Определение текущей частоты в цифровых органах релейной защиты

В цифровых органах релейной защиты в качестве полезной информации используются сигналы основной гармоники. Для их выделения из сложных входных токов и напряжений защищаемого объекта применяются нерекурсивные цифровые фильтры Фурье. Полученные в результате фильтрации сигналы являются базой для определения информационных параметров контролируемых цифровыми органами величин. При номинальной частоте в энергосистеме информационные параметры вычисляются без дополнительной погрешности. В случае отклонения частоты от номинальной в силу ряда причин в информационных параметрах контролируемых величин появляется дополнительная составляющая погрешности. Когда колебания частоты незначительны, указанная составляющая несущественна и на практике ею можно пренебречь. При заметных отклонениях частоты в энергосистеме дополнительная составляющая погрешности в информационных параметрах может негативно сказаться на работе функциональных алгоритмов релейной защиты. Один из путей решения данной проблемы – коррекция указанной составляющей при отклонении частоты от номинальной. Для ее осуществления необходимо располагать результатами оценки частоты. Наиболее рациональным для целей коррекции частотной составляющей погрешности представляется использование текущей частоты. Определение указанной частоты переменного тока заключается в измерении мгновенной частоты в разные моменты времени и усреднении этих значений за определенный интервал. Мгновенная частота вычисляется по мгновенному значению динамического косинуса угла выборки, для определения которого разработаны и исследованы два функциональных алгоритма. В основе первого из них лежит использование трех последовательных значений одного из пары ортогональных сигналов. Второй алгоритм реализуется по двум смежным значениям каждого из взаимно ортогональных сигналов. Результаты выполненных исследований показали, что разработанные алгоритмы определения текущей частоты в цифровых органах релейной защиты обеспечивают ее получение с приемлемой достоверностью в диапазоне изменения 47–51 Гц при скорости изменения до 4 Гц/с. 

1. Федосеев, А. М. Релейная защита электроэнергетических систем / А. М. Федосеев. М.: Энергоатомиздат, 1984. 520 с.

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

3. Фадке, А. Г. Компьютерная релейная защита в энергосистемах / А. Г. Фадке, Джеймс С. Торп ; пер. с англ. под ред. Г. С. Нудельмана. 2-е изд. М.: Техносфера, 2019. 370 с.

4. Обработка сигналов в интеллектуальных сетях энергосистем / П. Ф. Рибейро, К. А. Дуке, П. М. да Силвейра, А. С. Серкейра. М.: Техносфера, 2020. 496 с.

5. Ананичева, С. С. Качество электроэнергии. Регулирование напряжения и частоты в энергосистемах: учеб. пособие / С. С. Ананичева, А. А. Алексеев, А. Л. Мызин. 3-е изд., испр. Екатеринбург: УрФУ, 2012. 93 с.

6. Аминев, А. В. Измерения в телекоммуникационных системах: учеб. пособие. 2-е изд., стер. / А. В. Аминев, А. В. Блохин. М.: Финита, 2018. 224 с.

7. Финк, Л. М. Сигналы, помехи, ошибки… Заметки о некоторых неожиданностях, парадоксах и заблуждениях в теории связи / Л. М. Финк. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1984. 256 с.

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

9. Зайцева, И. Н. О некоторых вопросах дискретизации и определения основных параметров гармонических сигналов / И. Н. Зайцева, В. Н. Угольков // Журнал радиоэлектроники. 2024. № 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.7.2.

10. Румянцев, Ю. В. Быстродействующий метод определения амплитуды сигнала в микропроцессорных системах автоматизации и управления при колебаниях частоты / Ю. В. Румянцев, Ф. А. Романюк, В. Ю. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 1. С. 5–15. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-1-5-15.

11. Романюк, Ф. А. Коррекция амплитудной и фазовой погрешностей сигнала в микропроцессорных системах автоматизации и релейной защиты при изменении частоты / Ф. А. Романюк, Ю. В. Румянцев, В. Ю. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2025. Т. 68, № 1. С. 5–16. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-1-5-16.

12. Дэбни, Дж. Simulink 4. Секреты мастерства / Дж. Дэбни, Т. Харман; пер. с англ. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. 403 с.

13. Испытания микропроцессорных токовых защит: теория, моделирование, практика / И. В. Новаш, Ф. А. Романюк, В. Ю. Румянцев, Ю. В. Румянцев. Минск: БНТУ, 2021. 168 с.

14. Гилат, А. MATLAB. Теория и практика / А. Гилат; пер. с англ. М.: ДМК Пресс, 2016. 416 с.