Percentuálne diferenciálne relé na ochranu trojfázového transformátora: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

V tomto návode vám ukážem, ako vyrobiť percentuálne diferenciálne relé pomocou Arduina, čo je veľmi bežná doska mikrokontroléra. Výkonový transformátor je najdôležitejším zariadením na prenos energie v energetickom systéme.

Náklady na opravu poškodeného transformátora sú veľmi vysoké (milióny dolárov). Preto sa na ochranu výkonového transformátora pred poškodením používajú ochranné relé. Je ľahké opraviť relé namiesto transformátora. Diferenciálne relé sa teda používa na ochranu transformátora pred vnútornou poruchou. V niektorých prípadoch nefunguje alebo je nesprávna činnosť v dôsledku prúdov MI, stacionárneho nadmerného budenia jadra, externých porúch za prítomnosti saturácie CT, nesúladu pomeru výkonového transformátora, prevádzky z dôvodu vysokej druhej harmonickej zložky. V tomto scenári sa používa percentuálna diferenciálna ochrana, respektíve harmonická obmedzená diferenciálna ochrana.

Krok 1: Simulácia (MatLab - Simulink)

Simulácia sa vykonáva na softvéri MATLB Simulink Obrázok ukazuje simulačný diagram systému, v ktorom je transformátor chránený percentuálnym diferenciálnym relé. Parametre simulácie sú nasledujúce:

Parametre simulácie:

Primárne napätie fázovo -fázovo efektivní ……………… 400V

Sekundárne napätie fáza na fázu rms ………….220V

Zdrojové napätie ……………………………………… 400V

Frekvencia zdroja ……………………………………….50Hz

Hodnotenie transformátora …………………………………. 1,5 KVA

Konfigurácia transformátora …………………………… Δ/Y

Odpor ………………………………………………..300 Ohm

Krok 2: Reléový model

Obrázok ukazuje simulačný model navrhnutého diferenciálneho relé. Toto relé berie ako vstupný parameter primárny a sekundárny prúd výkonového transformátora a poskytuje logický výstup vo forme booleovskej premennej.

Reléový výstup sa používa ako vstupný parameter pre istič na strane zdroja. Istič je normálne zatvorený a rozopne sa, keď prijme vstup logickej 0.

Krok 3: Zostavenie hardvéru

Hardvér potrebný pre tréner diferenciálnych relé je nasledujúci:

• 3 × výkonový transformátor (440 VA - jednofázový)
• Arduino MEGA328
• 16x4 LCD
• 6 × prúdové snímače ACS712
• Pripojovacie vodiče
• Reléový modul 3 × 5V
• Indikátory

Všetko je zostavené podľa simulačného diagramu.

Krok 4: Práca

"Diferenciálna ochrana založená na princípe, že príkon do transformátora za normálnych podmienok sa rovná vypnutiu"

V tejto schéme ochrany nie je rozliaty (diferenciálny) prúd porovnávaný s konštantnou hodnotou, ale líši sa podľa toho, ako sa líši vstupný prúd. Aj keď je to v porovnaní s zlomkom prúdu v linke. Ako prúd rastie, zvyšuje sa aj zlomková hodnota prúdu. Štartovací zapínací magnetizačný prúd je síce veľmi vysoký, ale je riadený percentuálnym diferenciálnym relé. Pretože keď sa zvyšuje vstupný prúd, zvyšuje sa aj konkrétne percento sieťového prúdu a relé odoláva vstupnej prechodovej odozve transformátora.

Existujú dve analýzy chýb:

1. Vnútorná chyba
2. Externá chyba

Krok 5: Výsledok

Prípad 1 (interná chyba): t Reléová logika = 1 I = max

t> 0,5 logika relé = 0 I = nula

Prípad 2 (externá chyba):

t Logika relé = 1 I = Maxt> 0,5 Logika relé = 1 I = nekonečno

Krok 6: Arduino kód

Teraz je čas na to hlavné- kódovanie nášho relé …

Krok 7: Konečný model

Záverečná práca pre podrobnejšie informácie je priložená nižšie.