МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСИСТЕМ И ИСПЫТАНИЕ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО И МОДЕЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Рассмотрены методы моделирования режимов энергосистем и испытания устройств релейной защиты с помощью комплексов моделирования в реальном времени и с помощью компьютерных программных комплексов, позволяющих выполнять моделирование в режиме условного масштаба времени. Информационные входные сигналы защиты при моделировании в режиме условного модельного времени получаются в ходе вычислительного эксперимента, а испытания устройств защиты проводятся с помощью аппаратно-программных испытательных комплексов с использованием расчетных входных сигналов. Исследование устойчивости энергосистемы при изменении режимов генерирующего и потребляющего электрооборудования, состояния устройств релейной защиты требует проведения испытаний с помощью цифровых симуляторов в режиме замкнутого контура. При этом должны быть определены (смоделированы) обратные связи между функционирующей в режиме реального времени моделью энергосистемы и внешними устройствами или их моделями. Выполнено моделирование в режиме реального времени и проведен анализ мирового опыта использования цифровых симуляторов энергосистемы для моделирования в реальном времени (RTDS-симулятор). Приведены примеры использования комплексов RTDS зарубежными энергокомпаниями для проверки систем релейной защиты и управления, тестирования взаимодействия различного оборудования и устройств автоматического регулирования, анализа кибербезопасности и оценки функционирования энергосистем при различных сценариях протекания чрезвычайных ситуаций. Представлены количественные данные по распространению RTDS в различных странах мира и России. Отмечается, что ведущие энергетические вузы России используют симуляторы реального времени не только для решения научно-технических задач, но и для проведения учебных и лабораторных занятий по моделированию электрических сетей и противоаварийной автоматики со студентами и аспирантами. Для проверки работоспособности устройств релейной защиты без учета реакции энергосистемы испытания могут проводиться в режиме разомкнутого контура с использованием аппаратно-программных испытательных комплексов. Предложены способы испытания релейных защит и их моделей в режиме разомкнутого контура.

1. Министерство энергетики Республики Беларусь [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://minenergo.gov.by. Дата доступа: 18.02.2017.

2. Нудельман, Г. С. Применение технологий моделирования в развитии инновационных направлений электроэнергетики / Г. С. Нудельман, A. A. Наволочный, О. А. Онисова // Релейщик. 2014. № 2. С. 16–19.

3. Законьшек, Я. Цифровое моделирование современных энергосистем в реальном времени / Я. Законьшек, А. Л. Славутский // Релейная защита и автоматизация. 2012. № 1. С. 66–72.

4. Мочалов, Д. О. Комплексы моделирования в реальном времени для современных энергосистем / Д. О. Мочалов, Я. В. Законьшек, М. А. Шамис // Релейная защита и автоматизация. 2013. № 1 (10). С. 70–74.

5. Законьшек, Я. Моделирование энергосистем в реальном времени [Электронный ресурс] / Я. Законьшек // Цифровая подстанция. Режим доступа: http://digitalsubstation.ru/blog/2013/12/02/modelling/#more-5206. http://minenergo.gov.by. Дата доступа: 18.02.2017.

6. Dommel, H. W. Digital Computer Solution of Electromagnetic Transients in Singleand Multiphase Networks / H. W. Dommel // Ieee Trans. On Power Apparatus and Systems. 1969. Vol. Pas-88, No 4. P. 388–399,

7. RTDS Technologies [Electronic Resource]. Mode of Access: http://www.rtds.com. Date of Access: 26.11.2016.

8. Сидволл, К. Об опыте использования симуляторов реального времени крупными энергокомпаниями / К. Сидволл, М. А. Шамис // ЭнергоStyle. 2015. № 03. С. 20–21.

9. Сайт ЗАО «ЭнЛАБ» [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.ennlab.ru Дата доступа: 18.02.2017.

10. Головин, А. RTDS на кафедре РЗиАЭс НИУ МЭИ [Электронный ресурс] / А. Головин // Цифровая подстанция. Режим доступа: http://digitalsubstation.com/blog/2011/11/23/rtdsna-kafedre-rziae-s-me-i-tu. Дата доступа: 18.02.2017.

11. Гуркова, П. RTDS установлен в Томском политехническом университете [Электронный ресурс] / П. Гуркова // Сайт ЗАО «ЭнЛАБ». Режим доступа: http://digitalsubstation.com/blog/2013/10/02/rtds/ Дата доступа: 18.02.2017.

12. IEEE Standard. Common Format for Transient Data Exchange (COMTRADE) for Power Systems: IEEE Std C37.111-1999. Approved 18 March 1999 / Power Systems Relay Committee of the IEEE Power Engineering Society. NY: Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., 1999. 56 p.

13. Научно-производственное предприятие «Динамика» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.dynamics.com.ru Дата доступа: 08.03.2016.

14. Сайт компании OMICRON [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.omicro nenergy.com/en Дата доступа: 08.03.2016.

15. Романюк, Ф. А. Информационное обеспечение вычислительного эксперимента в релейной защите и автоматике энергосистем / Ф. А. Романюк, В. И. Новаш. Минск: ВУЗЮНИТИ, 1998. 174 с.

16. Новаш, И. В. Математическое моделирование коммутационных режимов в электроустановках с трансформаторами / И. В. Новаш, Ф. А. Романюк. Минск: БНТУ, 2013. 226 с. ISBN 978-985-550-236-5.

17. Черных, И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab, SimPowerSystems и Simulink / И. В. Черных. М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. 288 с.

18. Румянцев, Ю. В. Комплексная модель для исследования функционирования цифровой дифференциальной защиты силового трансформатора / Ю. В. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. T. 59, № 3. С. 203–224. DOI:10.21122/1029-7448-2016-59-3-203-224.

19. Новаш, И. В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из библиотеки MatLab-Simulink с учетом насыщения магнитопровода / И. В. Новаш, Ю. В. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2015. № 1. С. 12–24.

20. Новаш, И. В. Реализация математической модели трехфазной группы трансформаторов тока в системе динамического моделирования / И. В. Новаш, Ю. В. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2014. № 3. С. 19–28.