Проектирование релейной защиты понижающей подстанции с применением имитационного моделирования аварийного режима | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №29 (133) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 25.12.2016

Статья просмотрена: 359 раз

Библиографическое описание:

Мирошник В. Ю., Соколов П. С. Проектирование релейной защиты понижающей подстанции с применением имитационного моделирования аварийного режима // Молодой ученый. — 2016. — №29. — С. 112-117. — URL https://moluch.ru/archive/133/37237/ (дата обращения: 16.08.2018).



Приведены результаты моделирования короткого замыкания на примере понижающей подстанции 110/10 кВ. Исследования на основе уточненного расчета короткого замыкания и математического моделирования на ЭВМ с применением системы Matlab — Simulink. Представлена модель подстанции и реализация и срабатывание выключателя в системы Matlab. Приведены временные диаграммы тока и напряжения во время короткого замыкания на высокой стороне.

Ключевые слова: моделирование подстанции 110/10 кВ, короткое замыкание, Matlab — Simulink

Для обеспечения устойчивой работы системы электроснабжения (СЭС) необходимо учитывать её сложность и характерные свойства как в нормальных, так и в переходных режимах. Для этого необходимо предъявлять повышенные требования к проектным разработкам, снижение потерь энергии и внедрение высоконадежного оборудования [1–3].

Для СЭС характерно единое построение рациональной схемы, выбора силовой и коммутационной аппаратуры, устройств релейной защиты и автоматики (РЗиА) [4].

Устройства РЗиА, качество которых возрастает, влияют на надежность, устойчивость и качество СЭС в целом.

РЗиА представляет собой систему из отдельных устройств, которые позволят своевременно реагировать на аварийные режим, отключать поврежденные элементы СЭС и определения места аварии. Для своевременной фиксации превышения аварийных значений используется метод расчета «уставок» в каждом микропроцессорном устройстве [1].

Исследования в данной статье выполнены на основе уточненного расчета короткого замыкания и математического моделирования на ЭВМ с применением системы Matlab — Simulink.

Зная мощность системы, тип трансформаторов, двигателей, длины линий и типы микропроцессорных защит (табл. 1–3), представленные на рис. 1 выбрали [5–7]:

− отходящие линии;

− токи КЗ в точках указанных на рис. 1.

Заданные параметры системы иподстанции.

Мощность системы SGН = 1900 МВА

Таблица 1

Паспортные данные выбранных линий

№ Линии

Тип линии

Длина линий, км

W1,W2

АС — 70/11

0,0753

0,109

30

W3,W8

ААШв-10- 3х70

0,155

0,0415

0,4

W4,W5,W6,W7

ААШв-10- 3х95

0,468

0,0396

0,5

Таблица 2

Выбранные трансформаторы

Трансформатор

Тип трансформатора

T1

ТДН-16000/110/10

T2

ТСЗ-400

Таблица 3

Выбранные двигатели М1 иМ2

Двигатель

Тип двигателя

M1, M2

АН-15–41–6

Выбрав основное электрооборудования по формулам ниже были получены максимальные трехфазные токи КЗ, с помощью уточненного расчета, в точках К12 (табл. 4).

(1)

Таблица 4

Токи КЗ на стороне ВН

Ток КЗ

К-1

К-2

К-3

К-4

К-5

,кА

9,538

3,028

8,746

7,636

0,663

Рис. 1. Схема простой распределительной сети системы электроснабжения

По методическим расчетам микропроцессорных защит [8–9] были получены значения токов срабатывания: — токовых отсечек (без и с отстройкой по времени), — максимальной токовой защиты. С помощью полученных токов построили карту селективности моделируемой схемы.

Рис. 2. Карта селективности токовых защит

Выключатель реализован в виде отдельных элементов и представлен на рис. 3

Рис. 3. Реализация выключателя в программе Matlab

«Уставка» по времени реализована в блоке «TransportDelay», а «уставка» по току в виде константы, при достижении которой срабатывает блок «Switch» и отключает элемент сети.

Представим имитационное моделирование системы понижающей подстанции 110/10,5 кВ (в пакете программ Matlab, Simulink) (рис. 1). Для облегченного расчета рассчитаем половину системы.

Рассмотрим КЗ в точке К-1.

C:\Users\Xpyct\Desktop\МОДЕЛЬ.jpg

Рис. 4. Имитационная модель понижающей подстанции 110/10,5кВ

Получаем временные диаграммы тока и напряжения:

C:\Users\Xpyct\Desktop\I, A(весь).emf

Рис. 5. Временная диаграмма тока полного времени моделирования

https://pp.vk.me/c636324/v636324147/43cdc/3JvgDf5FxPs.jpg

Рис. 6. Временная диаграмма напряжения полного времени моделирования

C:\Users\Xpyct\Desktop\I, A(начало).emf

Рис. 7. Временная диаграмма тока в момент КЗ

C:\Users\Xpyct\Desktop\U, В(начало).emf

Рис. 8. Временная диаграмма напряжения в момент КЗ

C:\Users\Xpyct\Desktop\I, A(конец).emf

Рис. 9. Временная диаграмма тока в момент отключения Q1

C:\Users\Андрей\Desktop\напряжения отключения.jpg

Рис. 10. Временная диаграмма напряжения в момент отключения выключателя Q1

По временным диаграмма видно, что в момент КЗ (рис. 7) ток больше 3556,7 А, наступающий через одну секунды работы системы, идет «просадка» напряжения (рис. 8). Выключатель Q1 срабатывает через 1,2 секунды, срабатывает выдержка по времени, установлена в блоке «Transport Delay». Выключатель Q1 работает согласно карте селективности (рис. 2). Полученные данные совпадают с проведенными расчетами.

