Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(ВлГУ)

Институт инновационных технологий

Факультет радиофизики, электроники и медицинской техники

Кафедра электротехники и электроэнергетики

В.А. ШАХНИН

КУРС ЛЕКЦИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОННАЯ АППАРАТУРА И РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ»

для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению

140400.68 Электроэнергетика и электротехника

© Шахнин В.А.

Владимир - 2015 г.

О Г Л А В Л Е Н И Е

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………….............................3 МОДУЛЬ 1. ЭЛЕКТРОННАЯ АППАРАТУРА СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ…………………………………………………………………..8
ЛЕКЦИЯ 1. Теоретические методы анализа силовой электронной аппаратуры электроэнергетики………………………………………………………….…………….. 8
ЛЕКЦИЯ 2. Теория и средства преобразования переменного тока в постоянный………………………………………………………………………………....14 ЛЕКЦИЯ 3. Теория и средства преобразования постоянного тока в переменный…………………………………………………………………………………24
ЛЕКЦИЯ 4. Теория и средства компенсации неактивных составляющих мощности силовой электронной аппаратуры………………………………………………………...44 ЛЕКЦИЯ 5. Системы управления вентильными преобразователями …….………….49 МОДУЛЬ 2. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ…..56 ЛЕКЦИЯ 1. Дифференциальные токовые защиты……………………………………….56 ЛЕКЦИЯ 2. Высокочастотные защиты…………………………………………………....62 ЛЕКЦИЯ 3.Цифровые токовые защиты…………………………………………………..67 ЛЕКЦИЯ 4. Выбор характеристик цифровых защит…………………………………….70
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………….…….76

Введение

1. Актуальность курса для подготовки магистров по направлению «Электроэнергетика и электротехника»

Модернизация и внедрение новых видов силовой электронной аппаратуры и релейной защиты электроэнергетики является важнейшим звеном в процессе создания электрических сетей нового поколения – интеллектуальных (smart grids). В перспективе решение этой неординарной научной и технической проблемы позволит повысить эффективность передачи, распределения и преобразования электрической энергии, обеспечит обнаружение дефектов высоковольтного оборудования на ранних стадиях их развития и, тем самым, предотвращение аварийных ситуаций, способных привести к серьезным негативным последствиям. Уже на современном этапе развития электрических сетей с технической и экономической точек зрения становится целесообразным переход к силовой электронной аппаратуре и релейной защите, реализующим новые принципы функционирования. Для их этого необходимы электронные приборы и средства РЗА, принципиально отличающиеся от традиционных. Именно эти средства и являются предметом изучения дисциплины «Электронная аппаратура и релейная защита электроэнергетики»

Для наиболее ответственных видов силовой электронной аппаратуры и релейной защиты электроэнергетики и, особенно, для их интеллектуальных образцов, целесообразно непрерывное функциональное диагностирование – мониторинг. Для эффективного мониторинга количество диагностических параметров должно быть достаточно большим, а требования к быстродействию и точности измерений очень жесткими. Кроме того, средствами автоматизированного мониторинга необходимо обеспечить серьезную математическую обработку исходной диагностической информации, включающую в себя вычисление спектральных характеристик и корреляционных функций, цифровую фильтрацию, статистику и т.д. Реализовать все эти операции без помощи компьютера или, по крайней мере, программируемого микроконтроллера практически невозможно.

Мониторинг силовой электронной аппаратуры и релейной защиты электроэнергетики предполагает контроль широкого спектра параметров различной физической природы (параметров вибраций и акустических волн, значений электрических токов, напряжений и сопротивлений, параметров электромагнитных полей, температуры, количества растворённых газов и влажности изоляции и т.д.), т.е. многопараметровую интродианостику оборудования. Термин «интродиагностика» для силовой электронной аппаратуры и релейной защиты электроэнергетики означает контроль комплекса параметров, характеризующих состояние силовой электронной аппаратуры электроэнергетики, для предотвращения повреждений и ненормальных режимов их функционирования. Часто все эти величины и параметры требуется измерять и контролировать одновременно, что можно осуществить, например, с помощью многоканальных измерительно-вычислительных комплексов (ИВК). Упростить конструкцию таких комплексов и снизить, тем самым, их стоимость позволяет использование однотипных датчиков, способных преобразовывать в электрический сигнал большинство из перечисленных выше величин.