71. Підсистема контролю опору ізоляції в двопровідних мережах постійного струму під робочою напругою забезпечує вимірювання опору ізоляції полюса з точністю менше 4% при симетрії ізоляції, а при максимальній несиметрії (К = 10) менше ніж 8,7%. Пристрій захисного вимикання в двопровідних мережах постійного струму має захисну характеристику, яка перевищує оптимальну не більше ніж на 20% на всьому можливому діапазоні зміни омічного опору ізоляції полюсів. Підсистема дистанційного визначення відстані до місця міжфазного к.з. та ОЗЗ в граничному випадку при вибраній елементній базі забезпечує похибку при вимірюванні не нижче ніж 7,5% від загальної довжини повітряних ліній.

14. Впровадження КСД СЕП дозволяє підвищити коефіцієнт готовності, технічного використання і оперативної готовності СЕП на 0,5-1,5%, знизити коефіцієнт простою на 10-20%. Використання оптимізованого умовного алгоритму пошуку пошкоджень в повітряних РМ-6-10 кВ дозволяє зменшити недовідпуск електроенергії на 7-86% та час пошуку ОЗЗ, що не вимикається РЗ в 1,15-1,51 рази. Економічний ефект від використання дистанційних підсистем визначення відстані до місця пошкодження в повітряних лінях змінного струму складає Е_р = 7169 грн. в рік на одну підстанцію, в розподільних мережах постійного струму - Е_р = 3145 грн. в рік на одну систему. Впровадження засобів КСД підтверджено актами на загальну суму 507 тис. крб. (в цінах до 1991 року). Результати досліджень впроваджені в навчальний процес: в курсі “Діагностика електрообладнання”, в створенні навчальної лабораторії, навчального посібника, виконанні дипломних проектів та робіт.

Наукові положення та результати опубліковані у 62 працях, з котрих основні такі:

1. Кутин В.М., Кульматицкий О.И. Диагностирование электрических распределительных сетей. - К.: Техніка, 1993, - 160с.

2. Кутин В.М., Пискляров П.К. Поиск повреждений в распределительных электрических сетях. - К.: Техніка, 1994, - 138 с.

3. Кутин В.М. Определение проводимости изоляции фазы относительно земли в 3-х фазной сети с изолированной нейтралью // Известия Вузов. Энергетика. - 1978. - № 2. - С. 123 - 127.

4. Кутин В.М. Защитное отключение тяговой сети при касании ковшом экскаватора контактного провода // Промышленная энергетика - 1980. - № 7. - С. 43 - 45.

5. Кутин В.М. Усовершенствованное устройство защитного отключения для сетей постоянного тока до 1000В // Электричество. - 1989. - № 5. - С. 64 - 68.

6. Кутин В.М. Устройство для измерения сопротивления изоляции двухпроводных сетей постоянного тока // Промышленная энергетика. - 1991. - № 5. - С. 25 - 29.

7. Кутин В.М. Оптимизация процесса поиска повреждений в воздушных распределительных сетях 6-10 кВ // Электричество. - 1994. - № 3. - С. 28 - 35.

8. Кутин В.М. Совершенствование системы обслуживания распределительных сетей напряжением 6-35 кВ в процессе их эксплуатации. // Энергетика и электрификация. - 1996. - №2. - С. 26 - 30.

9. Кутін В.М. Оптимізація системи керування технічним станом розподільної мережі змінного струму. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 1999. - № 5. - С. 56 - 64.

10. Кутін В.М. Математичні моделі керування індивідуальною надійністю розподільних мереж змінного струму // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2002. - № 4. - С. 63-67.

11. Кутин В.М., Бевз В.Е., Чередниченко В.М., Шевченко В.М., Великодный В.А. Устройство для контроля непрерывности заземляющей сети землеройных машин // Строительные материалы. - 1975. - № 1. - С. 15 - 16.

12. Тонкошкур Л.С., Кутин В.М. Контроль непрерывности заземляющей сети передвижных машин при открытых горных разработках // Промышленная энергетика. - 1976. - №4. - С. 41 - 44.

13. Кутин В.М., Байдаков В.Л. Устройство для определения групп соединения обмоток трансформатора [УКГ - 1] // Электрические станции. - 1977. - № 5. - С. 80 -81.