Предложенный вариант моделирования КЗ подходит для демонстрации и проверки расчетов на производстве и в учебном процессе.

Литература:

  1. Передача и распределение электрической энергии: Учебное пособие / А. А. Герасименко, В. Т. Федин. — Ростов-н/Д.: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2006. — 720 с.
  2. Захаров О. Г. Цифровые устройства релейной защиты электродвигателей. Алгоритмы и уставки (Часть 1). — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2012. — 82 с.
  3. Захаров О. Г. Цифровые устройства релейной защиты электродвигателей. Алгоритмы и уставки (Часть 2). — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2012. — 82 с.
  4. Никитин К. И. Релейная защита систем электроснабжения: конспект лекций. Омск: ОмГТУ, 2006. — 116 с.
  5. Скрипко В. К. «Выбор электрооборудования и релейной защиты внутризаводского электроснабжения промышленных предприятий»: Методические указания к курсовой работе. — Омск: Изд-во ОмГТУ, 2000. — 80 с.
  6. «Справочник по проектированию электрических сетей» / под ред. Д. Л. Файбисовича. — 4-е издание, перераб. и доп. — М.: Энас, 2012. — 376 с.: ил.
  7. Идельчик В. И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат, 1989, — 592 с.: ил.
  8. ЗАО «Радиус Автоматика». Микропроцессорное устройство защиты трансформатора «Сириус-Т». Руководство по эксплуатации, паспорт. — М., 2013.
  9. Передача и распределение электрической энергии: Учебное пособие / А. А. Герасименко, В. Т. Федин. — Ростов-н/Д.: Феникс; Красноярск: Издательские проекты, 2006. — 720 с.
Основные термины (генерируются автоматически): короткое замыкание, временная диаграмма тока, уточненный расчет, понижающая подстанция, карт селективности, временная диаграмма напряжения, математическое моделирование, полное время моделирования, длина линий, мощность системы.


Ключевые слова

короткое замыкание, Matlab - Simulink, моделирование подстанции 110/10 кВ

Похожие статьи

Организация защиты от однофазных замыканий на землю...

Рис. 5. Временная диаграмма тока нулевой последовательности конце линии.

Шуин В. А. Расчеты высших гармоник в токе замыкания на землю на математических моделях компенсированных сетей 6–10 кВ / Т. Ю. Винокурова, В. А. Шуин, Е. С. Шагурина...

Моделирование САР скорости асинхронного двигателя...

Математическое моделирование регуляторов тока.

Математическое моделирование наблюдателя потокосцепления ротора.

% Угловая скорость вращения системы координат.

Имитационная модель однофазного замыкания на землю в сетях...

При этом, ток замыкания на землю получается во много раз меньше, чем ток

Вывод: Для режима с изолированной нейтралью при возникновении короткого замыкания напряжение в

Результаты работы могут использоваться в проектной деятельности для моделирования...

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Рис. 22. Генератор пилообразного напряжения (ГПН).

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми

Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr в Matlab-Script в системе относительных единиц.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Математическое моделирование параллельного компенсатора мощности. Авторы: Михайлов Владимир Владимирович, Позднов Максим Владимирович.

Рис. 8. Диаграмме напряжения сети, токов сети, нагрузки и компенсации.

Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB

Рис.10 Временная диаграмма пуска, установившегося движения. и реверса электрифицированного механизма с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Результаты апробации подтвердили возможность моделирования режимов работы электрифицированных...

Математическое моделирование системы «АИН ШИМ – АД»...

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Прокопьев К. В., Ситенков А. А., Бурхацкий В. В., Мальцев Н. В., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф. Математическое моделирование системы

3.4. Инвертор напряжения (транзисторный мост) (рис. 9). Рис. 6. Звено постоянного тока (диодный мост).

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

Номинальная мощность. Номинальное фазное напряжение. Номинальный фазный ток.

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты.

Организация защиты от однофазных замыканий на землю...

Рис. 5. Временная диаграмма тока нулевой последовательности конце линии.

Шуин В. А. Расчеты высших гармоник в токе замыкания на землю на математических моделях компенсированных сетей 6–10 кВ / Т. Ю. Винокурова, В. А. Шуин, Е. С. Шагурина...

Моделирование САР скорости асинхронного двигателя...

Математическое моделирование регуляторов тока.

Математическое моделирование наблюдателя потокосцепления ротора.

% Угловая скорость вращения системы координат.

