1

Тема: Реализация дистанционной защиты

Всем привет!

Я являюсь работающим студентом-релейщиком. Поэтому прошу не судить строго за субъективную некомпетентность.
На досуге начал размышлять о способе реализации алгоритма дистанционной защиты в микропроцессорном блоке.

Вот, допустим, я хочу разработать алгоритм дистанционной защиты с характеристикой в виде круга в центре координатной плоскости. В этом случае мне необходимо контролировать действующее значение Zреле и сравнивать его с уставкой. Т.е. на вход компаратора подавать расчетное сопротивление Zреле и сравнивать с Zсраб. Если все понял правильно, то ничего сложного.

Сложность возникла тогда, когда я задумался о характеристике в виде прямоугольника. Например, вот такой (чисто гипотетическая хар-ка, для удобства рассмотрения):
https://i.gyazo.com/93b42eb6e7d1b0a1153d659b72507e7e.png https://i.gyazo.com/93b42eb6e7d1b0a1153d659b72507e7e.png

И все, тут я засел надолго. Третий день ломаю голову, читаю Циглера, Шнеерсона, Чернобровова, Федосеева, но не могу связать их слова с практикой. Меня все время сбивает с толку то, что в книгах рассматривается комплексное сопротивление , а в реальности мы работаем с действующими. Каша заварилась невероятная. Такое чувство, что я стою перед лесом и не вижу деревьев.

Получается, условия срабатывания защиты для данной характеристики:
- R<R1 и R>R2 и X<X1 и X>X2

В итоге, выходит здесь надо контролировать активное и реактивное сопротивления  и сравнивать их с уставками R1,R2,X1,X2 ? Но в таком случае при любом угле ФИ защита будет действовать по уставкам R1 и X1, т.к. контролируются действующие значения. 

Контролировать мгновенные значения ? Тогда в момент перехода напряжения через ноль (U/I) сопротивление на зажимах реле будет =0.

Есть предположение, что все уставки задаются по модулю и отслеживается угол ФИ. Получаются тогда такие условия срабатывания:
- 0<ФИ<90, R<R1, X<X1 или 90<ФИ<180, X<X1, R<R1  ... и т.д...

Надеюсь на понимание! Дистанционка мне всегда казалось непростой защитой, поэтому решил осилить ее, однако теория из учебников с практикой у меня как-то не вяжется.

2 (2015-12-12 20:40:08 отредактировано L1nX)

Re: Реализация дистанционной защиты

иногда лучше много не думать))) раз плоскость комплексная, так реагируйте на комплексы))
а на полное сопротивление в общем случае реагирует круговая характеристика с центром в начале координат, это вас и сбило)

3

Re: Реализация дистанционной защиты

gonin.egor пишет:

Меня все время сбивает с толку то, что в книгах рассматривается комплексное сопротивление , а в реальности мы работаем с действующими.

Ничего подобного.
Используется специальный фильтр (некоторые называют его "преобразование Фурье для 50 Гц", хотя это, на мой теперешний взгляд, не совсем корректно), который делает из синусоиды именно комплекс.
Начальная фаза - есть разные варианты, но в общем если синхронно обрабатывать напряжения и токи, она будет непрерывно крутится у всех в одну сторону с одинаковой скоростью, и при делении одного на другое фаза будет постоянной (во всяком случае, если мы имеем дело с правильной синусоидой).

Условия попадания - можно сделать по разному, но стоит прогуглить "проверка попадания точки в многоугольник". В матлабе, насколько я знаю, есть спец. функция -inpolygon, т.е. это давно известная тема.

4

Re: Реализация дистанционной защиты

retriever пишет:

некоторые называют его "преобразование Фурье

у радистов есть
"синхронный фазовый детектор"

5

Re: Реализация дистанционной защиты

retriever пишет:

Ничего подобного.
Используется специальный фильтр (некоторые называют его "преобразование Фурье для 50 Гц", хотя это, на мой теперешний взгляд, не совсем корректно), который делает из синусоиды именно комплекс.
Начальная фаза - есть разные варианты, но в общем если синхронно обрабатывать напряжения и токи, она будет непрерывно крутится у всех в одну сторону с одинаковой скоростью, и при делении одного на другое фаза будет постоянной (во всяком случае, если мы имеем дело с правильной синусоидой).

Условия попадания - можно сделать по разному, но стоит прогуглить "проверка попадания точки в многоугольник". В матлабе, насколько я знаю, есть спец. функция -inpolygon, т.е. это давно известная тема.

