«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Цифровой двойник защиты электродвигателей в нефтегазовой отрасли

УДК: 681.5:622.276+622.279
DOI: -

Авторы:

¹ Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

Ключевые слова: токовая защита, электродвигатель, цифровой двойник, уставка, инверсная характеристика, чувствительность, надежность

Аннотация:

Высокие темпы развития нефтегазовой отрасли, увеличение объемов добычи, а также удаленность развивающихся объектов отрасли неизбежно приводят к увеличению энергопотребления и усложнению энергетических систем. Основным потребителем электроэнергии данных объектов являются электродвигатели приводных устройств компрессоров, насосов, перебои в электроснабжении которых могут приводить к большим экономическим потерям. В статье рассматривается проблема испытаний релейной защиты электродвигателя. Цифровой двойник – разработанный комплекс цифровых алгоритмов защиты, который соответствует стандартам МЭК 61850 и позволяет выявлять проблемы цифровых защит электродвигателей до того, как они будут эксплуатироваться в штатном режиме, автоматизировать выбор уставок и оценить реакцию защиты на различные режимы работы, не прибегая к экстремальным испытаниям реальной машины. Исследование предложенной цифровой модели защиты электродвигателя показало повышение чувствительности и надежности цифровой релейной защиты, что сводит к минимуму риски, связанные с ошибочными действиями персонала.

Список литературы:

1. Farag W.A., Kamel M.I. Microprocessor-Based Protection System for Three-Phase Induction Motors // Electric Machines and Power Systems. – 1999. – Vol. 27, Issue 5. – P. 453–464. – DOI: 10.1080/073135699269118
2. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДКМ Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.
3. Арещенко Б.В. Разработка алгоритмов устройств интеллектуальной защиты двигателей // Докл. Томского гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники. – 2008. – № 1(17). – С. 100–106.
4. Власова Е.П. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. пособие для студентов, обучающихся по направлению 140400 "Электроэнергетика и электротехника". – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – 207 с.
5. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 248 с.
6. Kulkarni A.S., Ugale S.P. Advanced thermal overload protection for high tension motors using digital protection relays // Int. Conf. on Computer, Communication and Control (IC4), Indore, India, Sept. 10–12, 2015. – P. 1–7. – DOI: 10.1109/IC4.2015.7375613
7. Pat. US 2018/0062552, Int. Cl.: H02P 23/08, H02P 29/60, H02P 1/50. Electric motor protection using stator current and voltage measurements / M. Donolo; Assignee Schweitzer Engineering Laboratories, Inc., Pullman, WA (US). – Appl. No.: 15/801488; Filed: Nov. 2, 2017; Pub. Date: Mar. 1, 2018.
8. Синчук О.Н., Чумак В.В., Михайлов С.Л. Тепловая модель кранового АД для диагностирования и настройки цифровой защиты от перегрузок // Электротехника. – 2003. – № 3. – С. 61–66.
9. Брейдо И.В., Семыкина И.Ю., Нурмаганбетова Г.С. Способ косвенной защиты от перегрева электроприводов горно-шахтных установок // Изв. Томского политехн. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2018. – Т. 329, № 2. – С. 65–73.
10. Development of a virtual hardware temperature observer for frequency-controlled asynchronous electric motors / G. Nurmaganbetova, S. Isenov, V. Kaverin, Zh. Isenov // Eastern-European J. of Enterprise Technologies. – 2023. – Vol. 3, No. 1(123). – P. 68–75. – DOI: 10.15587/1729-4061.2023.280357
11. Fundamentals of a motor thermal model and its applications in motor protection / B. Venkataraman, B. Godsey, W. Premerlani [et al.] // 2005 Annual Pulp and Paper Industry Technical Conf., Jacksonville, FL, USA, June 20–23, 2005. – P. 11–28. – DOI: 10.1109/PAPCON.2005.1502046
12. Курганов В.В., Баранов А.Г. Особенности выбора уставок тепловой защиты электродвигателей напряжением выше 1 кв // Вестн. Гомел. гос. техн. ун-та им. П.О. Сухого. – 2004. – № 3. – С. 75–78.
13. Research and Realization of Motor Overload Protection Algorithm / Qiyi Guo, Shize Huang, Yuping Guo, Jingtai Hu // 2010 Int. Conf. on Electronic Products, Electronic Services and Electronic Entertainment, Henan, China, Nov. 07–09, 2010. – P. 1–5. – DOI: 10.1109/ICEEE.2010.5660993
14. Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / под ред. Л.Г. Мамиконянца. – Изд. 4-е, перераб., и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 240 с.
15. Власова Е.П., Кузяков O.Н., Ахметвалеев Д.М. Особенности цифровой защиты трансформатора объектов нефтегазовой отрасли // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 12(593). – С. 27–35. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-12(593)-27-35