Дифференциальное реле используется при реализации основных защит различного оборудования: генераторов, трансформаторов, линий электропередачи и др. Применение реле с тормозной характеристикой препятствует неселективному действию защиты.
На вход дифференциального реле с торможением подаются два замера: дифференциальный и тормозной токи. Вариантов реализации замера тормозного тока много, и они зависят от производителя устройства релейной защиты. Примеры формирования тормозного тока приведены в [1].
Рассмотрим тормозную характеристику дифференциального реле, представленную на рис. 1 [1].
Рис. 1. Тормозная характеристика дифференциального реле
Представленная на рис. 1 тормозная характеристика описывается двумя уравнениями прямых, одна из которых параллельна оси абсцисс, а другая проходит через начало координат. Отсюда следует, что их задания необходимо всего две уставки: уставка дифференциального тока Iуст и коэффициент торможения kт. Срабатывание дифференциального реле с торможением происходит при одновременном выполнении следующих условий:
Следует учесть, что данное реле, как и обычные реле максимального и минимального действия, обладает коэффициентом возврата kв, поэтому для дифференциального реле необходимо и его задание. Таким образом, выражения, описывающие действие дифференциального реле с торможением, выглядят следующим образом:
где y[k] – выходное значение реле в дискретный момент времени k, y[k-1] – выходное значение реле в предшествующий момент времени.
Вариант реализации представленного дифференциального реле с торможением в Simulink приведён в файле biased_diff_relay.mdl. Вид схемы приведён на рис. 2.
Рис. 2. Реализация дифференциального реле с торможением в Simulink
Протестируем полученное реле. Для этого будем использовать схему, представленную на рис. 3.
Рис. 3. Схема для тестирования дифференциального реле с торможением в Simulink
Выставим уставки реле Iуст = 1, kт = 0,5, kв = 0,85. На вход будем подавать изменяемый дифференциальный ток при постоянном тормозном токе. Проверим правильность срабатывания реле и его коэффициент возврата.
Для начала подадим нулевой тормозной ток. На рис. 4 приведены результаты срабатывания реле. Видим срабатывание реле при Iд = 1 и возврат реле при Iд = 0,85. Коэффициент возврата обеспечивается.
Рис. 4. Результаты тестирования дифференциального реле при нулевом тормозном токе
Подадим тормозной ток, равный 4 А. На рис. 5 приведены результаты срабатывания реле. Видим срабатывание реле при Iд = 2 и возврат реле при Iд = 1,7. Проверим правильность срабатывания реле. Рассчитаем ожидаемое значение дифференциального тока, необходимого для срабатывания реле при указанном значении тормозного тока:
Iд,сраб = kт ∙ Iт = 0,5 ∙ 4 = 2 А.
Таким образом, реле срабатывает правильно. Коэффициент возврата также обеспечивается.
Рис. 5. Результаты тестирования дифференциального реле при ненулевом тормозном токе
Итак, мы смоделировали и протестировали дифференциальное реле с торможением.
Список использованной литературы:
- Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. – М.: Энергоатомиздат, 2007.
Совершенно не понятно назначение этой модели, она могла быть гораздо наглядней реализована в Экселе! Что она помогает понять?! Она же не объясняет откуда берётся второе условие Id>k*Is?
Целью заметки не являлось объяснение принципов работы дифференциальной защиты. Стояла задача реализовать в Simulink простой известный алгоритм работы дифференциального реле, взятый из указанного источника. На эту модель можно подавать сигналы токов, в том числе из осциллограмм, и проверять работу дифференциального органа, например, в условиях насыщения трансформатора тока.
Заодно дополнили библиотеку для моделирования РЗА.