Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Сузгаев Максим Валерьевич. Автоматизированный контроль и управление режимами работы трансформаторов тяговых подстанций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Сузгаев Максим Валерьевич; [Место защиты: Иркут. гос. ун-т путей сообщения].- Иркутск, 2008.- 151 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/564

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:
  1. Возможности снижения аварийности трансформаторов на основе использования результатов комплексного обследования или

внедрения системы мониторинга 19

Глава 2. Разработка аналитической модели старения изоляции и

методов теплового контроля трансформаторов 29

Глава 3. Формирование ретроспективной модели старения изоляции

3.3.1. Алгоритм расчета эффективных нагрузок по получасовым

Расчет «стартового» числа отработанного ресурса

Глава 4. Аппаратная реализация теплового контроля трансформаторов

тяговых подстанций 88

  • Описание работы системы 90

    Управление режимами работы трансформаторов 96

    Библиографический список 108

    Приложение 1 Программа теплового старения тяговых трансформаторов.... 117 Приложение 2 Результаты расчета «стартового» числа отработанного

    Приложение 3 Программа расчета «стартового» числа отработанного

    ресурса изоляции 133

    Приложение 4 Принципиальная схема микропроцессорного устройства

    контроля параметров трансформатора 138

    Приложение 5 Блок-схема работы микропроцессорного устройства. Схема

    управления режимами работы трансформаторов 139

    Приложение 6 Программа микропроцессорного устройства контроля параметров трансформатора 142

  • Введение к работе:

    Актуальность темы. Увеличение масс грузовых поездов является одним из основных средств повышения пропускной способности железных дорог (ЖД). На Красноярской ЖД организовано движение поездов весом до 8000 тонн. Продолжается работа по увеличению количества поездов весом более 5900 тонн. Повышение веса поезда положительно сказывается на экономике дороги и ОАО «РЖД» в целом. Однако движение тяжеловесных поездов создает значительные нагрузки на элементы системы тягового электроснабжения (СТЭ), увеличивая износ изоляции тяговых трансформаторов и другого электрооборудования. Кроме того, в отдельные моменты времени, например, при восстановлении графика движения в послеоконный период, имеют место режимы сгущения поездов, которые создают пиковые нагрузки на трансформаторы тяговых подстанций (ТП), значительно превышающие номинальные. Перегрузка трансформатора, допустимая в течение определенного времени, вызывает увеличение скорости старения твердой изоляции. Силовой трансформатор - один из важнейших элементов СТЭ, определяющих надежность электроснабжения. Кроме того, он является одним из наиболее дорогостоящих устройств СТЭ, поэтому своевременное диагностирование трансформатора, способное обеспечить детальную информацию о состоянии объекта, является актуальной задачей.

    Величина и гармонический состав токов в обмотках силовых трансформаторов ТП зависит от тяговых токов электровозов. При повышении веса грузовых поездов уровень высших гармоник токов, протекающих по обмоткам тяговых трансформаторов, также увеличивается. В результате дополнительного нагрева, вызываемого гармониками, ускоряется износ оборудования и повышаются потери электроэнергии. Следовательно, учет дополнительного старения изоляции трансформаторов от воздействия высших гармоник также является актуальным.

    В период спада размеров движения в 90-е годы были снижены объемы ремонтов устройств электроснабжения. Последнее десятилетие характеризовалось низким уровнем инвестиций в техническое перевооружение тяговых подстанций и электрических сетей. Все это привело к резкому росту изношенного электротехнического оборудования. В настоящее время на сети железных дорог России находятся в эксплуатации около 4500 силовых трансформаторов, в том числе около 2200 трансформаторов 110-220 кВ. Более 50 % из них отработали установленный стандартами нормативный ресурс 25 лет. На Красноярской дороге общее количество трансформаторов 110 - 220 кВ составляет 77. Из них 33 трансформатора имеют срок эксплуатации 25 лет и более. Тринадцать трансформаторов отработали более 20 лет. Таким образом, более половины трансформаторов отработали установленный ресурс. Так как транс-

    форматоры являются одним из наиболее дорогостоящих элементов системы электроснабжения, то наряду с плановой заменой устаревшего оборудования встает задача продления срока их эксплуатации. Решить данную задачу возможно методом ретроспективного анализа отработанного ресурса изоляции трансформаторов. При этом стало бы возможным определить остаточный ресурс изоляции каждого трансформатора и на основе методов прогнозирования определить вероятную дату его замены. Существующие методики не учитывают изменения свойств твердой изоляции трансформатора в зависимости от отработанного времени, поэтому разработка методов ретроспективного анализа износа изоляции также является актуальной задачей.

    Эксплуатация технических средств железнодорожного транспорта, обеспечивающая безопасность движения поездов и высокую эффективность процесса перевозок, невозможна без объективной информации об их фактическом состоянии. Диагностика состояния электрооборудования СТЭ и контроль параметров его режимов предполагает сбор, передачу и обработку большого объема информации. Поэтому исследования по оптимизации объема выборки информации с соблюдением требований необходимой точности являются также актуальными.