14. Кутин В.М., Сахновский Н.Л., Байдаков В.Л. Планирование эксперимента при определении групп соединения обмоток трансформатора // Известия вузов. Энергетика. - 1978. - № 2. - С. 114-118.

15. Кутин В.М., Жогов В.А. Приставка для непрерывного контроля проводимости изоляции фаз сети // Промышленная энергетика. - 1978. - № 1. - С. 39 - 41.

16. Кутин В.М., Хлыстов В.М. Математическое описание функционирования защиты от утечек в цепях постоянного тока // Информационные и моделирующие системы в электроенергетике. Сб. научных трудов АН УССР. К.: Наукова думка - 1980. - С. 145 - 148.

17. Кутин В.М., Лагутин В.М., Кульматицкий О.И. Переносное устройство для определения групп соединения обмоток трансформатора // Промышленная энергетика. - 1983. - № 3. - С. 11 - 13.

18. Кутин В.М., Кобылянский А.В. Диагностика повреждения изоляции распределительных сетей выше 1000 В с изолированной нейтралью // Промышленная энергетика. - 1984. - № 7. - С. 11 - 14.

19. Кутин В.М., Кобылянский А.В., Кульматицкий О.И., Кунаш В.П. Совершенствование средств защиты от однофазных замыканий на землю в блоке генератор - трансформатор // Электрические станции. - 1986. - № 4 - С. 59 - 61.

20. Кутин В.М., Лагутин В.М., Коваль О.И. Устройство для определения групп соединения обмоток трансформатора (УКГ - З) // Электрические станции. - 1988. - № 4. - С. 76 - 79.

21. Кутин В.М.. Кульматицкий О.И. Оптимальные функциональные характеристики устройств контроля тока утечки в цепях постоянного тока // Контроль и управление в энергетике: Сборник научных трудов - К.: УМК ВО, 1988. - С. 37 - 41.

22. Кутін В.М., Ештіба Алі Мусбах. Неперервний контроль опору ізоляції розподільних мереж з ізольованою нейтраллю. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 1993. - № 1. - С. 62 -64.

23. Кутін В.М., Рубаненко О.Е., Ештіба Алі Мусбах, Аль Нсур Мохамед. Система діагностики розподільних мереж постійного струму електричних станцій та підстанцій // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 1994. - № 2. - С. 51 - 56.

24. Кутин В.М., Аль Нсур Мохаммед, Али Мусбах. Выбор оптимальной стратегии при поиске повреждений в распределительных сетях 6-35 кВ // Энергетика и электрификация. - 1995. - № 6. - С. 46 - 49.

25. Кутін В.М., Вашковський В.В. Аналіз наявної системи діагностики електричних розподільних мереж і шляхи її вдосконалення // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 1999. - № 4. - С. 31 - 35.

26. Кутін В.М., Вашковский В.В. Визначення роботоздатності ізоляції розподільної мережі змінного струму //Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2000. - № 1. - С. 29 - 36.

27. Кутін В.М., Вашковский В.В. Інформаційно - вимірювальна система визначення місць пошкодження в розподільних мережах змінного струму напругою 6-35 кВ // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2000. - № 5. - С. 24-31.

28. Кутін В.М., Вашковский В.В. Методика розрахунку ефективності комбінованої діагностичної системи керування розподільною мережею. // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2000. - № 6. - С. 29 - 37.

29. Кутін В.М., Вашковський В.В. Інформаційно-вимірювальна система для визначення роботоздатності мережі змінного струму // Вісник Національного університету “Львівська політехніка” - 2000. - № 403. - С. 71-79.

30. Устройство защиты тяговой подстанции: А.с. 579383 СССР. - МКИ Е 02 F 9/20/ В.М.Кутин (СССР). - № 233 568/29-06; Заявлено 26.02.76; Опубл. 05.11.77, Бюл. № 31. - 2 с.

31. Устройство для определения групп соединения обмоток трансформаторов: А.с. 620916 СССР. -MКИ G 01 R 31/06./ В.М. Кутин, В.Л. Байдаков (СССР). -№2470617/24-21; Заявлено 06.04.77; Опубл. 25.08.78, Бюл. № 31.- 2 с.

