Принципы работы цифровых терминалов Цифровой терминал ( Sepam 80 ). Каждая

это отдельна программа, например:
Токовая Отсечка –
If (Ia>Iто) then

А)
и напряжения (100 В),
Датчики температуры – термосопротивления
(100 Ом при

машин, магнит и датчик магнитного поля – один импульс на

трансформаторов,
цифровая связь (интерфейсы терминала) RS232, RS485, USB, Ethernet

защит
Максимальные (22)
минимальные (22)
Дифференциальные (2 – трансформатор, статор машины),
Направленные токовые (учет

расчетные сигналы (12шт)
(на основе физических),

Ia, Ib, Ic, 3Io,
Ua, Ub, Uc, 3Uo
Температура (R)
Обороты машин (логический сигнал)

Id, Ii, Io (Ia, Ib, Ic),
Ud, Ui, Uo (Ua, Ub, Uc)
P, Q, S (U, I)
Частота (U)
Температура (I)
Гармоники (U, I)
Сопротивление (U, I)

подсчет числа защит

сигналы
- Нулевая последовательность
- Нулевая последовательность

– имеют разную амплитуду:
100В – измерительный трансформатор напряжения,
1А, 5А
--------------------------------------------
Для

Это делают - Входные преобразователи

линии связи

(непрерывные в пределах диапазона)

Логические сигналы – два состояния – «0»

(до 13-ой гармоники – 650Гц)
(используются в алгоритмах релейных защит)
Помехи, шумы:

Входной сигнал

ФНЧ – (0-650Гц)

частоте кратной частоте дискретизации
Воспринимается как полезный сигнал,
невозможно избавится от

голос) – аналоговые (механические) сигналы
Интеллект машин – цифровой: чувства, управление

миром

- располагаются преобразователи АЦП и ЦАП.

(микроконтроллер),
программа управления,
между устройством и внешним миром - АЦП

теорема отсчётов)

гласит, что, если аналоговый сигнал x(t) имеет конечный

за период промышленной частоты 50Гц: Т=20mS)
Теорема Котельникова (требуется минимум два

Входной аналоговый сигнал

U(t)

Ui(i*t)

Выходной сигнал АЦП
– набор чисел Ui
равные амплитуде
входного сигнала U(t)
в моменты времени i* t

Именно числа Ui обрабатывет
Программа микропроцессорного
Блока защит

выборки (токи и напряжения) передаются по ней с частотами
80

почему именно 80 точек на период?
- достаточно для решения задач не только защиты, но и учета с фиксацией качества электроэнергии (высших гармоник).

для чего 256 точек?
- для мониторинга переходных процессов.

– 1%)
- Технические измерения
(не для коммерческого учета ЭЭ)
Входной аналоговый сигнал
U(t)
U

Umax ~ 100В

Ui(i*t)

- Выходной сигнал АЦП

8бит – двоичный код
256 уровней (28 = 256),
Т.е. достаточно 8-битного АЦП
Проводящего измерения каждые
(0,5-1)mS

Для входного тока
Перегрузка 40 крат
Тогда требуется
12-14 бит АЦП
Чтобы получить
1% на всем диапазоне

выходной
сигнал
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ
ЦАП
Аналоговый
выходной
сигнал
АЛУ Выдает цифровой сигнал Ui(i*t)
U(t)

единицы
физической величины, единицы измерения

о весах относится ко 2 тысячелетию до нашей эры.
Весы

Измерение - история

В XII веке арабский ученый аль-Хазини описал сверхточные (для того времени) весы с чашками, погрешность которых не превышала 0,1%

чем сравниваем
Устройство сравнения
Результат измерения –
Цифровой эквивалент

Аналоговой величины
То есть

содержится в
измеряемом грузе
Устройство сравнения

создать аналоговый сигнал (6,2кг)

6,2Кг
Iвыходное=(0-15)А
1А
2А
4А
8А
Эталоны
Ключи
Складываем токи эталонов, разрядов с «1» (Вкл. Ключ)
Разряд=0 – Откл.
Разряд=1

весы.
Какие идеи подарили миру эти устройства?

процесс измерения и

– в одном корпусе)
Логический контроллер
- Входные, Выходные сигналы – Логические

сигнала Ia

I>Iуставки =>выдать сигнал на отключение.
Измерить I, U (амплитуду первой

2 измеренные точки (из 36 измеренных точек за период)
Низкая точность,

действие которого произведёт такую же работу (тепловой эффект), что и

Так, для действующего значения тока, можно применить формулу:

Для гармонических колебаний тока                       

Активное сопротивление

Одинаковое действие ~ и = токов

U1/ 2 = U1/1,41 = [Интеграл(за период)(U2)

U = U1*sin(1*t + φ) – входной сигнал

Для цифровых сигналов Интеграл за период – заменяется Суммой за период:

Uдейств = [Сумма за период{ Ui2 } /N ]

(где N – число измеренных за период точек)

U1 = Uдейств * 1,41 - таким образом определяем амплитуду сигнала

Недостатки:
Влияние формы сигнала (наличие гармоник) – на точность измерения
(прямоугольные сигналы – другое соотношение).

