1

Тема: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Добрый день, может кто владеет информацией по следующему вопросу -  реализация на базе микропроцессорных устройств  фильтра-реле тока обратной последовательности РТ-2 (Ряды Фурье, частотные зависимости, что-то в этом вроде)

2

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Практически в любом МП-устройстве защиты есть функция по I2. Вас интересуют конкретные алгоритмы? И " частотные зависимости, что-то в этом вроде" - какое отношение к I2 имеют частотные зависимости?

3

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Меня интересует само устройство таких фильтров, т.е как они устроены, использование рядов Фурье

GRadFar писал(а):
2020-03-27 19:13:11

Практически в любом МП-устройстве защиты есть функция по I2. Вас интересуют конкретные алгоритмы? И " частотные зависимости, что-то в этом вроде" - какое отношение к I2 имеют частотные зависимости?

4

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

novichokk писал(а):
2020-03-27 19:42:01

Меня интересует само устройство таких фильтров, т.е как они устроены, использование рядов Фурье

Для чего такая сложность?
Проще: в алгоритме фильтра токов обратной последовательности прямое использование известных формул вычисления симметричных составляющих (см. любую "азбуку" по ТОЭ) по текущим оцифрованным мгновенным значениям фазных токов!

5

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

novichokk писал(а):
2020-03-27 18:56:20

Добрый день, может кто владеет информацией по следующему вопросу -  реализация на базе микропроцессорных устройств  фильтра-реле тока обратной последовательности РТ-2 (Ряды Фурье, частотные зависимости, что-то в этом вроде)

Берем мгновенные значения фазных токов ia, ib, ic на отрезке длиной в 0.02 с

Далее формула
Ia=корень(2)*j/T*сумма( i[k]*exp(-j*w*t[k]) )
T - период, в квадратных скобках индекс. Если расписать t[k]=k*dt, T=N*dt, то
Ia=корень(2)*j/N*сумма( i[k]*exp(-j*w*k) )
Аналогично делается для фазы В, С.

Далее формула I2=1/3*(Ia+a^2*Ib+a*Ic)

Далее сдвигаем окно. Если мы не хотим фазовращения, то на первом интервале k=0...N-1, далее после сдвига окна k=1...N и т.д.
Также можно сделать рекурсивный фильтр. Это значит, что формула записывается как

Idft=сумма(массив_токов.*массив_коэффициентов)

массив_коэффициентов[k]=корень(2)*j/N*exp(-j*w*k)

И далее, после сдвига окна, нужно самый последний коэффициент переставить в начало.
Если непонятно, вроде книга Phadke, Thorp Computer Relaying in power systems

Присоединяйтесь!!! Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

retriever писал(а):
2020-03-28 12:24:30

на отрезке длиной в 0.02

а разве не с дискретностью времени преобразования, вроде по требованиям для диф. защит не менее 48 отсчётов за период , т.е. для каждого сигнала примерно 0,02/48 с.  Поэтому, за период будет получено как минимум 20 значений.

Добавлено: 2020-03-28 22:47:52

novichokk писал(а):
2020-03-27 18:56:20

может кто владеет информацией по следующему вопросу

Вот эти точно владеют
"https://faultan.ru/sym_components/"

7

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

ПАУтина писал(а):
2020-03-28 13:47:52

а разве не с дискретностью времени преобразования, вроде по требованиям для диф. защит не менее 48 отсчётов за период , т.е. для каждого сигнала примерно 0,02/48 с.  Поэтому, за период будет получено как минимум 20 значений.

Не совсем понял, о чем речь. Отрезок времени один период, точная математическая формула фурье-фильтра
                    tнач+T
                         /
I =корень(2)*j/T*| i(t)*exp(-j*w*t)*dt
                        /
                        tнач

T=0.02 c, если мы хотим выделить компоненту 50 Гц.

Этот интеграл надо взять любым численным способом, обычно интегрируют левыми прямоугольниками, но никто не мешает взять интеграл трапециями, или формулой Симпсона и т.п. Число точек в осциллограмме любое, если там 48 отсчетов на период, то хорошо, бывает и меньше...
Корень(2) даст действующее значение, если хочется получить амплитудное, то надо вместо корня из 2х подставить просто 2.

8

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

retriever писал(а):
2020-03-28 22:51:08

Не совсем понял, о чем речь.