32. Устройство для защиты от утечек тока двухпроводной сети постоянного тока: А.с. 743103 СССР. - МКИ Н 02 Н 3/16. /В.М. Кутин, В.М. Хлыстов (СССР).-№2576292/24-07; Заявлено 31.01.78; Опубл. 25.06.80, Бюл. № 23.- 4 с.

33. Устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофазного замыкания на землю: А.с. 877686 СССР. -MКИ Н 02 Н 3/16./ В.М. Кутин, Л.П. Любонько (СССР). - №2885112/24-07; Заявлено 19.02.80; Опубл. 30.10.81, Бюл. № 40.- 4 с.

34. Устройство для измерения сопротивления изоляции двухпроводных сетей постоянного тока: А.с. 1041958 СССР. -MКИ G 01 R 27/18./ В.М. Кутин (СССР).-№ 3284664/18-21; Заявлено 30.04.81; Опубл. 15.09.83, Бюл. №34.- 4 с.

35. Устройство для защиты сети переменного тока с изолированной нейтралью от однофазных замыканий на землю: А.с. 1065951 СССР. -MКИ Н 02 Н 3/17./ В.М. Кутин, А.В. Кобылянский (СССР).-№ 3486774/24-07; Заявлено 06.09.82; Опубл. 07.01.84. Бюл. № 1.- 4 с.

36. Устройство для защиты статора генератора в блоке с трансформатором от замыканий на землю: А.с. 1171898 СССР. -MКИ G 01 R 31/06./ В.М. Кутин, Кобылянский А.В., Вышневский В.Н., Рубаненко А.Е. (СССР). - № 3676771/ 24-07; Заявлено 13.12.83; Опубл. 07.08.85, Бюл. № 29.- 3 с.

37. Устройство для определения сопротивления до места короткого замыкания в трехфазной сети с изолированной нейтралью: А.с. 1205081 СССР. - MКИ G 01 R 31/08./ В.М. Кутин, В.Н. Вышневский, А.Г. Разумний, А.В. Кобылянский, А.Е. Рубаненко, В.В. Зигора (СССР).-№ 3735006/24-21; Заявлено 04.05.84; Опубл. 15.01.86, Бюл. №2. - 5 с.

38. Устройство для защиты блоков генератор-трансформатор от замыканий на землю: А.с. 1224892 СССР. -MКИ Н 02 Н 3/17./ В.М. Кутин, А.В. Кобылянский, В.Н. Вышневский, А.Е. Рубаненко, С.А. Новак (СССР).-№ 3735184/24-07; Заявлено 04.05.84; Опубл. 15.04.86, Бюл. № 14.- 3 с.

39. Устройство для определения группы соединения обмоток трансформатора: А.с. 1244604 СССР.- MКИ G 01 R 31/06./ В.М. Кутин, В.М. Лагутин (СССР). - № 3586439/24-21; Заявлено 10.03.83; Опубл. 15.07.86, Бюл. № 26.- 7с.

40. Устройство для сигнализации замыканий на землю в двухпроводных сетях постоянного тока: А.с. 1316065 СССР. -MКИ Н 02 Н 3/16./ В.М. Кутин, А.Е. Рубаненко, А.В. Кобылянский, (СССР).-№ 3814424/24-07; Заявлено 19.11.84; Опубл. 07.06.87, Бюл. № 21.- 6 с.

41. Устройство для защиты статора генератора в блоке с трансформатором от замыканий на землю: А.с. 1339732 СССР. -MКИ Н 02 Н 7/06./ В.М. Кутин, А.В. Кобылянский, А.Е. Рубаненко (СССР).-№ 4065055/24-07; Заявлено 05.05.86; Опубл. 23.09.87, Бюл. № 35.- 4 с.

42. Устройство для защиты от утечек тока двухпроводной сети постоянного тока: А.с. 1374322 СССР. -MКИ Н 02 Н 3/16. /В.М. Кутин, А.В. Кобылянский, А.Е. Рубаненко (СССР).-№ 417585/24-07; Заявлено 10.09.86; Опубл. 15.02.88, Бюл. № 6. - 3 с.

