Адрес для переписки: Романюк Федор Алексеевич – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь. Тел.: +375 17 331-00-51 faromanuk@bntu.by
Address for correspondence: Romaniuk Fiodar A. – Belаrusian National Technical University, 65/2 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus. Tel.: +375 17 331-00-51 faromanuk@bntu.by
Цифровые фильтры, выполненные с использованием дискретного преобразования Фурье, применяются в большинстве микропроцессорных защит как отечественного, так и зарубежного производства. При отклонении частоты входного сигнала от значения, на которое настроены указанные фильтры, на их выходе формируется сигнал с амплитудой колебаний, пропорциональной отклонению частоты сигнала от заданной. В статье предложен алгоритм компенсации колебаний ортогональных составляющих выходных сигналов цифровых фильтров, реализованных на основе дискретного преобразования Фурье, при отклонении частоты входного сигнала от номинальной. В среде динамического моделирования MatLab-Simulink реализована математическая модель предлагаемого цифрового фильтра с алгоритмом компенсации колебаний его ортогональных составляющих, а также модели сигналов для воспроизведения входных воздействий. В модели цифрового фильтра предусмотрены два канала – канал тока и канал напряжения, что позволяет моделировать их работу применительно к защитам, использующим одну или две входные величины, например, для токовой и дистанционной защиты. Проверка функционирования модели цифрового фильтра с компенсацией колебаний его выходного сигнала проводилась с применением двух видов тестовых воздействий – синусоидального сигнала с частотой 48–51 Гц (идеализированное воздействие), а также воздействий, приближенных к реальным вторичным сигналам измерительных трансформаторов тока и напряжения при коротких замыканиях, сопровождающихся понижением частоты. Проведенные вычислительные эксперименты при отклонении частоты от номинальной выявили наличие незатухающих колебаний на выходе стандартных цифровых фильтров Фурье и практически полное их отсутствие у предлагаемых цифровых фильтров, что позволяет рекомендовать к использованию в микропроцессорных защитах цифровые фильтры на основе дискретного преобразования Фурье, дополненные алгоритмом компенсации колебаний амплитуд выходных сигналов.
Digital filters made with the use of discrete Fourier Transform are applied in most microprocessor protections produced both in the home country and abroad. When the input signal frequency deviates from the value to which these filters are configured, a signal is generated at their output with oscillation amplitude that is proportional to the deviation of the signal frequency from the specified one. The article proposes an algorithm for compensating the oscillations of orthogonal components of the output signals of digital filters implemented on the basis of a discrete Fourier transform, when the input signal frequency deviates from the nominal one. A mathematical model of the proposed digital filter with an algorithm for compensating the oscillations of its orthogonal components, as well as a signal model for reproducing input effects, is implemented in the MatLab-Simulink dynamic modeling environment. The digital filter model is provided with two channels, viz. a current channel and a voltage channel, which makes it possible to simulate their operation in relation to protections that use one or two input values, for example, for current and remote protection. Verification of the functioning of the digital filter model with compensation for fluctuations in its output signal was carried out with the use of two types of test effects, viz. a sinusoidal signal with a frequency of 48–51 Hz (idealized effect), and the effects that are close to the real secondary signals of measuring current transformers and voltage transformers in case of short circuits accompanied by a decrease in frequency. The conducted computational experiments with deviation of frequency from the nominal one, revealed the presence of undamped oscillations at the output of standard digital Fourier filters and their almost complete absence in the proposed digital filters. This makes us possible to recommend digital filters based on a discrete Fourier transform supplemented by an algorithm for compensation of fluctuations in the amplitudes of the output signals for the use in microprocessor protection.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.