в принципе требуется оцифровка текущих значение входных токов и напряжений не менее 48 раз за период, и собственного вычисление всех необходимых компонентов синусоидальных сигналов: действующее значение, текущая фаза, частота  и в этом же комплекте и симметричные составляющие...
Вычисление всех этих компонентов производится путём расчёта гармонических составляющих, т.е действительных и мнимых составляющих.
Согласен, что окно плавающее и шаг сдвига этого окна для каждого сигнала может быть примерно 0,1 мс, то есть ПФ (или БПФ) реально производится не реже требуемого, но что даёт преобразование Фурье??? Состав, значения текущих амплитуд сигналов? Значения текущих фаз синусоид?
Недостатком такого измерения является большая погрешность, заключающаяся в том, что для точного расчёта ПФ требуется точная установка длительности окна преобразования, точнее оно должно быть строго равно текущему периоду синусоидального сигнала (и тогда не важно с какой фазы синусоиды буде начинаться окно), нельзя брать 1/8, 1/4, 1/2 периода, поэтому ещё и задержки, т.е. если что-то произошло, то оно станет известно только через период.

9

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

ПАУтина писал(а):
2020-03-29 05:42:49

если что-то произошло, то оно станет известно только через период.

ну как бы задержка в 0.02 с это немного, электромеханика и та действовала дольше, и сам выключатель отключается в 2-3 раза дольше.

10

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

retriever писал(а):
2020-03-29 16:02:55

ну как бы задержка в 0.02 с это немного

как бы я не против, но как быть с тем фактом, что реальное  время срабатывания терминалов МП РЗ 8...15 мс, или МКПА (сам мерил - 5...6,5 мс, время сраб. промреле 4,5 мс, поэтому не более 2 мс.)
значит расчёт требуемых сигналов всё же быстрее чем период

11

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

ПАУтина писал(а):
2020-03-30 02:28:32

значит расчёт требуемых сигналов всё же быстрее чем период

То что окно равно 20 мс не значит, что если ток скакнул, например, с 1 А в 5 А, то 20 мс мы будем видеть 1 А, а потом сразу 5 А. Это значит, что за 20 мс, значение тока более-менее равномерно будет увеличиваться с 1 А до 5 А (фильтр растягивает фронт). Если уставка была 1.1 А, то почти сразу значение тока ее превысит и время будет маленькое, если уставка 4.9 А, то придется ждать почти полные 20 мс. Так что зависит от кратности. Вы на какой кратности проверяли? Не отрицаю что иногда надо считать и на коротком окне, но обычно это оговаривают в РЭ и для всех защит так делать вряд ли будут.

12

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

zigzag писал(а):
2020-03-30 09:09:27

То что окно равно 20 мс не значит, что если ток скакнул, например, с 1 А в 5 А, то 20 мс мы будем видеть 1 А, а потом сразу 5 А.

А ни кто и не говорит, что нужно один глазик просто ладошкой прикрыть!
Речь идёт о том, что результаты от ПФ могут быть получены принципиально только за время окна со временем значения текущего периода и не иначе - теорема Котельникова, для того, что бы МП реле срабатывали раньше чем период есть и другие способы получения всех необходимых составляющих текущего сигнала.

13

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Помню лет 5 назад смотрел алгоритмы по 2м отсчетам синусоиды и по 3м отсчетам. На идеальной синусоиде работают замечательно, как только подставляешь реальную осциллограмму или хотя бы с апериодикой - все, приехали. Получается, там надо ставить фильтр, и фильтр тем лучше работает, чем больше у него окно, вот синусный фильтр по отрезку 0.02 с отрабатывал на ура, но это по сути фурье-фильтр и вышел, только не синусный фильтр + косинусный, а типа два синусных со сдвигом по времени (или три синусных).

Может, и есть какие-то неплохие алгоритмы по отрезку в полпериода или в четверть периода, честно говоря не знаю, не смотрел.

14 (2020-03-31 04:19:54 отредактировано ПАУтина)

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

retriever писал(а):
2020-03-30 16:48:53

Может, и есть какие-то неплохие алгоритмы по отрезку в полпериода или в четверть периода, честно говоря не знаю, не смотрел.

Да без проблем для идеальной синусоиды, хоть на осьмушке, так как для неё по 2-3 отсчётам можно вычислить амплитуду и текущую фазу, а затем вычислять сигнал для  всего периода. В принципе, время измерения определяется точностью первичного измерения, но если брать стандартный ПК, то в принципе ограничений нет. Если брать реальный сигнал, то его точность резко падает от 1/4 периода, так что и не стоит пытаться. Просто когда-то моделировал в MathCade. 
(Хотя, на кой корнеплод на букву Х, нужно делать ПФ, если для идеального сигнала и так всё вычисляется точно: и амплитуда и частота уже за 2-3 отсчёта???).

