Методика повышения быстродействия измерительных органов микропроцессорных защит электроустановок

Предложена методика повышения быстродействия измерительного органа микропроцессорной защиты и рассмотрена ее реализация на программном уровне. Основное влияние на быстродействие измерительных органов микропроцессорных защит электроустановок оказывают два фактора. Первый из них связан с появлением при повреждениях в измеряемых сигналах апериодических и гармонических составляющих, обусловленных переходными процессами и нелинейностью элементов электроустановки, а второй – инерционностью алгоритмов обработки информации, в частности аналоговой и цифровой фильтраций. Указанное приводит к тому, что время установления сигнала на выходе измерительного органа затягивается до недопустимых значений. Это в ряде случаев делает быстродействующую защиту электрооборудования малоэффективной. Для решения данной проблемы предлагается формировать выходной сигнал измерительного органа в виде специальных эквивалентных сигналов, которые являются функцией предварительно рассчитанного корректирующего коэффициента и ортогональных составляющих контролируемого сигнала. В среде динамического моделирования MatLab-Simulink реализованы математическая модель разработанного измерительного органа, а также модель элементов энергосистемы. Проверка функционирования модели измерительного органа проводилась с использованием двух видов тестовых воздействий – синусоидального сигнала с частотой 50 Гц (идеализированное воздействие), а также сигналом, приближенным к реальному вторичному току трансформатора тока при коротком замыкании. Проведенные вычислительные эксперименты, применительно к измерительному органу тока с использованием гармонического и приближенного к реальному тестовых воздействий, выявили существенное (до двух раз) повышение быстродействия предлагаемого измерительного органа по сравнению с существующими, основанными на реализации дискретного преобразования Фурье.

1. Шнеерсон, Э.М. Цифровая релейная защита / Э. М. Шнеерсон. М.: Энергоатомиздат, 2007. 594 с.

2. Романюк, Ф. А. Принципы выполнения гибких формирователей ортогональных составляющих входных величин в микропроцессорных защитах электроустановок / Ф. А. Романюк, В. Ю. Румянцев, К. Ф. Романюк // Энергетика. Изв. высш. учебных заведений и энерг. объединений СНГ. 2012. № 6. С. 5–10.

3. Цифровой измерительный орган для функционирования в условиях глубокого насыщения трансформатора тока / Ю. В. Румянцев [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учебных заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 6. С. 483–493. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-483-493

4. Increase of Operation Speed of Digital Measuring Elements of Microprocessor Protection of Electrical Installations / F. Romaniuk [et al.] // New Electrical and Electronic Technologies and their Industrial Implementations: 11th International Conference, Zakopane, Poland, June 25–28 / Lublin University of Technology – Zakopane, 2019. Р. 56.

5. Реализация цифровых фильтров в микропроцессорных устройствах релейной защиты / Ю. В. Румянцев [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учебных заведений и энерг. объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 5. С. 397–417. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-5-397-417

6. Comparative Assessment of Digital Filters for Microprocessor-Based Relay Protection / F. Romaniuk [et al.] // Przegląd Electrotechniczny (Electrical Review). 2016. Vol. 1, Nо 7. С. 130–133. https://doi.org/10.15199/48.2016.07.28

7. Романюк, Ф. А. Способы формирования ортогональных составляющих входных сигналов для релейной защиты / Ф. А. Романюк, М. С. Ломан, В. С. Каченя // Энергетика. Изв. высш. учебных заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 1. С. 5–14. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-1-5-14

8. SimPowerSystems. User’s Guide. The MathWorks, Inc. 2012. 411 p.

9. Новаш, И. В. Упрощенная модель трехфазной группы трансформаторов тока в системе динамического моделирования / И. В. Новаш, Ю. В. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учебных заведений и энерг. объединений СНГ. 2015. № 5. С. 23–38.

10. Wye-Connected Current Transformers Simplified Model Validation in MATLAB–Simulink / F. Romanyuk [et al.] // Przegląd Electrotechniczny (Electrical Review). 2015. Vol. 1, Nо 11. С. 294–297. https://doi.org/10.15199/48.2015.11.67