Вот похоже такого фильтра в блоке я не обнаружил. Все что имеется в блоке,связанного с Фурье - это действующие значения 1/2/3 гармоники. А других названий нет у данного фильтра ? (вы сказали, что некоторые так его называют).

Хотя в итоге, как я понимаю, все равно границы характеристики будут задаваться в R и X ?

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

6

Re: Реализация дистанционной защиты

gonin.egor пишет:

Меня все время сбивает с толку то, что в книгах рассматривается комплексное сопротивление , а в реальности мы работаем с действующими.

gonin.egor пишет:

Контролировать мгновенные значения ? Тогда в момент перехода напряжения через ноль (U/I) сопротивление на зажимах реле будет =0.

Ну так вот:
       Комплексное сопротивление получается только если ВЕКТОР напряжения разделить на ВЕКТОР тока. А ВЕКТОР может быть определен только для СИНУСОИДАЛЬНОГО тока или напряжения (длительностью не менее одного периода, но ни в коем случае не для мгновенных значений). Полученное таким образом комплексное сопротивление уже можно разложить на R  и  X.
       В случае когда  сигнал тока или напряжения несинусоидален, то из сигнала выделяется только первая гармоника, и вектор соответствует ей и только ей.
       Если контролировать мгновенные значения то в случае активно - реактивной нагрузки сопротивление будет не только равно нулю в моменты перехода напряжения через ноль, но и отрицательным (в те отрезки времени когда ток и напряжения имеют разный знак).

7

Re: Реализация дистанционной защиты

Всем огромное спасибо!

Буду теперь пробовать на практике. О результатах сообщу - вдруг кто-нибудь заглянет сюда с аналогичной проблемой )

8

Re: Реализация дистанционной защиты

Вот тут есть про получение комплексов
http://rzia.ru/topic4608-nepryamougolny … -fazy.html

9

Re: Реализация дистанционной защиты

100Ампер пишет:

Если контролировать мгновенные значения то в случае активно - реактивной нагрузки сопротивление будет не только равно нулю в моменты перехода напряжения через ноль, но и отрицательным (в те отрезки времени когда ток и напряжения имеют разный знак).

А в моменты когда ток переходит через ноль, функция сопротивления имеет  разрыв и значение сопротивления в этой точке перескакивает от "плюс бесконечности" к "минус бесконечности".
Ниже привожу графики функций напряжений (красный), токов(голубой), и сопротивлений(желто-зелёный) полученных делением напряжения на ток.
При сдвиге между током и напряжением 0 градусов сопротивление - прямая линия:
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fi59i51mjb13l5n577h6p021.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fi59i51mjb13l5n577h6p021.jpg
При небольшом сдвиге, например 3 градуса (Pi/60 Радиан) сопротивление - почти прямая линия с тангенсоидообразными разрывами в точке прохождения тока через ноль:
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fia6t51tba122tcuoog145q2.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fia6t51tba122tcuoog145q2.jpg
При чисто индуктивном токе функция сопротивления - тангенсоида:
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fiih2brooajm44hqif102o1.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fiih2brooajm44hqif102o1.jpg

10

Re: Реализация дистанционной защиты

facepalm

11

Re: Реализация дистанционной защиты

Перед тем, как браться за такую тему, рекомендую почитать пару книжек: Э.К. Федоров, Э.М. Шнеерсон Панель дистанционной защиты ПДЭ-2001 (ДЗ-751 (БЭМ  выпуск 578) и Устройства дистанционной и токовой защит типов ШДЭ 2801, ШДЭ 2802 (те же авторы плюс другие известные специалисты (БЭМ выпуск 612). Там очень хорошо расписаны принципы построения дистанционных и других защит на микроэлектронной элементной базе. К микропроцессорным применимы те же подходы.

12

Re: Реализация дистанционной защиты

100Ампер пишет:

А в моменты когда ток переходит через ноль, функция сопротивления имеет  разрыв и значение сопротивления в этой точке перескакивает от "плюс бесконечности" к "минус бесконечности".
Ниже привожу графики функций напряжений (красный), токов(голубой), и сопротивлений(желто-зелёный) полученных делением напряжения на ток.
При сдвиге между током и напряжением 0 градусов сопротивление - прямая линия:
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fi59i51mjb13l5n577h6p021.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fi59i51mjb13l5n577h6p021.jpg
При небольшом сдвиге, например 3 градуса (Pi/60 Радиан) сопротивление - почти прямая линия с тангенсоидообразными разрывами в точке прохождения тока через ноль:
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fia6t51tba122tcuoog145q2.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fia6t51tba122tcuoog145q2.jpg
При чисто индуктивном токе функция сопротивления - тангенсоида:
http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fiih2brooajm44hqif102o1.jpg http://rzia.ru/extensions/hcs_image_uploader/uploads/90000/3500/93954/thumb/p1a6fiih2brooajm44hqif102o1.jpg

А как же в 1 варианте график сохраняется в виде прямой в случае когда напряжение и ток = 0 ?

