Формирование амплитуды сигнала в цифровых органах релейной защиты при отклонении частоты от номинальной

В цифровых органах релейной защиты контролируемыми параметрами сигналов достаточно часто выступают их амплитудные значения. Они обычно определяются по выборкам ортогональных составляющих сигналов, которые формируются не рекурсивными цифровыми фильтрами Фурье. При нормальной частоте амплитудные значения определяются без дополнительной погрешности. В режимах с отклонением частоты от номинальной возникают колебания полученных значений амплитуды в пределах от минимального до максимального уровней. Вследствие использования для формирования ортогональных составляющих фильтров Фурье время определения амплитуды находится на уровне периода промышленный частоты. Разработанная ранее методика формирования амплитуды сигнала обеспечивает исключение ее колебаний при частоте, отличной от номинальной. В ее основе лежит использование динамических косинуса и синуса угла выборки, которые вычисляются по мгновенным значениям ортогональных составляющих. При отклонении частоты от номинальной вследствие возникающих колебаний выборок указанных составляющих ограничивается частотный диапазон достоверного получения динамических косинуса и синуса, что создает препятствия для определения амплитуды с приемлемой погрешностью. Быстродействующее определение амплитуды сигнала достигается благодаря использованию в процедуре ее формирования нелинейного корректирующего коэффициента. Однако его получение с учетом возможного характера изменения контролируемого сигнала является громоздким. В настоящей работе амплитуда сигнала определяется как полусумма амплитуд синусной и косинусной ортогональных составляющих. При этом уход частоты от номинального значения не вызывает существенных изменений величины контролируемой амплитуды. Использование переходной характеристики для амплитуды сигнала, состоящей из близких к линейным участков, позволило упростить методику определения режима изменения сигнала. Проведенные вычислительные эксперименты подтвердили, что разработанная методика определения амплитуды сигнала достаточно просто реализуется на программном уровне и предотвращает ее колебания в диапазоне изменения частоты 45–55 Гц. Предложенная методика обеспечивает получение амплитудного значения сигнала за время менее половины периода промышленной частоты.

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. 549 с.

3. Снижение влияния изменений частоты на формирование ортогональных составляющих входных сигналов релейной защиты / Ф. А. Романюк, В. Ю. Румянцев, Ю. В. Румянцев, Е. А. Дерюгина // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 1. С. 42–54. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-42-54

4. 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

5. 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

6. Румянцев, Ю. В. Формирование информационных составляющих входных величин в цифровых органах релейной защиты / Ю. В. Румянцев, В. Ю. Румянцев, Ф. А. Романюк. Минск: БНТУ, 2024. 175 с.

7. Повышение быстродействия цифрового фильтра Фурье в измерительных органах микропроцессорных защит / В. Ю. Румянцев, Ю. В. Румянцев, Ф. А. Романюк, Е. А. Дерюгина // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2025. Т. 68, № 3. С. 193–208. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-3-193-208

8. Совершенствование алгоритма формирования ортогональных составляющих входных величин в микропроцессорных защитах / Ф. А. Романюк, Ю. В. Румянцев, В. Ю. Румянцев, И. В. Новаш // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 2. С. 95–108. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-2-95-108

9. Романюк, Ф. А. Формирование ортогональных составляющих входных сигналов в цифровых измерительных органах защит с коррекцией динамических погрешностей / Ф. А. Романюк, Ю. В. Румянцев, В. Ю. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2022. Т. 65, № 4. С. 289–300. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-4-289-300

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

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

12. Беркович, М. А. Основы техники релейной защиты / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. А. Семенов. М.: Энергоатомиздат, 1984. 376 с.