43. Способ проверки механической прочности опорно-стержневых изоляторов, разъединителей и отделителей: А.с. 1631613 СССР. -MКИ Н 01 В 19/00, 3/00./ О.И Кульматицкий, В.М Кутин, Б.Я. Костюк (СССР).-№ 4645556/07; Заявлено 06.02.89; Опубл. 28.02.91, Бюл. № 8.- 5 с.

44. Способ защитного отключения двухпроводной сети постоянного тока при прикосновении к ней человека: А.с. 1767602 СССР. -MКИ Н 02 Н 3/16./ В.М. Кутин (СССР).-№ 4735830/07; Заявлено 05.09.89; Опубл. 07.10.92, Бюл. № 37.- 7 с.

45. Кутин В.М., Попов А.Я. Совершенствование средств защиты от утечек в цепи постоянного тока экскаваторов // В кн.: Электробезопасность на открытых и подземных горных работах. Тез. докл. и сообщ. 3-ей Всесоюзной н-т конф. „Электробезопасность на горнорудных предприятиях черной металлургии СССР - Днепропетровск, 1982. - С. 209 - 212.

46. Кутин В.М., Кобылянский А.В. Повышение эффективности эксплуатации распределительных сетей переменного тока с изолированной нейтралью // Пути экономии и эфективности использования электроэнергии в системах электроснабжения промышленности и транспорта. Тез. докл. Всесоюзной н-т конф. - Казань, 1984. - С. 171 - 172.

47. Кутин В.М., Вышневский В.Н., Разумный А.Г., Зигора В.В. Определение расстояния к месту повреждения в сетях с изолированной нейтралью напряжения 6-10 кВ // Повышение эффективности электроснабжения промышленных предприятий. Тез. докл. Всесоюзной н-т. конф. - Челябинск, 1985. - С. 38 - 39.

48. Кутин В.М., Рубаненко А.Е. Непрерывный контроль изоляции в распределительных сетях 6-10 кВ // Электробезопасность и надежность электрооборудования маркетинг разработок. Тез. докл. Всесоюзного семинара - Калининград - Светлогорск, 1991. - С. 15 -16.

49. Кутин В.М., Рубаненко А.Е. Шахид Умар. Диагностика оперативных цепей постоянного тока, средства автоматики на электрических станциях и подстанциях // Проблемы преобразовательной техники. Тезисы докл. н-т. конф., ч. 1 - Киев, 1991. - С. 220 - 222.

50. Кутин В.М. Система проверки технического состояния электрических сетей // Контроль и управление в технических системах. Тезисы докл. 1-ой н-т конф. стран СНГ - Винница, 1992.- С.233-234.

51. Кутин В.М., Эштиба Али Мусбах, Рубаненко А.Е. Выбор оптимальной стратегии при поиске повреждений в распределительных сетях 6-20 кВ // Контроль и управление в технических системах. Материалы 2-ой н-т. конф. стран СНГ - Винница, 1993. - С. 247.

52. Кутин В.М., Рубаненко А.Е. Предсказывающая система технического обслуживания распределительных сетей напряжением 6-35 кВ // Контроль и управление в технических системах. Материалы 3-ей н-т. конф. стран СНГ - Винница, 1995. С. 504-505.

53. Кутін В.М., Ештіба Алі Мусбах, Аль Нсур Мохамед. Математична модель визначення працездатності мереж напругою 6-10 кВ // Тези доп. 1-ї міжнародної наук. - техн. конф. "Математичне моделювання в електротехніці та електроенергетиці" - Львів, 1995. - С. 184.

54. Кутин В.М., Ткаченко А.Н., Рубаненко А.Е. Расчет оптимальной последовательности проверок при поиске повреждений в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ „FINDOPT“ // Украинский фонд алгоритмов и программ. Зар. П6423 от 20.04.95.

55. Кутін В.М., Рубаненко О.Є., Аль Нсур Мохаммед. Методика оцінки ефективності режиму роботи системи діагностики електричних розподільних мереж // Книга за матеріалами 4-ої НТК „Контроль і управління в технічних системах” (КУТС - 97), том 3 - Вінниця: Універсум - Вінниця. - 1997. - С. 188 - 194.

