Детальная информация

Цель работы – анализ, разработка и экспериментальное подтверждение методов создания современных устройств релейной защиты, включая создание макета устройства МТЗ, соответствующего уровню технологической готовности TRL 3, и его тестирование в среде LabVIEW. Методы исследования – аналитический обзор нормативно-технической документации (приказы Минэнерго, ПУЭ, ГОСТ Р, СТО), методология уровней технологической готовности (УГТ/TRL), объектно-ориентированное программирование на C++ (сборка динамической библиотеки DLL), моделирование устройства в LabVIEW, экспериментальная проверка характеристик и логики работы реле. Основные результаты: Проведён анализ распределительных сетей 6–35 кВ, режимов заземления нейтрали, факторов снижения эффективности защит. Выполнено сравнение микропроцессорных и электромеханических реле, сформулированы требования к цифровым токовым защитам. Изучена методология TRL применительно к РЗА, установлены особенности каждого уровня (1–9) при разработке устройств токовой защиты. Разработка макета, лабораторного стенда и проведение испытаний: Макет устройства выполнен в виде DLL на C++. Алгоритм включает расчёт векторов тока по мгновенным значениям, выделение симметричных составляющих (прямой, обратной, нулевой последовательности) и реализацию токового реле с независимой выдержкой времени и регулируемыми уставками. Лабораторный стенд в LabVIEW обеспечивает генерацию тестовых сигналов, задание уставок защиты, вывод осциллограмм и контроль выходных сигналов. Программа испытаний включала проверку корректности измерений амплитуды и фазы, определение тока срабатывания, коэффициента возврата, времени срабатывания, а также проверку логики. Для достижения данных результатов в работе было использовано следующие программное обеспечение: Microsoft Visual Studio – интегрированная среда разработки на C++ для создания динамической библиотеки (DLL), реализующей алгоритмы МТЗ. LabVIEW – среда графического программирования, применённая для построения виртуального испытательного стенда.

Objective of the work – analysis, development and experimental validation of methods for creating modern relay protection devices, including the creation of an overcurrent protection (OCP) device prototype corresponding to Technology Readiness Level TRL 3, and its testing in the LabVIEW environment. Research methods – analytical review of normative and technical documentation (Orders of the Ministry of Energy, PUE, GOST R, STO), Technology Readiness Level (TRL) methodology, object-oriented programming in C++ (building a dynamic link library DLL), device simulation in LabVIEW, experimental verification of relay characteristics and logic. Main results: An analysis of 6–35 kV distribution networks, neutral grounding modes, and factors reducing protection efficiency has been carried out. A comparison of microprocessor and electromechanical relays has been performed, and requirements for digital overcurrent protections have been formulated. The TRL methodology as applied to relay protection and automation (RPA) has been studied, and the features of each level (1–9) in the development of overcurrent protection devices have been identified. Development of the prototype, laboratory stand and testing: Device prototype is implemented as a DLL in C++. The algorithm includes calculation of current vectors from instantaneous values, extraction of symmetrical components (positive, negative and zero sequence), and implementation of a definite-time overcurrent relay with adjustable settings. Laboratory stand in LabVIEW provides test signal generation, protection setting, oscillogram display and output signal monitoring. Test program included verification of amplitude and phase measurement accuracy, determination of pick-up current, reset ratio, operating time, and logic verification. To achieve these results, the following software was used: Microsoft Visual Studio – an integrated C++ development environment for creating a dynamic link library (DLL) that implements OCP algorithms. LabVIEW – a graphical programming environment used to build a virtual test stand.