Розвиток та підвищення ефективності функціонування систем діагностики, контролю та захисту електротехнічних комплексів: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра техн. наук : 05.09.03 - Електротехнічні комплекси та системи

Abstract

В електротехнічних комплексах (ЕТК) недостатньо вивчені питання розробки теоретичних і практичних методів передаварійного діагностування їх пошкоджень і причин поломок, які зумовлені сукупністю динамічних змін в системі електропостачання та параметрах оточуючого середовища, що призводить до зупинок та поломок електрообладнання (ЕО). Відсутність комплексного підходу до розгляду дихотомії «ЕТК + система електропостачання» як єдиного цілого, є однією з причин виникнення непрогнозованих відхилень в нормальній роботі обладнання, що призводить до браку продукції, а в медичній галузі – до отримання недостовірних даних про стан обстежуваного пацієнта, а значить – до невірного діагнозу і вибору неадекватної тактики лікування. У роботі удосконалені методи неруйнівного контролю в системах управління електротехнічними комплексами з одночасним підвищенням достовірності отриманих результатів шляхом розроблення методів, моделей, принципів та критеріїв і багаторівневої системи контролю та управління електротехнічними комплексами. Розроблено метод моніторингу напруги, струмів навантаження і стану мережі живлення струмоведучих з'єднань ЕТК, суть якого полягає в послідовному підключенні до мережі живлення твердотільних реле і ЕТК з паралельно підключеною батареєю конденсаторів. Для оцінювання якості діагностики стану мережі живлення ЕТК запропоновано використовувати інформаційний критерій, представлений градієнтом напруги на клемах конденсаторів блоку компенсації реактивної потужності. Визначено нерівності для змінних температурних параметрів болтового з’єднання, виконання яких, однозначно, визначає початковий момент ослаблення струмоведучого болтового з'єднання. Удосконалено математичну модель динаміки старіння ізоляції кабелів мережі живлення, яка встановлює взаємозв'язок між відхиленнями коефіцієнта несиметрії напруг і лінійної напруги. В роботі розроблено багаторівневу діагностичну систему контролю та управління ЕО, яка встановлює взаємозв'язок між блоками всередині системи, рівнями захистів «ЕО+ живлення мережі», їх черговості, функціями і параметрами діагностування, а управління рівнями захистів забезпечило безаварійну роботу обладнання та високу якість роботи.

Электрооборудование (ЭО) в составе электротехнических комплексов (ЭТК) часто работает в сложных условиях, его нагрузки далеко не всегда соответствуют номинальной мощности, а подведенное напряжение трехфазной сети часто нестабильно, с переменной асимметрией и отклонениями, что обусловлено смешанным подключением однофазных и трехфазных потребителей, мощность которых соизмерима с мощностью используемого ЭО. Многие производственные технологические процессы выполняются в условиях, неблагоприятных для ЭО, таких как воздействия разрушающих динамично изменяющихся факторов окружающей среды, пыли, влажности и присутствия агрессивных газов в технологических помещениях. В связи с этим вопросы неразрушающего контроля, выявления предаварийной диагностики и прогнозирования состояния ЭО являются актуальными и позволяют перейти от системы планово-предупредительных ремонтов к проведению профилактических работ по факту их выявления. Отсутствие комплексного подхода к рассмотрению дихотомии «ЭТК + система электроснабжения» как единого целого, является одной из причин возникновения непрогнозируемых отклонений в нормальной работе оборудования, что приводит к снижению выпуска продукции, а в медицинской отрасли - к получению недостоверных данных о состоянии обследуемого пациента, а значит - к неверному диагнозу и выбору неадекватной тактики лечения. В работе усовершенствованы методы неразрушающего контроля в системах управления электротехническими комплексами с одновременным повышением достоверности полученных результатов путем разработки методов, моделей, принципов и критериев и многоуровневой системы контроля и управления этими комплексами. Разработан метод мониторинга напряжения, токов нагрузки и состояния сети питания токоведущих соединений ЭТК, суть которого заключается в последовательном подключении к сети питания твердотельных реле и ЭТК с параллельно подключенной батареей конденсаторов. Для оценки качества диагностики состояния сети питания ЕТК предложено использовать информационный критерий, представленный градиентом напряжения на клеммах конденсаторов блока компенсации реактивной мощности. Определены неравенства для переменных температурных параметров болтового соединения, выполнение которых однозначно определяет начальный момент ослабления токоведущего болтового соединения. Усовершенствована математическая модель динамики старения изоляции кабелей сети, которая устанавливает взаимосвязь между отклонениями коэффициента несимметрии напряжений и линейного напряжения. В работе разработана многоуровневая диагностическая система контроля и управления ЭО, которая устанавливает взаимосвязь между блоками внутри системы, уровнями защит «ЭО + питание сети», их очередности, функциями и параметрами диагностики, а управление уровнями защит обеспечило безаварийную работу оборудования и высокое качество работы

For the electrotechnical complexes (ETC) the development of theoretical and practical methods for the diagnosis of their damage and the causes of breakdowns that are caused by a combination of dynamic changes in the power supply system and the parameters of the environment that leads to stops and breakdowns of electrical equipment (EE) is not sufficiently studied. The lack of an integrated approach to the consideration of the ETC + power system dichotomy as a single entity is one of the causes of unpredictable deviations in the normal operation of equipment, which leads to shortages of products and in the medical sector to false data obtained about the condition of the patient being examined, what leads to the wrong diagnosis and the choice of inadequate treatment tactics. In this work, methods of non-destructive control in control systems of electrotechnical systems are improved, while the reliability of the obtained results is improved through development of methods, models, principles and criteria, and a multi-level system of control and management of electrical engineering complexes. The method of monitoring the voltage, load currents and the state of the power supply of current-carrying connections of ETC, the essence of which is in the serial connection to the power supply of solid state relays and ETC with a parallel connected battery of capacitors, was developed. In order to assess the quality of the diagnostics of the state of the ETC network it is proposed to use the information criterion presented by the gradient voltage at the terminals of the capacitors of the reactive power compensation unit. The inequalities for variable temperature parameters of bolted connection are determined. Their execution, unambiguously, determines the initial moment of attenuation of the current-carrying bolted connection. The mathematical model of the aging dynamics of insulation of cables of the power supply, which establishes the relationship between the deviations of the coefficient of voltage asymmetry and linear voltage, is improved. In this work, a multi-level diagnostic control and management system for EE is developed, which establishes the interconnection between the units inside the system, the levels of protection "EE + power of the network", their priorities, functions and parameters of diagnostics, and management of the levels of protection provided the trouble-free operation of equipment and high quality of work.