По поводу фильтрации до ПФ, а принципиально в этом есть смысл?
При простой фильтрации отсекается "паразитная" информация, но и  теряется "полезная". В том и дело, что с помощью ПФ преобразовать реальный сигнал как есть,  а потом просто убрать всё не нужное. Но, например, что бы решить вопрос по насыщению ТТ при КЗ, т.е. при наличии апериодической составляющей, то окно нужно брать пока эта составляющая не станет равной нулю. Будет всё точно, но недопустимо долго.
Но это не главный недостаток ПФ - это его медлительность, не менее проблемным является - точность задачи длительности окна, она должна быть строго Tw = 1/f1, где f1 - текущее значение частоты 1-й гармоники, если для нас важна 1-я гармоника, т.е. если f1 = 49,98 или Tw =  0,02000800320128 с, конечно если так,  то наверно 0,00000800320128 с можно было бы и пренебречь, а если f1= 49,5, то  Tw = 0,02020202020202, пренебрегать 0,00020202020202 с уже сомнительно. Теперь посмотрим со сторона других гармоник, так как для них это правило также жёстко справедливо, так для f3 = f1*3 = 49,5*3 = 148,5 или Tw = 0,006734006734007 с, f5 = f1*5 = 49,5*5 = 247,5 или Tw = 0,004040404040404 c. Получим, что погрешности для еf1 = 1%,  еf3 = 3%,  f5 = 5% и т.д. по возрастанию. В результате, пренебрегать точностью окна - это значит пренебрегать точностью высших гармоник и положение усугубляется тем, что требуется их более точное измерение  в аварийном переходном процессе, а согласно выше сказанному и более точное значение Tw.
Например, для косинусно-синусное ПФ идеального асинхронного режима, скажем 50,25 Гц и 49,75 Гц, df = 0,5 Гц или Tар = 2 с. То при Tw = Тар, получались строго 2 сигнала и амплитуды их были равны заданным. Если, окно было другим, то и амплитуды отличались от заданных и появлялась "плесень" из гармоник... Проблема в том, что реально частоты могут быть любыми, пример fd = 0,73476205876 Гц, то тогда Tw =   1,360984808725 с! Нормально получится (2...5% для амплитуд) если ограничиться  Tw =   1,3609848 с, но не грубее.

Кроме того, можно элементарно показать вред простой фильтрации.
Пусть в токе 10% гармоник, и их все отфильтровали и оставили только основную, тогда по реальному воздействию тока на нагрев оборудования пусть будет 1 (Закон Джоуля-Ленца Q=I^2*r*t и по закону сохранения энергии всё гармоники участвуют в нагреве), а для измеренного таким образом 0,81, т.е. погрешность 20%, пока это реле сработает, сгорит всё в едренеФене.

15

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

ПАУтина, у вас есть пример альтернативы ПФ для вычисления амплитуды и фазы сигнала, которая была бы лучше или такой же как ПФ по следующим критериям (по всем одновременно)?
1. Длина окна обработки;
2. Подавление кратных гармоник, постоянной составляющей;
3. Простота реализации;
4. Применимость к реальным сигналам, а не только в маткаде для A*sin(100*pi*t + phi).

16

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

ПАУтина писал(а):
2020-03-31 04:08:40

Кроме того, можно элементарно показать вред простой фильтрации.
Пусть в токе 10% гармоник, и их все отфильтровали и оставили только основную, тогда по реальному воздействию тока на нагрев оборудования пусть будет 1 (Закон Джоуля-Ленца Q=I^2*r*t и по закону сохранения энергии всё гармоники участвуют в нагреве), а для измеренного таким образом 0,81, т.е. погрешность 20%, пока это реле сработает, сгорит всё в едренеФене.

Абсолютно большая часть защит считается не из термической стойкости оборудования. Наоборот, оборудование считается из заданного времени действия защит.
И уставки защит считаются по основной гармонике тока КЗ. Если защита будет учитывать высшие гармоники и постоянную составляющую, она элементарно может оказаться неселективной.
Так что это не вред, а польза.
В идеальном мире хорошо бы и в расчетах учитывать все составляющие тока КЗ, но апериодика, например, зависит от фазы возникновения КЗ.
В реальном мире фильтрация должна выдавать на защиту величину основной гармоники с учетом подстройки окна фильтрации под её частоту. И то в 99,99% случаев подстройка ничего не даёт.

