Введение к работе
Актуальность проблемы. Релейная защита работает в переходном режиме, когда в самом объекте защиты и в элементах защиты идет переходный процесс, сопровождающийся генерацией свободных составляющих в токах и напряжениях. Эти составляющие оказывают влияние на срабатывание измерительных органов защиты.
Обычно для измерительных органов указывают их статические характеристики — параметры срабатывания и возврата реле, ориентировочно время срабатывания и статические характеристики в комплексной плоскости для реле сопротивления. Динамика работы реле пока изучена недостаточно. В то же время эта проблема представляет большой интерес для быстродействующих защит.
Принципиально, динамику срабатывания реле и влияние на его работу свободных составляющих можно исследовать в лабораторных условиях, используя для этого реальные реле.
В такой постановке есть определенные трудности. Во-первых, для реального реле сравнительно трудно создавать входной сигнал по току и напряжению в виде набора гармонических и апериодических составляющих. Во-вторых, достаточно сложно фиксировать координату перемещения якоря электромеханического реле.
Возможен другой путь исследований — построение математических моделей измерительных реле и других элементов релейной защиты с последующим исследованием проблемы на ЭВМ.
Математическая модель может быть универсальной и пригодной для исследований различных реле, независимо от их принципа исполнения (электромеханические реле, полупроводниковые, на операционных усилителях или на основе микропроцессора). К тому же при исследовании на ЭВМ регистрация параметров в любой точке структурной схемы реле на вызывает никаких осложнений.
Разработке математических моделей измерительных реле и посвящена настоящая диссертационная работа. На этих моделях выполнены всесторонние'исследования динамики работы реле.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей измерительных реле и проведение исследований на ЭВМ динамики работы реле. Математическая модель должна быть универсальной и пригодной для исследования различных реле, независимо от их принципа действия — электромеханические, полупроводниковые и т.д. На модели должны быть исследованы переходные процессы в структуре реле при включении на его входе гармонического или сложного сигнала в виде суммы гармонических или апериодических составляющих.
Методика выполнения исследований. Решение указанных задач выполнялось на аналитической основе в соответствии с разработанными методами анализа электрических цепей. Проводились исследования элементов общей схемы алгоритма действия реле, а именно — нелинейные элементы, частотные фильтры и компараторы.
Полученные аналитическим методом характеристики элементов алгоритма действия реле были подтверждены расчетами на ЭВМ с помощью разработанной программы автоматического моделирования для исследования реле и математической модели общей структуры алгоритма действия реле.
Основные научные результаты и их новизна.
1. Предложена новая классификация измерительных реле. В ее основ} положена математическая модель обработки входного сигнала с целью егс идентификации.
Отличительным признаком принадлежности реле к той или иноі категории является вид нелинейного преобразования входного сигнала і способ частотной фильтрации.
2.В диссертации проанализированы реле, для реализации которы: ии ользуегся нелинейная операция перемножения двух сигналов і нелинейность полупроводникового типа. Частным случаем множительной блока является квадратор. Эти нелинейности используются для создани: реле, которые реагируют на одну или две (несколько) электрически; величин.
3.Разработаны математические модели, которые охватывают все многообразие измерительных реле тока, напряжения, мощности, сопротивления и др., независимо от физической реализации реле (на электромеханическом принципе, полупроводниковые реле, на основе микроэлектроники). Модели позволяют исследовать статические и динамические характеристики реяе на ЭВМ.
4. Разработаны алгоритмы и программы исследования реле на ЭВМ. Исследования проведены для гармонического входного сигнала при наличии апериодических и гармонических составляющих. Исследования выполнены для различных вариантов нелинейностей и частртных фильтров. На основании исследований даны рекомендации по выбору структуры реле и параметров схемы.
5.Исследовано поведение реле при асинхронном ходе в энергосистеме. Показано, что наличие модуляции в сигналах не оказывает заметного влияния на работу реле, реагирующего на интегральное значение тока и напряжения.
Это замечание справедливо и для реле сопротивления, независимо от того, построено оно на принципе сравнения модулей или фазы измеряемых величин. Исследования дают основание строить векторные диаграммы в комплексной плоскости сопротивлений при малых скольжениях так же как и для одночастотного режима, что значительно упрощает исследование поведения релейной защиты при асинхронном ходе.
Практическая ценность работы и ее внедрение. Полученные в диссертационной работе научные положения, выводы и рекомендации, а также разработанная программа моделирования измерительной части релейной защиты и проведенный на ней эксперимент представляет большой интерес для специалистов релейной защиты. В то же время эта часть диссертации интересна и для учебных целей — студенты могут познакомиться и исследовать поведение релейной защиты в переходном режиме.
Апробация работы. Материал диссертации докладывался на научных ;емшгарах кафедры "Электрические станции" СПбГТУ. Математическая
модель реле, исследование динамики работы реле включены в лекционный материал по курсу релейной защиты для студентов СПбГТУ.
Публикация. По результатам выполненных исследований
опубликована одна статья в журнале "Известия ВУЗов", изд-во "Энергетика" , № 11 -12, 1994г.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, одного приложения и содержит 101 страницу основного текста и библиографию из 30 наименований. Общий объем — 122 страницы.
