«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Особенности цифровой защиты трансформатора объектов нефтегазовой отрасли

УДК: 621.316.1
DOI: 10.33285/2782-604X-2022-12(593)-27-35

Авторы:

¹ Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

Ключевые слова: дифференциальная защита, трансформатор, модель, гармонический состав, уставка

Аннотация:

Наблюдаемая тенденция внедрения цифровых технологий в структуру топливно-энергетического комплекса сопровождается переходом от методов натурных испытаний к методам испытаний на стендах математического и полунатурного моделирования. Проведение традиционных методов испытаний нецелесообразно для объектов нефтегазовой отрасли, так как не учитывает все характерные режимы работы объектов, поэтому рассмотрение особенностей цифровой дифференциальной защиты трансформатора осуществлено с использованием модели имитационного моделирования в графической среде Simulink на основе Matlab, обеспечивающей воспроизведение физических объектов в виде математических моделей. Целью исследования предложенной модели является определение способов повышения точности настройки дифференциальной защиты и обеспечение чувствительности защиты при различных режимах работы трансформатора. При исследовании модели были учтены особенности моделирования срабатывания защиты с учетом характера изменения мгновенного дифференциального тока в аварийных режимах, в режимах перевозбуждения и броска намагничивающего тока трансформатора. По результатам исследований выбраны оптимальные параметры для предотвращения излишнего срабатывания дифференциальной защиты трансформатора на основе анализа гармонического состава тока при повреждениях.

Список литературы:

1. Правила устройства электроустановок. – 7-е и 6-е изд. – СПб.: ДЕАН, 2014. – 1168 с.
2. Модель цифровой защиты трансформатора ПС 110/10 кВ нефтеперекачивающей станции / Е.П. Власова, О.Н. Кузяков, М.С. Михейко, А.А. Шелякин // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 7(588). – С. 15–20. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-7(588)-15-20
3. Jafari R., Naderi M.S., Gharehpetain G.B. An Adaptive Protection Scheme based on Fault Location for Smart Micro-Grids // Renewable Energies and Power Quality J. – 2014. – Vol. 1, No. 12. – P. 449–453. – (Int. Conf. on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'14), Cordoba, Spain, April 8–10, 2014). – DOI: 10.24084/REPQJ12.366
4. Apostolopoulos C.A., Korres G.N. Real-time implementation of digital relay models using MATLAB/SIMULINK and RTDS // Electrical Energy Systems. – 2010. – Vol. 20, Issue 3. – P. 290–305. – DOI: 10.1002/etep.311
5. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink. – М.: ДКМ Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.
6. СТО ДИВГ-055-2013. Трансформаторы и автотрансформаторы 35 – 220 кВ. Дифференциальная токовая защита. Расчет уставок. Методические указания: стандарт организации ООО "НТЦ "Механотроника". – Введ. 2013–11–29 приказом Генерального директора № 306-УК. – СПб.: Механотроника, 2013. – 54 с.
7. Differential protection for power transformers with non-standard phase shifts / L. Sevov, Zhiying Zhang, I. Voloh, J. Cardenas // 64th Annual Conference for Protective Relay Engineers, College Station, TX, USA, April 11–14. – 2011. – P. 301–309. – DOI: 10.1109/CPRE.2011.6035631
8. Румянцев Ю.В. Комплексная модель для исследования функционирования цифровой дифференциальной защиты силового трансформатора // Энергетика. Изв. высших учеб. заведений и энергет. объединений СНГ. – 2016. – Т. 59, № 3. – С. 203–224.
9. Dakhlan D.F. Modeling of internal faults in three-phase three-winding transformers for differential protection studies: MSc Graduation Thesis. – Delft University of Technology, 2009. – 80 p.
10. Новаш И.В., Румянцев Ю.В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из библиотеки Matlab-Simulink с учетом насыщения магнитопровода // Энергетика. Изв. высших учеб. заведений и энергет. объединений СНГ. – 2015. – № 1. – С. 12–24.
11. An Equivalent Instantaneous Inductance-Based Technique for Discrimination Between Inrush Current and Internal Faults in Power Transformers / Ge Baoming, A.T. de Almeida, Zheng Qionglin, Wang Xiangheng // IEEE Transaction on Power Delivery. – 2005. – Vol. 20, Issue 4. – P. 2473–2482. – DOI: 10.1109/TPWRD.2005.855443
12. Глазырин В.Е., Литвинов И.И. Признаки аварийных режимов в цепях дифференциальных защит силовых трансформаторов // Проблемы региональной энергетики. – 2017. – № 1(33). – С. 24–31.
13. A novel intelligent protection system for power transformers considering possible electrical faults, inrush current, CT saturation and over-excitation / M. Yazdani-Asrami, M. Taghipour-Gorjikolaie, S. Razavi, S.A. Gholamian // Int. J. of Electrical Power & Energy Systems. – 2015. – Vol. 64. – P. 1129–1140. – DOI: 10.1016/J.IJEPES.2014.08.008
14. Rudež U., Mihalic R. Sympathetic Inrush Current Phenomenon with Loaded Transformers // Electric Power Systems Research. – 2016. – Vol. 138. – P. 3–10. – DOI: 10.1016/J.EPSR.2015.12.011