energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2024-67-2-115-124energy-2364Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGИспользование аварийных составляющих в качестве входных информационных сигналов микропроцессорных защитThe Use of Emergency Components as Input Information Signals for Microprocessor ProtectionНовашИ. B.NovashI. V.

Адрес для переписки:Новаш Иван Владимирович –Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь.Тел.: +375 17 326-89-51novashiv@tut.by

Address for correspondence:Novash I. V. –Belаrusian National Technical University,65/2, Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus .Tel.: +375 17 326-89-51novashiv@tut.by

novashiv@tut.byРумянцевВ. Ю.RumiantsevV. Yu.

г. Минск

Minsk

ДерюгинаЕ. А.DziaruhinaA. A.

г. Минск

Minsk

БулойчикЕ. В.BuloichikE. V.

г. Минск

Minsk

КоноховМ. С.КоnakhauM. S.

г. Минск

Minsk

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelаrusian National Technical UniversityBelarus202408042024672115124Copyright © Новаш И.B., Румянцев В.Ю., Дерюгина Е.А., Булойчик Е.В., Конохов М.С., 20242024Новаш И.B., Румянцев В.Ю., Дерюгина Е.А., Булойчик Е.В., Конохов М.С.Novash I.V., Rumiantsev V.Y., Dziaruhina A.A., Buloichik E.V., Коnakhau M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2364

Предложена методика формирования аварийных составляющих тока и напряжения линии электропередачи методом вычислительного эксперимента в системе динамического моделирования (СДМ) MATLAB-Simulink с целью использования их в качестве входных информационных сигналов дополнительных ступеней микропроцессорных защит с повышенной чувствительностью. Аварийные составляющие тока и напряжения определяются с использованием ортогональных составляющих. Аварийную составляющую тока короткого замыкания (КЗ) определяют как разность между векторами (синусоидами) основной гармоники тока КЗ и тока предшествующего режима, если действующее значение этой разности превышает некоторую заранее установленную величину. Аналогичным образом определяют и аварийную составляющую напряжения с учетом того, что в аварийном режиме напряжение в месте установки защиты не возрастает, а снижается. Разработан компьютерный программный комплекс (КПК) в СДМ MATLAB-Simulink для исследования функциональных свойств микропроцессорной защиты с использованием аварийных составляющих токов и напряжений фаз линии электропередачи 6(10)–35 кВ. Приведены результаты формирования аварийных составляющих моделями цифровых измерительных органов тока и напряжения защиты, подтверждающие работоспособность разработанного программного комплекса. Разработан КПК для расчета аварийных составляющих токов и напряжений линии электропередачи 6(10)–35 кВ с помощью ортогональных составляющих на основе математической модели узла питания защищаемой линии. Приведены результаты расчетов аварийных составляющих, подтверждающие работоспособность разработанного программного комплекса, и проведено сопоставление результатов расчета аварийных составляющих, получаемых моделированием в СДМ MATLAB-Simulink и с помощью КПК на основе математической модели.

A technique is proposed for the formation of emergency components of current and voltage of a power transmission line by a computational experiment in the MATLAB-Simulink dynamic simulating system (DSS) in order to use them as input information signals of additional stages of microprocessor protections with increased sensitivity. The emergency components of current and voltage are determined using orthogonal components. The emergency component of the short-circuit current is defined as the difference between the vectors (sinusoids) of the main harmonic of the short-circuit current and the current of the previous mode, if the effective value of this difference exceeds some predetermined value. Similarly, the emergency component of the voltage is determined, taking into account the fact that in emergency mode, the voltage at the place of installation of protection does not increase, but decreases. A computer software package (CSP) has been developed in the MATLAB-Simulink DSS to study the functional properties of microprocessor protection using emergency components of currents and phase voltages of a power transmission line of 6(10)–35 kV. The results of the formation of emergency components by models of digital measuring bodies of current and voltage protection are presented, confirming the operability of the developed software package. A CSP has been developed for calculating emergency components of currents and voltages of a power transmission line of 6(10)–35 kV using orthogonal components based on a mathematical model of the power supply unit of the protected line. The results of calculations of emergency components are presented, confirming the operability of the developed software package; a comparison of the results of calculating emergency components obtained by modeling in the MATLAB-Simulink DSS and using a CSP based on a mathematical model is also carried out.