56. В. Кутін, В. Вашковский. Комбінована діагностична система керування розподільними мережами // Книга за матеріалами 5-ої міжнародної НТК „Контроль і управління в складних системах (КУСС - 99), том 3 - Вінниця: Універсум - Вінниця. - 1999. - С. 183 - 190.

Анотація

Кутін В.М. Комбінована система діагностування систем електропостачання змінного та постійного струму (теорія, дослідження та розробка) - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.09.03 - “Електротехнічні комплекси та системи”. - Національний гірничий університет. Дніпропетровськ, 2002.

Дисертаційна робота присвячена розвитку теорії побудови комбінованої системи діагностування як засобу динамічного керування гарантованою надійністю СЕП в процесі її експлуатації.

Методологія її побудови ґрунтується на основі узгодження причинно-наслідкового детермінованого підходу з його стохастичним розвитком. Сформульовані принципи визначення працездатності і вибрані критерії її оцінки у відповідності з специфікою діагностованого об'єкту. Розроблені діагностичні моделі елементів СЕП, проведено їх аналіз та оцінка. Запропоновано методи визначення контрольованих параметрів, які враховують специфіку проявлення дефекту та характер його впливу на роботоздатність СЕП. Розроблені методи алгоритмізації пошуку дефекту і способи оптимізації алгоритму пошуку, які відповідають вимогам діагностування системи в конкретних умовах. Запропонована методика оцінки ефективності комбінованої системи діагностування з позицій її інформаційних властивостей. Приведено результати розробок комбінованої системи діагностування.

Ключові слова: експлуатація СЕП, зміна технічного стану, діагностування, системний метод керування надійністю.

Кутин В.М. Комбинированная система диагностирования систем электроснабжения переменного и постоянного тока (теория, исследования и разработка). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.09.03 - “Электротехнические комплексы и системы” - Национальный горный университет, Днепропетровск, 2002.

В диссертации решена научно-прикладная проблема развития научных и методологических основ построения комбинированной системы диагностирования как средства динамического управления гарантированной надежностью СЭС промышленности и агропромышленного комплекса в процессе их эксплуатации.

Сущность ее решения состоит в обосновании принципа агрегирования системы диагностирования с непрерывным контролем работоспособности и поиском неисправности при изменении работоспособности и системы, которая периодически повторяет диагностические циклы для управления безотказностью и ресурсом СЭС. Управление безотказностью обеспечивается минимизацией доли дефектных елементов на этапе эксплуатации методами отбраковки и предупреждения перехода дефекта в отказ. Вероятность отсутствия дефектных элементов в СЭС является нижней оценкой ее безотказности. Ресурс обеспечивается прогнозированием остаточного ресурса с учетом индивидуальной надежности, а также управление им путем задания оптимальных требований к допустимым колебаниям нагрузки и выбором режима работы, исходя из текущего состояния объекта и необходимого периода работы без ремонта в процессе длительной эксплуатации.

Новые научные результаты стали основой для создания диагностического обеспечения динамической системы управления индивидуальной надежностью систем электроснабжения при их эксплуатации и состоят в следующем:

- показано, что для такой сложной системы, как СЭС, назначать одну и ту же стратегию проведения восстановительных воздействий нецелесообразно, и установлено, что для каждого элемента, блока должна выбираться своя стратегия с учетом их роль в обеспечении качества СЭС;

- доказано, что оптимизация взаимодействия между объективным процесом изменения технического состояния и субъективным процесом эксплуатации может быть достигнута путем комбинации приципов управления ТС СЭС и ее элементов по результатам непрерывного контроля интегрального диагностического показателя группы взаимодействующих элементов, по наработке на отказ, по отказам и оптимизации процессов поиска неисправностей путем совместного использования статических и динамических характеристик СЭС;

- методология построения комбинированной системы диагностирования основывается на системном методе управления надежностью; он решает задачу стыковки, разрешая установить взаимосвязь и последовательность использования методов, которые основываются на физическом, энергетическоми, информационном и стохастическом подходах; физические методы используются в качестве диагностических моделей СЭС при управлении надежностью; методы энергетического анализа используются как основные при непосредственном анализе СЭС и цепей управления; информационный анализ используется для построения связи между разными методами диагностирования; стохастический подход используется для построения связи между СЭС и системой диагностирования;

