Моделирование реле направления мощности

Реле направления мощности (РНМ) используется при реализации направленных защит, позволяющих обеспечить срабатывание только при определённом направлении мощности в определённом режиме работы сети.

Пройдите наш онлайн-курс по MATLAB/SIMULINK.

Обычно используются РНМ с характеристикой срабатывания, приведённой на рис. 1 [1].

Рис. 1. Характеристика реле направления мощности

У представленного на рис. 1 РНМ 2 уставки: угол максимальной чувствительности φ_м.ч. и ширина зоны φ_з. Учёт минимального значения тока и напряжения при расчёте мощности предполагается вне логики данного реле.

Реле реагирует на значение угла входного замера комплексной мощности S. Срабатывание реле происходит при выполнении условия

При реализации данного условия в Simulink необходимо учесть, что стандартный элемент расчёта фазы выдаёт значение угла комплексного числа в диапазоне от —π до π. В связи с этим возникают определённые сложности при реализации реле, у которого нет ограничений при задании его уставок.

Будем считать, что угол максимальной чувствительности можно задавать в диапазоне φ_м.ч. от 0° до 360°, а ширина зоны не превышает 180°. При реализации реле, помимо приведённого выше, необходимо учесть следующие условия:

1. если , то если , то на вход реле подаётся замер угла мощности ;
2. если , то из значений углов границы зоны срабатывания реле необходимо вычесть 360°.

Вариант реализации реле направления мощности в Simulink приведён в файле power_direction_relay.mdl. Вид схемы приведён на рис. 2. На вход реле подаётся значение комплексной мощности.

Рис. 2. Реализация РНМ в Simulink

Протестируем полученное реле. Для этого будем использовать схему, представленную на рис. 3.

Рис. 3. Схема для тестирования инверсной выдержки времени в Simulink

Будем изменять значение мощности на входе реле и проверять срабатывание. Выставим уставки реле φ_м.ч. = 45° и φ_з = 180°. На рис. 4 приведены результаты срабатывания РНМ при различных значениях входной мощности.

Рис. 4. Результаты тестирования РНМ

Выставим уставки реле φ_м.ч. = 225° и φ_з = 180°. На рис. 5 приведены результаты срабатывания РНМ при различных значениях входной мощности.

Рис. 5. Результаты тестирования РНМ

Итак, мы смоделировали и протестировали РНМ.

Список использованной литературы:

1. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. ­­– М.: Энергоатомиздат, 2007.