Внедрение принципов машинного обучения в архитектуру автоматики управления дугогасящим реактором

13 октября 2020 г.

Вышел новый номер журнала «Neftegaz.RU» №9 – 2020 г., в котором опубликована статья «Внедрение принципов машинного обучения в архитектуру автоматики управления дугогасящим реактором». 

Авторы: Дементий Ю.А., к.т.н., руководитель группы,
ООО «Релематика», г. Чебоксары
Шорников Е.В., инженер-исследователь, ООО «Релематика»,
г. Чебоксары

Аннотация: Рассматривается новый подход к реализации автоматики ДГР. Предлагается внедрение в существующую архитектуру автоматики ДГР современных методов анализа, основанных на принципах машинного обучения.

Развитие распределительных сетей и, как следствие, увеличение емкостных токов приводит к все более жестким требованиям к точности настройки компенсации с применением дугогасящих реакторов (ДГР). Установка ДГР в нейтраль распределительной сети и корректная его настройка позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей, так как точная компенсация емкостного тока значительно снижает вероятность перехода однофазных замыканий в аварийные режимы, требующие отключения, такие как двух- и трёхфазные короткие замыкания. [1] 

Самым распространенным типом ДГР является плунжерный. Он представляет из себя катушку индуктивности с изменяемым воздушным зазором. [2] Такой принцип действия позволяет плавно изменять индуктивность во время настройки, что является основным преимуществом реакторов такого типа. В данной работе речь пойдет только про плунжерные ДГР. 

Основным показателем баланса индуктивного и емкостного тока в месте ОЗЗ является расстройка. Равенство амплитуд реактивных токов приводит к резонансу в контуре нулевой последовательности, при этом значение расстройки равняется нулю. Зная значение расстройки и имея плавнорегулируемый ДГР остается лишь воспользоваться автоматикой ДГР для выполнения настройки. Предельно допустимое отклонение расстройки от нуля закреплено в нормативных документах: 5% [3]. Некоторые внутренние документы крупных компаний устанавливают более жесткие требования, вплоть до 1% [4]. 

Существует несколько групп методов управления компенсацией емкостных токов:
1. Экстремальные методы. Данные методы основаны на поиске пика модуля напряжения нейтрали или нуля фазы напряжения нейтрали. Основная сложность в реализации таких методов состоит в том, что для их работы требуется естественное смещение нейтрали. Кроме того, точность прямо пропорциональна добротности сети. 

2. Метод наложения сигнала непромышленной частоты. Данные методы основаны на измерении проводимости контура нулевой последовательности (КНП) на разных частотах. Недостатком данных методов является высокая сложность и стоимость источников, включаемых в нейтраль. 

3. Импульсные методы. Данные методы основаны на генерации импульсов с последующим анализом вызванных ими переходных процессов. Недостатком этих методов является дискретность измерения расстройки, а также высокая сложность выполнения анализа переходных процессов в реальном времени.

Вследствие ужесточения требований к точности компенсации токов ОЗЗ появляется необходимость разработки нового алгоритма, лишенного недостатков, описанных выше. 

В качестве основы для нового алгоритма, предлагается применить принцип обучения с учителем, заимствованный из машинного обучения. Такой подход позволяет разработать модульную систему, непрерывно определяющую индуктивность в любой момент времени в любом положении плунжера ДГР (рис. 1).

ДГР

рис. 1. Блок схема комплексного метода: 
Iдгр – ток первичной обмотки ДГР; Uсо – напряжение сигнальной обмотки;
L – индуктивность ДГР; ʋ - расстройка; Q – добротность; Iс – емкостный ток; Iакт – активная составляющая тока ОЗЗ.

Ключевым звеном разрабатываемого алгоритма является обучаемый модуль, который находится в составе блока устройства непрерывного определения параметров. Он позволяет определить неизвестные параметры КНП путем использования априорной информации о модели КНП, полученной в процессе обучения.

Разрабатываемый алгоритм целесообразно совмещать с активными методами анализа параметров КНП, например, с импульсным методом. Переходный процесс, обусловленный импульсом, позволит комплексному методу получить достаточное количество информации для непрерывного измерения индуктивности. 

В настоящее время ведутся работы по внедрению предлагаемых принципов в автоматику ДГР на базе универсальной платформы ТОР-300 производства компании ООО «Релематика». Надежность данной платформы и её соответствие требованиям подтверждены сертификатами соответствия требованиям нормативным документам, а также успешным многолетним опытом эксплуатации. Кроме того, ТОР-300 аттестован в качестве точного средства измерения и внесен в государственный реестр средств измерений под номером № 67307-17. Применение данной платформы для реализации метода гарантирует качество получаемых результатов. 

Литература:
1. Дементий Ю.А. Методы и средства компенсации полного тока однофазного замыкания на землю в распределительных сетях: дис. … канд. техн. наук. ЧГУ им. Ульянова, Чебоксары, 2018. 

2. Соловьёв И.В. Совершенствование управления компенсацией емкостных токов замыкания на землю в распределительных электрических сетях: дис. … канд. техн. наук. ЧГУ им. Ульянова, Чебоксары, 2018. 

3. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. Утв. Приказом Минэнерго России от 20.05.2003 № 187. -М.: ЭНАС, 2003. 

4. СТО 34.01-3.2-008-2017 Реакторы заземляющие дугогасящие 6-35кВ. Общие технические требования. Стандарт организации ПАО «Россети».



Вернуться к списку новостей