CC BY
71
3. Прибрежные ветряные электростанции [Электронный ресурс] URL: http://www.ekopower.ru/offshornyie-vetryanyie-elektrostantsii-o/ (дата обращения: 15.10.2018).
Филатова Анастасия Сергеевна, магистр, nasti-151@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
OFFSHORE WIND ENERGY A.S. Filatova
This article addresses the development of a new technology, namely, offshore wind energy.
Key words: offshore wind energy, wind energy installation, wind energy, renewable energy sources.
Filatova Anastasia Sergeevna, magister, nasti-151@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.311
ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОМЕХ НА МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
С.В.Ершов, В.Н.Тишутин
Проанализировано использование микропроцессорной техники для реализации задач релейной защиты, автоматики и управления энергосистем, которое значительно расширилось в последние годы.
Ключевые слова: релейная защита, автоматика, микропроцессорные устройства.
Для обеспечения надежной и эффективной работы цифровых устройств РЗА на основе микропроцессоров необходимо знать рабочие характеристики среды, в которой будет эксплуатироватьсяданное устройство. Иными словами, цифровое устройство должно быть совместимо с параметрами внешней среды. Это является достаточно сложной задачей, поскольку внешняя среда, выполняя по отношению к цифровому устройству на основе микропроцессоров ряд полезных функций (обмен информационными сигналами, электроснабжение, управляющие и ремонтирующие воздействия), одновременно является источником нежелательных воздействий.
К возмущающим воздействиям со стороны внешней среды могут быть отнесены механические (вибрации, удары), климатические (изменения температуры, влажности, запыленность и т.п.) и электромагнитные.
Все возникающие помехи и возмущающие воздействия можно классифицировать по их виду и форме, источнику образования и механизму проникновения в схему.
По месту возникновения помехи подразделяют на внутренние и внешние. К внутренним помехам, как правило, относят шумы и наводки. Внутренние шумысвя-зывают с тепловым шумом, контактным и импульсным шумом.
Тепловой шумсоздается в результате теплового движения частиц в веществе, которое создает сопротивление. Дробовой шум вызывается прохождением тока через потенциальный барьер в лампах и полупроводниковых приборах. Контактный шум образуется в результате флуктуации проводимости по причине недостаточного контакта между двумя материалами. Импульсный шум обуславливается производственными дефектами в конструкции полупроводниковых приборов.
Внешние помехи условно можно разделить на промышленные (результат вращения двигателей, срабатывания реле, контакторов, возникновения к.з. на землю и т.п.) и атмосферные (возникающие при молниях, либо вспышках солнечной активности).
Внешние помехи без учета источника их возникновения могут быть подразделены на помехи из питающей сети, из внешних линий связи (информационных цепей), в результате возникновения разрядов статического электричества, а также проявляющаяся в виде напряжения произвольной формы между фазным и нулевым или двумя фазными проводами от источника первичного электропитания, или между вводами проводов линии связи микропроцессора, будет являться симметричной помехой (рис. 1). Помеха микропроцессорной релейной защиты, образованная вводом провода от источника первичного напряжения или в месте соединения провода линии связи микропроцессора с зажимом заземления ее проводящего корпуса — несимметричной помехой (рис. 1, 2).
По характеру протекания процесса во времени помехи подразделяют намм-пульсные и флуктуационные.
Импульсные помехи представляют собой последовательность импульсов или одиночный импульс, имеющий произвольную форму. Его длительность достаточна для изменения состояния запоминающих или управляющих элементов. Форма импульсных помех зависит от переходного процесса, возникающего после коммутации цепи, являющейся источником помех. Флуктуационные помехи представляют собой ни что иное какнепрерывный во времени случайный процесс. Форма флуктуационных помех может быть представлена как совокупность синусоидальных затухающих колебаний, с переходом в несинусоидальные периодические колебания.
Источники помех в большинстве случаев разнообразны. Это объясняется тем, что любое изменение напряжения или тока в какой-либо электрической цепи, устройстве, аппарате может быть источником промышленных электрических помех. В [2] приводится классификация источников помех. С учетом этой классификации источниками возникновения помех на электрических станциях и подстанциях могут быть (рис. 3):
Микропроцессорная РЗ
Рис. 1. Симметричная помеха
Микропроцессорная РЗ
Рис. 2. Несимметричная помеха
- возникновение электрической короны на линейных изоляторах линий электропередач (ЛЭП);
- колебания напряжения при волнах коммутационных перенапряжений, набегающих с ЛЭП;
- короткие замыкания на землю, приводящие к токам, протекающим через контур заземления подстанции;
- коммутации контактов реле различных индуктивных нагрузок (обмотки реле, пускатели, двигатели и т.п.);
- наличие высших гармонических составляющих напряжений генераторов электростанций и нагрузки;
- формирование наводок на ЛЭП от атмосферных разрядов и мощных радиопередающих устройств и т.п.