13 (2015-12-20 00:11:10 отредактировано gonin.egor)

Re: Реализация дистанционной защиты

В общем, прямоугольную характеристику мне удалось-таки сделать. Все оказалось проще, чем я думал.

1. Рассчитал полное сопротивление по принимаемым токам и напряжениям.
2. Из рассчитанного полного сопротивления получил его координаты в виде R и X.
3. Организовал 4 компаратора каждый соответственно со следующими условиями срабатывания: R<R1,R>R2,X<X1,X>X2.

В итоге в упрощенном формате логическая схема получилась следующего вида:
http://cs628030.vk.me/v628030067/37349/CgVZd-EG1sg.jpg http://cs628030.vk.me/v628030067/37349/CgVZd-EG1sg.jpg

14

Re: Реализация дистанционной защиты

Что за редактор схемы? Нижняя часть не совсем понятна

15

Re: Реализация дистанционной защиты

В принципе-то примерно так. Но есть ряд дополнительных вопросов.
1. А какими средствами Вы будете выявлять активную и реактивную составляющую сопротивления?
2. Решение применимо только для идеального прямоугольника. Малейшее отклонение от параллельно-перпендикулярного расположения сторон, и появляются мертвые зоны защиты. А если взять современные трапециеидальные характеристики, так там вообще такая система не идет.

16 (2015-12-20 12:43:46 отредактировано gonin.egor)

Re: Реализация дистанционной защиты

L1nX пишет:

Что за редактор схемы? Нижняя часть не совсем понятна

I2 и 3I0 - пуск по току обратной или нулевой составляющей. Импульс 10 мс на случай если, например, было трехфазное КЗ в начале которого на очень короткое время появился I2. PROM1 - это самоудержание схемы для гарантийного обеспечения срабатывания задержки времени.

Редактор - местный, на работе.

17

Re: Реализация дистанционной защиты

doro пишет:

В принципе-то примерно так. Но есть ряд дополнительных вопросов.
1. А какими средствами Вы будете выявлять активную и реактивную составляющую сопротивления?
2. Решение применимо только для идеального прямоугольника. Малейшее отклонение от параллельно-перпендикулярного расположения сторон, и появляются мертвые зоны защиты. А если взять современные трапециеидальные характеристики, так там вообще такая система не идет.

Вот меня тоже беспокоят эти вопросы )

Дело в том, что в программе уже есть средства, выявляющие R и X, я ими воспользовался. Но каким образом они это осуществляют мне пока неясно.

Да, задачу себе я изначально ставил реализовать чисто прямоугольную характеристику. Просто надо было с чего-то начать, и решил начать с малого. Как сделать трапецию сижу думаю. Есть некоторые идеи, но, скорее всего, их не удастся реализовать в том конфигураторе, в котором я работаю.

18

Re: Реализация дистанционной защиты

gonin.egor пишет:

в том конфигураторе

разбейте любую фигуру на прямоугольники - и вперед

19 (2015-12-21 19:30:10 отредактировано doro)

Re: Реализация дистанционной защиты

gonin.egor пишет:

пульс 10 мс на случай если, например, было трехфазное КЗ в начале которого на очень короткое время появился I2

Это - старый алгоритм. Более актуально - по скорости приращения токов прямой и обратной последовательности (собственно, у каждого разработчика и производителя УРЗА - свой алгоритм). Известны случаи трехфазных КЗ без малейших переходных процессов, когда токов обратной и нулевой последовательности не было (пример - http://dororz.ru/os_26.htm. Так что по пусковым органам нужно еще поработать.

Пользователь пишет:

разбейте любую фигуру на прямоугольники - и вперед

А как Вы смотрите на прямоугольник, смещенный в какой-либо квадрант без охвата начала координат?

20

Re: Реализация дистанционной защиты

doro пишет:

А как Вы смотрите на прямоугольник, смещенный в какой-либо квадрант без охвата начала координат?

3. Организовал 4 компаратора каждый соответственно со следующими условиями срабатывания: R<R1,R>R2,X<X1,X>X2.

и таких строчек - любое количество