    Цель работы заключается в разработке комплекса методов и средств оценки теплового старения твердой витковой изоляции трансформаторов, а также методов ретроспективного анализа ее износа.

    В соответствии с поставленной целью в диссертационной работе решались следующие задачи:

    1. Разработка аналитической модели теплового старения изоляции и методов контроля трансформаторов с учетом дополнительного старения от влияния высших гармоник.

    2. Оптимизация периода дискретизации процессов изменения параметров, характеризующих режим работы трансформатора, для формирования системы автоматизированного контроля теплового старения изоляции.

    3. Разработка модели ретроспективного анализа теплового старения витковой изоляции тяговых трансформаторов с учетом внутрисуточного изменения нагрузки.

    4. Разработка методов оценки теплового старения витковой изоляции трансформаторов на основании данных автоматизированной системы контроля и управления электропотреблением (АСКУЭ).

    Методы исследований. При решении поставленных задач использовались методы теории автоматического управления, имитационное моделирование, математическая статистика и спектральный анализ.

    Достоверность результатов полученных в диссертационной работе, подтверждена экспериментальной проверкой основных положений, а также их сопоставления с результатами исследований других авторов.

    В диссертации впервые получены и составляют предмет научной новизны следующие результаты:

    1. Разработана модель старения витковой изоляции с учетом дополнительного нагрева от высших гармонических составляющих.

    2. Определен оптимальный интервал дискретизации для автоматизированного контроля витковой изоляции трансформатора с соблюдением требований необходимой точности.

    3. Разработана методика ретроспективного анализа износа изоляции трансформаторов.

    4. Предложен метод определения эффективных нагрузок на основании данных АСКУЭ для оценки износа изоляции.

    Практическая значимость.

    Учет дополнительного старения от влияния высших гармоник позволяет уточнить износ изоляции трансформатора, особенно в период максимальных нагрузок.

    Оптимизация периода дискретизации процессов изменения тяговой нагрузки и температуры масла трансформатора существенно сокращает объем выборки при соблюдении требований необходимой точности.

    Метод ретроспективного анализа износа изоляции трансформаторов позволяет определить отработанный ресурс изоляции трансформаторов, длительно находящихся в эксплуатации, и определить вероятную дату их замены.

    Алгоритм определения эффективных нагрузок на основании данных АСКУЭ позволяет производить непрерывный контроль отработанного ресурса изоляции трансформаторов.

    Положения, выносимые на защиту:

    модель износа изоляции обмоток трансформатора с учетом значимых факторов;

    метод оценки старения витковой изоляции, вызванного нагрузочными токами и токами короткого замыкания;

    методика учета влияния высших гармоник на тепловое старение изоляции;

    уточненная методика определения температуры наиболее нагретой точки (ННТ) обмотки на основе данных о температуре верхних слоев масла;

    методика оптимизации объема выборки при аппаратном контроле изоляции трансформатора с соблюдением требований необходимой точности;

    алгоритм и программа ретроспективного анализа износа изоляции трансформатора;

    метод определения эффективных нагрузок на основании данных АСКУЭ для оценки износа изоляции.

    система контроля витковой изоляции тяговых трансформаторов на основе микроконтроллера.

    Реализация результатов работы.

    Программный продукт для ретроспективной оценки износа изоляции внедрен на Абаканской дистанции электроснабжения Красноярской железной дороги. Там же внедрена система контроля витковой изоляции тяговых трансформаторов на основе микроконтроллера.

    Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Энергетика и энергоэффективные технологии», Липецк, 2006, 2007; Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транссибирской магистрали в XXI веке», Чита, 2006; международном симпозиуме «Элтранс-2007», Санкт-Петербург, 2007.

    Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано восемь статей. Одна из них опубликована в издании, рекомендованном ВАК для опубликования научных положений диссертационных работ.

    Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Работа представлена на 151 странице, включает 29 рисунков, 12 таблиц, библиографию из 123 наименований и 6 приложений.

    Подобные работы
    Ле Куанг Хоа
    Оптимальное управление режимами работы ТЭС Вьетнама с учетом экологических факторов
    Гринкруг Яков Соломонович
    Управление режимами работы дизельных электростанций в автономных сетях электроснабжения
    Крапивин Александр Михайлович
    Автоматизированный контроль и управление уровнем жидких и сыпучих материалов на основе диэлькометрического метода измерения
    Рыбочкин Анатолий Федорович
    Контроль и управление жизнедеятельностью пчелиных семей
    Акчурин Дамир Хусяинович
    Прогнозирующий контроль и адаптивное управление в функциональных подсистемах теплоэнергетических АСУТП
    Демина Елена Григорьевна
    Автоматизация и управление испытательным комплексом по контролю терморегуляторов
    Гойтина Екатерина Владимировна
    Автоматизированное управление режимами тепловых сетей на основе макромоделирования
    Асташин Сергей Михайлович
    Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования
    Узенгер Алексей Андреевич
    Структурное моделирование и оптимальное управление температурными режимами жидкого металла в газовых отражательных печах для плавления алюминиевых сплавов
    Литвинов Максим Михайлович
    Нелинейное управление сельскохозяйственными объектами в переходных режимах

    © Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
    info@lib.ua-ru.net