U1*sin(1*t + φ) – входной сигнал - Ui
U’ = U1*

Если известна частота сигнала 1:

U1 = (U2 + (U’ / 1 )2 )

Недостатки: точность зависит от формы сигнала (наличия гармоник)

)

sinA*cosB = (1/2)(sin(A-B) + sin(A+B) )
Тригонометрические соотношения

амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Uвх
Uопорное=sin(1*t)
перемножитель
Интеграл за период Т
U = U1*sin(1*t

U1*cos(φ)

перемножитель

Интеграл за период Т

U1*sin(φ)

Uопорное=cos(1*t)

F1

F2

U1 = корень(F12 + F22 )

φ = arctg(F1/F2)

амплитуды и фазы синусоидального сигнала
Uвх
Uопорное=sin(i**t)
перемножитель
Интеграл за период Т
U = Ui*sin(i*t

Ui*cos(φ)

перемножитель

Интеграл за период Т

Ui*sin(φ)

Uопорное=cos(i**t)

F1

F2

Ui = корень(F12 + F22 )

φ = arctg(F1/F2)

составляющих
Определение амплитуды всех гармоник – используя преобразование Фурье
Первая гармоника
50Гц
Разложение

Амплитуды гармоник:

Т) сигналы будут иметь только an отличные от нуля, все

в начале 60-х годов XX века Джоном Кули в вычислительном

Вычислительная сложность алгоритма Дискретное ПФ составляет N*N комплексных умножений и сложений. (N – длина выборки, если производим ДПФ за один период – то N=36 точек)

Для быстрого преобразования Фурье вычислительная сложность алгоритма Дискретное ПФ составляет 2N, то есть для 36 точек – в 18 раз быстрее ДПФ

равна количеству повторений (периодов) или возникновения событий (процессов) в единицу

Скорость изменения частоты в системе определяется (стабилизируется) всеми вращающимися машинами
(генераторы, двигатели).

Поэтому частота не может изменяться быстро.

Постоянная времени частоты
Тч ~ 7 секунд

При уменьшении частоты:

Генераторы – увеличивают выработку ЭЭ
Синхронные моторы – переходят в режим генерации
Асинхронные двигатели – уменьшают потребление

подсчет числа периодов за время измерения – определение перехода через

перехода через «ноль»)

- Чем меньше dt –
- Чем больше

скорости вращения вектора – относительно опорного (созданного терминалом)

Измерения через dt
ϕ1,

Ui = корень(F12 + F22 )

φ = arctg(F1/F2)

Преобразование Фурье

Измеряем напряжение (ток – если нет измерения напряжения)
Определяем угол напряжения (тока) относительно опорной синусоиды sin(Ѡt)

вектора
Поля H (6),
создаваемого тремя фазами
(1, 2, 3)
Напряжения Ua,

Получение вектора Н:
Суммируем проекции векторов Ua(t), Ub(t), Uc(t)
На оси X, Y
Получаем компоненты Hx(t), Hy(t)
Вектора Н

В качестве опорного сигнала – внутренние часы
Терминала (время t)

изменение числа точек в выборке за период частоты первой гармоники

сигнал
Определение
Амплитуды
И фазы
Определение
Частоты
(коррекция)
Работа защит
МТЗ, дистанционной
дифференциальной

программы терминала
Логика работы МТЗ
Алгоритм работы таймера (Timer ON)

> Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti

(Ti > Ts) // проверка условия по времени
then
begin

накопленную выдержку времени
В течении «Времени удержания»

Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti

Is) // проверка условия по току
then
begin
Ti = Ti

3Uo
if (Io > Is) // Io - среднее значение тока

по напряжению)
(напряжения обратной последовательности, двухфазные КЗ)
if (I > Is)AND(Ui >

по напряжению,
напряжения прямой последовательности
Трехфазные КЗ)
if (I > Is)AND(Ud < Us)

> 0)
Направленные защиты
if (I > Is)AND(P > 0) // проверка

коррекцией
по напряжению )
Is = F (U); // подсчет тока

тока I Стандартные кривые SIT, EIT, ручной ввод кривой
Одна персонализированная кривая

Время ав. откл T для I=10Is

Независим. время за последней введенной точкой

Кривая вводится точка за точкой (30 точек макс.)

от текущего тока I)
if (I > Is) // проверка условия

Y
Попадание в прямоугольник:
Xmin

Y
Попадание в прямоугольник:
Xmin

Y
3. Попадание в круг с центром в Xk, Yk и

Y
4. Попадание в эллипс с центрами (X1,Y1), (X2,Y2) и суммой

Разбиваем рабочий диапазон на отрезки (прямоугольники)
Вычисляем значение графика на отрезке

Значения D(I, j) = 0 или 1

Пусть X=U/Un=0,5
Пусть Y=I*s/Is=0,3
dX=dY=0,2
Массив D(i,j) i=[0,4] j=[0,4]
Для повышения точности – уменьшаем

Значения D(I, j) = 0 или 1

выходного сигнала
Передача выходного сигнала следующим элементам нейронной сети
цель обучения —

(набор инструкций)
Если алгоритм не знаем – создаем нейронную сеть,
Обучаем

сигнал
Определение
Амплитуды
И фазы
Определение
Частоты
(коррекция)
Работа защит
МТЗ, дистанционной
дифференциальной

Характеристику

Пример:
Усреднение по (N+1) точкам –
Aj=1

частотную
Характеристику

сигнал
Определение
Амплитуды
И фазы
Определение
Частоты
(коррекция)
Работа защит
МТЗ, дистанционной
дифференциальной
Программирование
Автоматики
(АПВ, АВР, ..)

контроллер РЗА (Sepam 40, 80),
ПЛК (Zelio)

Языки программирования –

базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики

базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики

базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики

базовый язык, используется для описания логики защит и автоматики