Имитационная модель однофазного замыкания на землю в сетях...

При этом, ток замыкания на землю получается во много раз меньше, чем ток

Вывод: Для режима с изолированной нейтралью при возникновении короткого замыкания напряжение в

Результаты работы могут использоваться в проектной деятельности для моделирования...

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Рис. 22. Генератор пилообразного напряжения (ГПН).

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми

Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr в Matlab-Script в системе относительных единиц.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Математическое моделирование параллельного компенсатора мощности. Авторы: Михайлов Владимир Владимирович, Позднов Максим Владимирович.

Рис. 8. Диаграмме напряжения сети, токов сети, нагрузки и компенсации.

Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB

Рис.10 Временная диаграмма пуска, установившегося движения. и реверса электрифицированного механизма с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Результаты апробации подтвердили возможность моделирования режимов работы электрифицированных...

Математическое моделирование системы «АИН ШИМ – АД»...

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Прокопьев К. В., Ситенков А. А., Бурхацкий В. В., Мальцев Н. В., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф. Математическое моделирование системы

3.4. Инвертор напряжения (транзисторный мост) (рис. 9). Рис. 6. Звено постоянного тока (диодный мост).

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

Номинальная мощность. Номинальное фазное напряжение. Номинальный фазный ток.

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Организация защиты от однофазных замыканий на землю...

Рис. 5. Временная диаграмма тока нулевой последовательности конце линии.

Шуин В. А. Расчеты высших гармоник в токе замыкания на землю на математических моделях компенсированных сетей 6–10 кВ / Т. Ю. Винокурова, В. А. Шуин, Е. С. Шагурина...

Моделирование САР скорости асинхронного двигателя...

Математическое моделирование регуляторов тока.

Математическое моделирование наблюдателя потокосцепления ротора.

% Угловая скорость вращения системы координат.

Имитационная модель однофазного замыкания на землю в сетях...

При этом, ток замыкания на землю получается во много раз меньше, чем ток

Вывод: Для режима с изолированной нейтралью при возникновении короткого замыкания напряжение в

Результаты работы могут использоваться в проектной деятельности для моделирования...

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Рис. 22. Генератор пилообразного напряжения (ГПН).

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми

Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr в Matlab-Script в системе относительных единиц.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Математическое моделирование параллельного компенсатора мощности. Авторы: Михайлов Владимир Владимирович, Позднов Максим Владимирович.

Рис. 8. Диаграмме напряжения сети, токов сети, нагрузки и компенсации.

Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB

Рис.10 Временная диаграмма пуска, установившегося движения. и реверса электрифицированного механизма с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Результаты апробации подтвердили возможность моделирования режимов работы электрифицированных...

Математическое моделирование системы «АИН ШИМ – АД»...

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Прокопьев К. В., Ситенков А. А., Бурхацкий В. В., Мальцев Н. В., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф. Математическое моделирование системы

3.4. Инвертор напряжения (транзисторный мост) (рис. 9). Рис. 6. Звено постоянного тока (диодный мост).

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

Номинальная мощность. Номинальное фазное напряжение. Номинальный фазный ток.

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты.

Организация защиты от однофазных замыканий на землю...

Рис. 5. Временная диаграмма тока нулевой последовательности конце линии.

Шуин В. А. Расчеты высших гармоник в токе замыкания на землю на математических моделях компенсированных сетей 6–10 кВ / Т. Ю. Винокурова, В. А. Шуин, Е. С. Шагурина...

Моделирование САР скорости асинхронного двигателя...

Математическое моделирование регуляторов тока.

Математическое моделирование наблюдателя потокосцепления ротора.

% Угловая скорость вращения системы координат.

Имитационная модель однофазного замыкания на землю в сетях...

При этом, ток замыкания на землю получается во много раз меньше, чем ток

Вывод: Для режима с изолированной нейтралью при возникновении короткого замыкания напряжение в

Результаты работы могут использоваться в проектной деятельности для моделирования...

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Рис. 22. Генератор пилообразного напряжения (ГПН).

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми

Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr в Matlab-Script в системе относительных единиц.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Математическое моделирование параллельного компенсатора мощности. Авторы: Михайлов Владимир Владимирович, Позднов Максим Владимирович.

Рис. 8. Диаграмме напряжения сети, токов сети, нагрузки и компенсации.

Моделирование моментов нагрузки электродвигателей в MATLAB

Рис.10 Временная диаграмма пуска, установившегося движения. и реверса электрифицированного механизма с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Результаты апробации подтвердили возможность моделирования режимов работы электрифицированных...

Математическое моделирование системы «АИН ШИМ – АД»...

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Прокопьев К. В., Ситенков А. А., Бурхацкий В. В., Мальцев Н. В., Авдеев А. С., Габзалилов Э. Ф. Математическое моделирование системы

3.4. Инвертор напряжения (транзисторный мост) (рис. 9). Рис. 6. Звено постоянного тока (диодный мост).

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

Номинальная мощность. Номинальное фазное напряжение. Номинальный фазный ток.

Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты.

Задать вопрос