17

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

На тему длины  окон фильтров и частот: был недавно интересный запрос в техподдержку. У Сименс  в терминалах есть функция FFM (которую неправильно переводят как БНН), ее время работы должно быть менее 10мс (это мое предположение, так как в техописаниях ее время работы не приводится, возможно оно "адаптивное" и меняется для разных случаев), чтобы "успеть" заблокировать ДЗ при неисправностях в цепях напряжения. Минимальное время работы ДЗ по техописанию  12мс (с учетом времени работы "быстрого" (твердотельного) вых реле =1мс).
Сам случай интересен тем, что FFM "заблокировал" работу ДЗ  при "исправных" на первый взгляд, цепях напряжения,что привело к вводу "аварийной" МТЗ. Так как уставка МТЗ была выбрана неправильно, то линия отключилась. Факт отключения линии попытались " списать" на ложную работу алгоритма FFM. Пришлось делать запрос в Хот-лайн, чтобы пояснили работу алгоритма. И оказалось, что цифровой фильтр не может выявить только основную гармонику.... Возможно, это связано как раз с длиной окна....

Post's attachments

FFM.CFG 1.42 Кб, 5 скачиваний с 2020-03-31 

FFM.DAT 99.15 Кб, 5 скачиваний с 2020-03-31 

Ответ техподдержки.pdf 89.28 Кб, 10 скачиваний с 2020-03-31 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.

18

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Conspirator писал(а):
2020-03-31 09:48:20

На тему длины  окон фильтров и частот: был недавно интересный запрос в техподдержку. У Сименс  в терминалах есть функция FFM (которую неправильно переводят как БНН), ее время работы должно быть менее 10мс (это мое предположение, так как в техописаниях ее время работы не приводится, возможно оно "адаптивное" и меняется для разных случаев), чтобы "успеть" заблокировать ДЗ при неисправностях в цепях напряжения. Минимальное время работы ДЗ по техописанию  12мс (с учетом времени работы "быстрого" (твердотельного) вых реле =1мс).
Сам случай интересен тем, что FFM "заблокировал" работу ДЗ  при "исправных" на первый взгляд, цепях напряжения,что привело к вводу "аварийной" МТЗ. Так как уставка МТЗ была выбрана неправильно, то линия отключилась. Факт отключения линии попытались " списать" на ложную работу алгоритма FFM. Пришлось делать запрос в Хот-лайн, чтобы пояснили работу алгоритма. И оказалось, что цифровой фильтр не может выявить только основную гармонику.... Возможно, это связано как раз с длиной окна....

Интересно. Вплоть до 250мс, судя по картинке, магнитуда напряжения была в норме с допустимыми флуктуациями. Нормальный ток нагрузки в сторону шин ПС. Затем, как мне кажется случилось долгое 3хфазное высокоомное КЗ, длившееся почти полсекунды, затем отключение. Похоже на другой стороне была "слабая" генерация с малыми КЗ. Это может объяснить скачок вторичного напряжения после отключения. Вообще интересно поведение вторичного напряжения после 250мс.. Не поймите меня правильно (с), с Сименсом почти не имел дел и просмотрщик у меня только SEL-овский.

Post's attachments

SIEMENS_NegSeqVolt_Diff_LOP_Forum_033120.PNG 330.81 Кб, файл не был скачан. 

You don't have the permssions to download the attachments of this post.
Наберите в поисковике "Главный лгун России". Не благодарите

19 (2020-03-31 11:22:42 отредактировано ПАУтина)

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Drop_point писал(а):
2020-03-31 09:32:34

Так что это не вред, а польза.

Я слишком утрировал проблему, просто показать связь.
Как правило простыми RC фильтрами (НЧ фильтр 1-го порядка с КИХ, может быть полосовой, но реже) отсекаются высшие гармоники примерно начиная с 9-10, а иногда и с 7-й. Поэтому, обрабатывается  сигнал практически как есть.
Ноне нужно мешать всё в кучу "спец" реле и терминалы в которых ставится задача производить универсальные измерения, например контролировать абсолютно все гармоники - 1,2,3,5
строили когда-нибудь годограф сопротивления с 1 - 90%, 3 - 7%, 5 - 3%, постройте, и посмотрите как будет работать реле ДЗ, а это практически типовой состав на тяговых..., можете смоделировать само реле и построить х-ку срабатывания.

20

Re: РТ-2 (фильтр-реле тока обратной последовательности)

Conspirator писал(а):
2020-03-31 09:48:20

Возможно, это связано как раз с длиной окна....

Да, например, если посчитать 3U2, используя так называемое Фурье на полупериоде, то очень даже хорошо превышает 10 В. Потому что вторая гармоника, которая появилась в сигнале, таким преобразованием уже к нулю не сводится.
http://rzia.ru/uploads/15941/thumbnail/oqsG9xj5Q47EeXYypbFn.png http://rzia.ru/uploads/15941/thumbnail/oqsG9xj5Q47EeXYypbFn.png
Наглядно видно, чем приходится платить за быстродействие.