MATHEMATICAL SIMULATION OF NUMERICAL TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION IN MATLAB SIMULINK
Abstract
PURPOSE. The paper studies the influence of specific types of converters and filters in the measuring part on the operation of the mathematical model of numerical transformer differential protection. METHODS. The method of oriented graphs is used for the development of mathematical models of protection, which are formalized in the form of programming codes using the C programming language. The MATLAB Simulink software complex is used as a platform for created models and codes integration. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The presented results demonstrate the operation of the specific elements of the mathematical model of the numerical transformer differential protection and their effect on the operation of protection as a whole. Some features of MATLAB Simulink have been revealed which must be taken into account when implementing mathematical models in this complex. CONCLUSIONS. It is shown that complete and reliable modeling of numerical relay protection requires rather to have an idea on structural element types and characteristics than to reproduce their functions. Otherwise, the adequacy of the mathematical model will be low. The known problem of the numerical methods for solving the stiff systems of differential equations is relevant even for such small (in mathematical terms) models as mathematical models of relay protection.
About the Authors
M. V. Andreev
National Research Tomsk Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
N. Yu. Ruban
National Research Tomsk Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Suvorov
National Research Tomsk Polytechnic University
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Андреев М.В., Рубан Н.Ю., Гордиенко И.С., Боровиков Ю.С., Гусев А.С., Сулайманов А.О. Всережимное математическое моделирование релейной защиты электроэнергетических систем. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2016. 180 с.
2. Андреев М.В., Боровиков Ю.С., Гусев А.С., Рубан Н.Ю., Суворов А.А., Сулайманов А.О., Уфа Р.А. Влияние элементов измерительной части цифровой дифференциальной защиты трансформаторов на преобразование входного сигнала // Проблемы региональной энергетики. 2017. № 2 (34). С. 1-12.
3. Ершов Ю.А., Малеев А.В. Моделирование микропроцессорных релейных защит в среде MATLAB // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. 2010. Т. 3. № 2. С. 220-228.
4. Румянцев Ю.В. Комплексная модель для исследования функционирования цифровой дифференциальной защиты силового трансформатора // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2016. Т. 59. № 3. С. 203-224.
5. Ершов Ю.А., Киселев Д.Н. Исследование цифровых дифференциальных защит трансформаторов // Приоритетные научные направления: от теории к практике. 2016. № 34-1. С. 176-185.
6. Chen C.-S., Liu C.-W., Jiang J.-A. Application of combined adaptive Fourier filtering technique and fault detector to fast distance protection // IEEE Transactions on Power Delivery. 2006. Vol. 21. No. 2. P. 619-626.
7. Perez S.G.A., Sachdev M.S., Sidhu T.S. Modeling relays for use in power system protection studies // Proc. Electrical and Computer Engineering Conf. 2005. P. 566-569.
8. Aktaibi A., Rahman M.A. MATLAB - A Fundamental Tool for Scientific Computing and Engineering Applications. Vol. 1. Chapter 10. DOI: http://dx.doi.org/10.5772/48624
9. Андреев М.В. Особенности математического моделирования цифровых устройств релейной защиты // Автоматизация и IT в энергетике. 2017. № 11 (100). С. 10-15.
10. Афанасьев В.В., Адоньев Н.М., Жалалис Л.В. и др. Трансформаторы тока. Л.: Энергия, 1980. 344 с.
11. Овчаренко Н.И. Цифровые аппаратные и программные элементы микропроцессорной релейной защиты и автоматики энергосистем. Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик». Вып. 5-6 (89-90). М.: НТФ «Энергопрогресс», 2006. 120 с.
12. Johnson D., Johnson J., Moore H. A handbook of active filters, Englewood Cliffs. New Jersey, USA: Prentice-Hall Inc. 1980. 128 p.
13. Овчаренко Н.И. Аналоговые элементы микропроцессорных комплексов релейной защиты и автоматики. Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик». Вып. 9 (33). М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001. 80 c.
14. Manual for Differential Protection 7UT6x V4.6, Siemens, 2014.
15. Instruction Manual for Numerical Differential Protection Relay for Transformers, Generators, Motors and Branches Points 7UT51 V3.0, Siemens, 2001.
16. Hall G., Watt J.M. Modern numerical methods for ordinary differential equations. Oxford, UK: Clarendon Press, 1976. 312 p.
17. Галанин М.П., Ходжаева С.Р. Методы решения жестких обыкновенных дифференциальных уравнений. Результаты тестовых расчетов // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2013. № 98. 29 с.
18. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения). М.: Высш. шк. 2001. 382 с.
Review
For citations:
Andreev M.V., Ruban N.Yu., Suvorov A.A. MATHEMATICAL SIMULATION OF NUMERICAL TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION IN MATLAB SIMULINK. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(1):134-150. (In Russ.)
Views:
500
Email this article 