Исмайлова Г., Рзаев Э.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА *
Аннотация:
в статье рассматриваются особенности проектирования и эксплуатации линий электропередачи постоянного тока (ЛЭП ПТ). Приведены сравнительные характеристики систем передачи постоянного и переменного тока, выполнен анализ режимов работы ЛЭП ПТ в различных условиях нагрузки. Также рассматриваются вопросы устойчивости, потерь мощности и перспектив применения технологий HVDC (High Voltage Direct Current) в современных энергетических системах. Приведены результаты численного моделирования с использованием программного обеспечения PSCAD и MATLAB/Simulink.
Ключевые слова:
линия электропередачи, постоянный ток, потери, устойчивость, моделирование, эффективность
DOI 10.24412/2712-8849-2025-687-1918-1924
Введение. Передача электроэнергии на большие расстояния традиционно осуществляется с использованием линий переменного тока (AC). Однако по мере роста потребностей в передаче больших мощностей и увеличения расстояний между источниками и потребителями энергии, всё большее внимание уделяется системам передачи на постоянном токе высокого напряжения (HVDC). ЛЭП ПТ обладают рядом преимуществ: меньшие потери на корону, возможность соединения несинхронизированных систем, экономия на изоляции и отсутствие необходимости в компенсации реактивной мощности.Область применения постоянного тока охватывает, прежде всего, линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения. Примером может служить линия Волга–Дон с номиналом ±400 кВ. Среди более современных проектов можно отметить китайскую ЛЭП Шанбей–Вухан, протяжённостью 1100 км и тем же уровнем напряжения ±400 кВ. В последние годы постоянный ток всё чаще рассматривается как перспективная основа для создания электросетей среднего класса напряжения. Так, концепция MVDC (Medium Voltage Direct Current) находит практическое применение, в частности, на морских судах. Использование этой технологии облегчает интеграцию распределённых источников энергии и возобновляемых энергоресурсов в энергосистему. Кроме того, переход на постоянный ток позволяет повысить пропускную способность существующих линий электропередачи.Линии электропередачи представляют собой ключевой и в то же время уязвимый элемент энергетической системы. Надёжность электроснабжения потребителей напрямую зависит от их бесперебойной работы. Нарушения в нормальном функционировании системы, вызванные авариями на линиях, особенно если они сохраняются в течение длительного времени, могут привести к серьёзным финансовым и экономическим потерям.Анализ неисправностей играет важную роль при выборе защитных устройств и оценке надёжности высоковольтных линий электропередачи. Поэтому крайне важно использовать эффективные методы извлечения признаков для точного выявления и классификации аварийных ситуаций на линиях. Ранее применялись различные методы извлечения признаков, однако они имели ряд ограничений: ориентированность на стационарные сигналы, слабая способность к локализации нестационарных сигналов, низкая устойчивость к изменениям нормального режима работы. Кроме того, эти методы не подходили для работы в реальном времени и требовали значительных вычислительных ресурсов и объёмов памяти.В данной работе представлена новая методика обнаружения неисправностей на основе дискретного вейвлет-преобразования (DWT), которая учитывает различные параметры, такие как момент возникновения аварии и сопротивление замыкания, с корректным выбором материнского вейвлета. В исследовании была изучена применимость метода DWT с использованием программного обеспечения MATLAB, а также анализ режимов работы ЛЭП ПТ, их преимущества и недостатки по сравнению с традиционными ЛЭП переменного тока, а также численное моделирование передачи мощности с учетом различных параметров линии и нагрузки.Теоретические основы передачи постоянного тока.1.1 Принципы HVDC.Система HVDC состоит из трех основных компонентов: выпрямителя, линии передачи и инвертора. Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный, линия осуществляет передачу, а инвертор восстанавливает переменное напряжение на приемной стороне.1.2 Типы HVDC-систем.Пункт-точка (Point-to-point) — передача от одного источника к одному потребителю.Многотерминальные (MTDC) — передача между несколькими пунктами, возможна реализация сетей постоянного тока.1.3 Сравнение с передачей переменного тока.1.4. Численное моделирование.Методика.Моделирование проводилось в среде PSCAD и MATLAB/Simulink с параметрами:- Длина линии: 160 км. - Напряжение передачи: ±500 кВ. - Нагрузка: переменная от 100 до 1000 МВт. Модель линии передачи MATLAB была построена с использованием версии MATLAB 2020, как показано на рисунке 1, соответствующие параметры в каждом блоке настраиваются как параметры линии в блоках секций. Таким образом, процесс моделирования инициируется и продолжается до тех пор, пока все возможные комбинации выбранных значений рассматриваемых параметров не будут завершены для всех различных типов разрывов. В этом исследовании изучаются различные инструменты извлечения признаков, основанные на передовых методах обработки сигналов для мониторинга в реальном времени идентификации неисправностей в линиях электропередачи.Рис. Модель MATLAB линии электропередачи 500 кВ.Заключение.Передача энергии по линиям постоянного тока — это перспективное направление развития энергосистем, особенно в условиях роста спроса и децентрализации генерации. Несмотря на высокие капитальные затраты, HVDC обеспечивает высокую эффективность и гибкость, особенно на больших расстояниях и при соединении разнородных сетей.Результаты моделирования показали, что вейвлет-преобразование в сочетании с эффективным алгоритмом классификации может быть надёжным инструментом для оперативного мониторинга и точного определения и классификации неисправностей на линиях электропередачи.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 2
Ссылка для цитирования:
Исмайлова Г., Рзаев Э. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПОСТОЯННОГО ТОКА // Вестник науки №6 (87) том 2. С. 1918 - 1924. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24115 (дата обращения: 13.07.2025 г.)
Вестник науки © 2025. 16+