- диагностические модели работоспособности СЭС построены на основании комбинированного описания при одновременном использовании как параметрического, так и не параметрического отображения модели СЭС; сначала определялась переходная характеристика - ток утечки через шунтирующую связь и напряжение прикосновения к корпусу заземленного оборудования, а затем в качестве ограничений выходной характеристики использовались параметры безопасности, и ограничивалось количество состояний изоляции; это позволило установить норму активного сопротивления изоляции, выбрать совокупность контролируемых показателей и обосновать оптимальную характеристику для устройств защитного отключения сетей постоянного тока;

- разработаны новые методы непрерывного и периодического контроля изоляции СЭС переменного и постоянного тока, которые отличаются более высокой точностью и упрощают алгоритм определения параметров изоляции неразрушающими методами за счет уменьшения количества границ раздела между измерительным органом и СЭС, что повышает достоверность диагноза;

- получила дальнейшее развития теория и практика формирования локальных критериев и методов оценки работоспособности деградирующих элементов СЭС;

- доказано, что в качестве интегрального показателя определения технического состояния СЭС целесообразно использовать активное сопротивление изоляции СЭС относительно земли, непрерывный контроль динамики изменения активного сопротивления изоляции в системе управления позволяет создать стохастическую обратную связь и сформировать управляющее воздействие на переход в режим восстановления на основе объективных данных для определения дефектов отдельных эементов на ранней стадии их развития неразрушающими методами; повышение интенсивности контроля уменьшает частоту неконтролируемых отключений и непредвиденных ремонтов, изменяет структуру ремонтных работ в сторону профилактических операций, преобразует регламентную систему технического обслуживания в систему с переменными интервалами циклов, что позволяет оптимизировать объем накапливаемых дефектов;

- обоснованы условия работоспособности изоляции СЭС переменного и постоянного тока, и таких деградирующих элементов как проводники, опоры, изоляторы, заземляющие комплексы, трансформаторы, разъединители, выключатели; выбрана совокупность контролируемых показателей, разработаны объективные и субъективные методы их определения;

- выявленные особенности процесса поиска дефектов и отказов в СЭС переменного и постоянного тока положены в основу создания универсальной программы поиска, которая основывается на согласовании усовершенствованных дистанционных и топографических методах и методе последовательного деления сети, которые обеспечивают выбор оптимальной стратегии поиска при разных видах повреждений, условий эксплуатации и средствах контроля;

- разработка и внедрение комбинированной системы диагностирования СЭС позволяет повысить коэффициенты готовности, технического использования и оперативной готовности СЭС на 0,5-1,5%, понизить коэффициент простоя на 10-20%; оптимизированный условный алгоритм поиска повреждений в воздушных сетях 6-10 кВ позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии на 7-86% и время поиска однофазных замыканий, которые не отключаются защитой, в 1,15-1,51 раз.

Ключевые слова: эксплуатация СЭС, изменение технического состояния, диагностирование, системный метод управления надежностью.

Kutin V.M. Сombined system intended for diagnostics of electric supply systems of direct and alternating currents (theory, research, development).-- Manuscript.

The dissertation for the Degree of Doctor of Science (Engineering) on speciality 05.09.03. - “Electroengineering Complexes and Systems” National Mining Universiti. Dnipropetrovsk, 2002.

The scientific and practical problem of the development of theoretical fundamentals and methodology of combined diagnostic system as means of dynamic control of guaranteed reliability of electric supply system in the course of its operation is solved in the dissertation. Methodology of its development is based on matching of causal consequence determined approach with its stochastic development. Serviceability determination principles have been formulated, its evaluation criteria have been chosen in accordance with specific features of the object being tested. Diagnostic models of electric supply system elements have been developed their analysis and evaluation have been carried out. Methods of parameters being controlled determination are proposed. These parameters take into consi-deration the fault symptom and the character of its influence on serviceability of electric supply system. Methods of fault search algorithmic presentation and ways of search algorithm optimization have been developed. These methods meet the requirements of system diagnosis in specific conditions. The evaluation technique of combined diagnostics system efficiency regarding its information abilities is proposed. The results of combined diagnostics system development are given.

Key words: operation of electric supply system, change of technical state, diagnosis, systematic method of reliability control.

Размещено на Allbest.ru