Рис. 3. Помехи, влияющие на работу микропроцессорной релейной защиты: а — коронирование; б — короткое замыкание; в - высшие гамонические
составляющие
Кроме этого, достаточно частыми, а поэтому и наиболее опасными кратковременными помехами, имеющими значительную амплитуду, являютсядействия, выполняемые коммутационными аппаратами-выключателями и, особенно, разъединителями.
По механизму проявления на входах цифровых устройств все помехи можно разделить на несколько категорий:
- помехи, проявляющиеся на входах цифрового устройства,проникающие через распределенную емкость между цепями устройства и электрической сетью;
- помехи, образующиеся на входе цифрового устройства за счет наличия магнитных связей с некоторыми из токовых цепей;
- помехи, возникающие за счет образования заземленных контуров, которые обуславливаются общим заземляющим проводом для различных цепей;
- кондуктивные помехи - помехи, проявляющиеся в цепях в результате изменения изоляции;
- помехи из питающей сети, образующиеся на входе устройства;
- помехи от электромагнитного поля излучения, которое вызываетсяизлучени-ем радиопередатчика на свойственной только ему частоте или другого источника электромагнитного излучения, при расположениимикропроцессорного устройства на таком удалении, которое позволяет исключить влияние паразитных емкостной и индуктивной связей между источником помех и микропроцессорным устройством.
Для того чтобы решить чрезвычайно сложную задачу электромагнитной совместимости микропроцессорных устройств РЗА необходимо, в первую очередь, проведение статистических исследований характеристик помех на объектах, где имеется вероятность их возникновения. Исследованию характеристик промышленных помех посвящен ряд работ [2,3,4].
В [2] проводились исследования помех, характерных для узлов дальней связи. Исследования велись путем записи с экрана осциллографа процессов помех в полосе частот величиной 5 кГц - 30 МГц. Суммарнаякартина помех подразделялась на две составляющие: поток одиночных импульсов и поток группы импульсов. Такой подход
облегчает их последующую имитацию. После проведенного анализа полученных результатов установлено, что функции распределения интервалов времени между группами импульсов могут быть с достаточной степенью точности аппроксимированы экспоненциальными законами распределения с медианами, которые равны 100-200 мкс. Функция распределения амплитуд импульсных помех, полученных в результате исследований представлена на рис. 4.
Рис. 4. Функция распределения амплитуд импульсных помех
Рис 5. Частотное распределение амплитуд помех в цепях вторичной коммутации
подстанции 110 кВ
В работе [4] приводятся результаты исследования импульсных помех в сети переменного тока 380/220 В на таких объектах, как вычислительный центр, лабораторное помещение конструкторского бюро, инструментальный и штамповочный цех приборостроительного завода. Измерения велись с помощью автоматического регистратора импульсных помех и цифровых устройств. С учетом результатов исследовании сформулированы следующие выводы:
- средние амплитуды импульсных возмущений по сети 380/220 Вдостигают примерно 15.. .20 В;
- средний период следования возмущений одной полярности изменяется от 40 с до 2,8 часа;
- максимальная амплитуда, зафиксированная в эксперименте, составила 295В, максимальная длительность - 7 мкс;
- распределения амплитуд с достаточной степенью точности может быть аппроксимирована функциями вида 1-ехр(-1);
- чтобы выполнить оценкувеличины 1, достаточно провести наблюдения за участком сети в течение 3-4 смен;
- частота следования и распределение амплитуд импульсов для помех положительной и отрицательной полярности имеют величины одного порядка;
- анализ полученных результатов показал, что такие параметры возмущений, как амплитуда и длительность, не имеют существенной зависимости. Амплитуда находится в зависимости, в основном, от момента коммутации по отношению к фазе промышленной частоты и параметров коммутируемой нагрузки, а длительность - от топологии сети и мест взаимного расположения в ней коммутируемой нагрузки и фиксирующего прибора.
Список литературы
1. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи; под ред. В.И. Кравченко. М.: Радио и связь, 2007. 256 с.
2. Петровский В.И., Седельников Ю.Е. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: учебное пособие для радиотехн. спец. вузов. М.: Радио и связь, 2006. 215 с.
3. Малков Н.А., Пудовкин А.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: учебное пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. ун-та, 2007. 88 с.
4. Кольтюков Н.А., Белоусов О.А. Экранирование в конструкциях РЭС: метод. указания/сост. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. ун-та, 2007. 16 с.
5. Защита от радиопомех / под ред. М.В. Максимова. М.: Сов. радио, 2006.
496 с.
Ершов Сергей Викторович, канд. техн. наук, доцент, erschov. serrg@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Тишутин Вячеслав Николаевич, магистр, Kafelene@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
THE EMERGENCE AND IMPACT OF ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE ON MICROPROCESSOR DEVICES OF RELAY PROTECTION
S.V. Ershov, V.N. Tishutin
Analyzed the use of microprocessor technology for the implementation of the tasks of relay protection, automation and control of power systems has expanded significantly in recent years.
Key words: relay protection, automation, microprocessor devices.
Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical science, docent, erschov. serrg@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Tishutin Viacheslav Nikolaevich, magister, Kafelene@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
