Лекция 7. Электромагнитные переходные процессы.

Нормальные и переходные режимы электропередач большой протяженности характеризуются особенностями, которые обусловлены волновым характером распределения электромагнитной энергии и соотношением удельных параметров линии. В составе токов и напряжений электромагнитного переходного процесса по­являются периодические свободные составляющие. Токи и напря­жения переходного режима можно представить в виде для обеспечения надежной работы сетей напряжения 500 кВ и выше необходимо, чтобы время действия пусковых органов основ­ной защиты линий не превышало 0.04 с. Время затухания электро­магнитных переходных процессов в линиях длиной 1000 км и выше составляет несколько десятых долей секунды, поэтому защи­там приходится работать в условиях переходного процесса.

Большинство современных защит реагируют на изменение па­раметров промышленной частоты. Для снижения влияния периоди­ческих свободных составляющих применяют специальные частот­ные фильтры. Но они не решают полностью проблемы отстройки, так как в составе токов и напряжений при КЗ в определенных местах длинной линии возникают периодические свободные составляющие с частотами, близкими к промышленной. Это заставляет сужать по­лосу пропускания фильтров, что в свою очередь увеличивает время действия пусковых органов. Поэтому возникает задача выявления возможности отказа от применения фильтров. Для ее решения необ­ходимо установить закономерность изменения параметров периоди­ческих свободных составляющих и разработать_; новые способы защиты, ее использующие. С этой целью расчет переходного про­цесса проводится волновым методом с учетом всех нелинейностей и последующим частотным разложением кривых мгновенных значе­ний токов и напряжений и приведением их к форме.

Метод расчета параметров периодических свободных составляющих

Методы расчета электромагнитных переходных процессов можно разделить на две группы: частотные, в основе которых ле­жит решение системы (6.2) в форме Фурье, и волновые, в которых для решения этой системы используется форма Даламбера.

Алгоритмы и параметры расчетов переходных процессов вол­новым методом приведены в частотным методом. Волновые методы, отличаясь простотой расчетных выражений и возможностью учета нелинейных характеристик элементов элек­трической системы, дают результат в виде мгновенных значений параметров переходного режима. Это делает невозможным их применение без дополнительных преобразований для оценки влия­ния переходного процесса на действие защиты. Частотные методы дают результат вычислений в виде суммы вынужденной и свобод­ных составляющих, что не позволяет производить расчет в нели­нейных схемах, так как эти методы базируются на принципе наложения. Особенности дальних электропередач (наличие раз­рядников, существенное влияние короны на параметры переходно­го процесса) исключают применение частотных методов из-за нелинейного характера разрядников и короны.

Задача расчета параметров свободных составляющих решает­ся методом выделения скрытых периодичностей и формулируется следующим образом. На конечном интервале задана функ­ция X{i), которая может быть представлена непрерывной записью (графиком или таблично) в виде совокупности значений в дискрет­ные моменты времени.

Любой процесс, изображаемый функцией X{i), можно описать суммой двух составляющих:

Задача расчета параметров скрытых периодичностей сводит­ся к определению параметров А₍, со,, Ф, и может ставиться как зада­ча нахождения таких преобразований, которым надо подвергнуть исходную функцию X{t) для вычисления параметров периодиче­ских компонент. Обзор методов выделения скрытых периодичностей дан в работе [28], где все методы разделены на определяющие только частоты периодических компонент, их частоты и амплиту­ды, и, наконец, частоты, амплитуды и фазы.

Задача исследования влияния электромагнитных переходных процессов на действие защиты требует определения всех пара­метров периодических компонент, поэтому для расчета свободных составляющих выбран метод, использующий свойства взаимной корреляции между исследуемой функцией X{t) и детерминирован­ной функцией.