микропроцессорная защитаорганы измерения тока и напряженияортогональные составляющиецифровые фильтрыаварийные составляющиедискретное преобразование ФурьеMATLABSimulinkmicroprocessor protectioncurrent and voltage measuring devicesorthogonal componentsdigital filtersemergency componentsdiscrete Fourier transformMATLABSimulinkReferencesРоманюк, Ф. А. Информационное обеспечение микропроцессорных защит электроустановок / Ф. А. Романюк. Минск: УП «Технопринт», 2001. 133 с.Romanyuk F. A. (2001) Information Support for Microprocessor Protection of Electrical Installations. Minsk, Technoprint Publ. 133 (in Russian).Шнеерсон, Э. М. Цифровая релейная защита / Э. М. Шнеерсон. М.: Энергоатомиздат, 2007. 549 с.Shneerson E. M. (2007) Digital Relay Protection. Мoscow, Energoatomizdat Publ. 549 (in Russian).Реализация цифровых фильтров в микропроцессорных устройствах релейной защиты / Ю. В. Румянцев [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 5. С. 397–417. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-5-397-417.Rumiantsev Yu. V., Romaniuk F. A., Rumiantsev V. Yu., Novash I. V. (2016) Digital Filters Implementation in Microprocessor-Based Relay Protection. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 59 (5), 397–417. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-5-397-417 (in Russian).Методика повышения быстродействия измерительных органов микропроцессорных защит / Ф. А. Романюк [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 5. С. 403–412. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-5-403-412.Romaniuk F. A., Rumiantsev V. Yu., Novash I. V., Rumiantsev Yu. V. (2019) Technique of Performance Improvement of the Microprocessor-Based Protection Measuring Element. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (5), 403–412. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-5-403-412 (in Russian).Динамические свойства алгоритма дистанционных измерений в цифровых органах сопротивления / Ф. А. Романюк [и др.] // Наука и техника. 2023. Т. 22, № 5. С. 411–417. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2023-22-5-411-417.Romaniuk F. A., Rumiantsev V. Y., Novash I. V., Rumiantsev Y. V. (2023) Dynamic Properties of Remote Sensing Algorithm in Digital Resistance Elements. Nauka i Tehnika = Science & Technique, 22 (5), 411–417. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2023-22-5-411-417 (in Russian).Разработка методик и средств вычислительного эксперимента для исследования новых функциональных свойств микропроцессорных защит: отчет о НИР (заключительный по ГБ 21-06/1) / БНТУ; рук. темы И. В. Новаш. Минск, 2023. 111 с. № ГР 20211675–2023.Novash I. V. (2023) Development of Methods and Means of Computational Experiment for the Study of New Functional Properties of Microprocessor Protections: Research Work Report (the Final One on GB 21-06/1). State Registration Number 20211675. Minsk, BNTU. 111 (in Russian).Черных, И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab, SimPowerSystems и Simulink / И. В. Черных. М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. 288 с.Chernykh I. V. (2011) Simulation of Electrical Devices in MatLab, SimPowerSystems and Simulink. Moscow, DMK Press. 288 (in Russian).SimPowerSystems. User’s Guide. Version 5 [Electronic Resource]. The MathWorks, 2011. Mode of access: https://all-guidesbox.com/manual/545991/matlab-simpowersystems-5-operation-user-s-manual-403.html.SimPowerSystems. User’s Guide. Version 5. The MathWorks, 2011. Available at: https://all-guidesbox.com/manual/545991/matlab-simpowersystems-5-operation-user-s-manual-403.html.Новаш, И. В. Упрощенная модель трехфазной группы трансформаторов тока в системе динамического моделирования / И. В. Новаш, Ю. В. Румянцев // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ Энергетика. 2015. № 5. С. 23–38.Novash I. V., Rumiantsev Yu. V. (2015) A Simplified Model of Three-Phase Bank of Current Transformers in the Dynamic Simulation System. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, (5), 23–38 (in Russian).Romanyuk, F. Wye-Connected Current Transformers Simplified Model Validation in MATLAB–Simulink / F. Romanyuk, I. Novash, Y. Rumiantsev, P. Węgierek // Przegląd Electrotechniczny (Electrical Review). 2015. Vol. 91, Nо 11. С. 292–295. https://doi.org/10.15199/48.2015.11.67.Romanyuk F., Novash I. Rumiantsev Y. Węgierek P. (2015) Wye-Connected Current Transformers Simplified Model Validation in MATLAB–Simulink. Przegląd Electrotechniczny, 91 (11), 292–295. https://doi.org/10.15199/48.2015.11.67.Макаров, Е. Г. Mathcad: учебный курс (+CD) / Е. Г. Макаров. СПб.: Питер, 2009. 384 с.Makarov E. G. (2009) Mathcad: Training Course (+CD). St. Petersburg, Peter Publ. 384 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.