Details

Этот проект включает создание цифрового двойника системы релейной защиты и автоматизации на реальной подстанции 500/220/10 кВ. Мы использовали данные из курсового проекта, включая автотрансформатор AODTCTN-167000/500/220, трансформаторы T1-T4, генератор SV-1500/175-88 и линии переменного тока AC-300 различной длины: L1 (10 км), L2 (21 км), L3 (50 км), L4 (10 км), L5 (35 км) и L6 (21 км). Основная цель данной работы — повышение эффективности реализации, тестирования и мониторинга работы устройств релейной защиты и автоматизации. Для достижения этой цели мы моделируем переходные процессы с использованием MATLAB/Simulink R2024b и DIgSILENT power factory. Наши задачи: мы проанализировали конструкцию систем релейной защиты и автоматизации и рассчитали токи короткого замыкания. Мы также рассчитали параметры реле защиты подстанции с помощью программного обеспечения SIPROTEC 7UT612 в соответствии со стандартом ПУЭ. Мы также разработали математические модели трансформаторов тока (с насыщением) и трансформатора Т-2 (80 МВА) и создали цифровой двойник, включающий защиту типов 87Т, 50/51, 63 и 49, который затем проверили. Результаты: Разработан цифровой двойник подстанции 500/220/10 кВ, учитывающий фактические параметры оборудования, для которой погрешность трехфазного короткого замыкания должна быть не более 5%, а в случае однофазного короткого замыкания — также не более 7%. Блокировка гармоник второго порядка трансформатора тока (I₂/I₁ > 15%) эффективно предотвращает ложные срабатывания при перенапряжениях намагничивающего тока второй обмотки. Информационные технологии: MATLAB/Simulink R2024b, Simscape Electrical, DSP System Toolbox, Stateflow, DIGSI 5, DIgSILENT Power Factory и Microsoft Excel.

This project involves creating a digital twin of a relay protection and automation system within a real 500/220/10 kV substation. We used data from a course project, including an AODTCTN-167000/500/220 autotransformer, transformers T1 to T4, an SV-1500/175-88 generator, and AC-300 lines of varying lengths: L1 (10 km), L2 (21 km), L3 (50 km), L4 (10 km), L5 (35 km), and L6 (21 km) The objective of this work is to improve the efficiency of the implementation, testing, and operational analysis of relay protection and automation devices through transient simulation in MATLAB/Simulink R2024b. Objectives: analysis of relay protection and automation system design principles; short-circuit current calculation. Calculation of double-circuit current transformer (CT) parameters for the SIPROTEC 7UT612 terminal according to STO 56947007-29.120.70.137-2012; development of mathematical models of current transformers (with saturation) and a second-level transformer (80 MVA); creation of a digital twin with 87T, 50/51, 63, and 49 protection; verification. Results: A digital twin of a 500/220/10 kV substation, incorporating the actual equipment parameters, has been developed where a three-phase short-circuit error must be less than or equal to 5%, and in the case of a single-phase short circuit, also less than or equal to 7%. Blocking the second-order harmonics of the current transformer (I₂/I₁ > 15%) effectively prevents nuisance tripping during overvoltages of the second windings magnetizing current. Information technologies: MATLAB/Simulink R2024b, Simscape Electrical, DSP System Toolbox, Stateflow, DIGSI 5, DIgSILENT power factory and Microsoft Excel.

• РЕФЕРАТ
• ABSTRACT
• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕННИЕ
• ГЛАВА 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЗА ВЫСОКОАВТОМАТИЗИРОВАНН
  • 1.1.Основные требования к системе РЗА зашищаемого обье
  • 1.2. Описание объекта защиты
  • 1.3. Защиты трансформаторов
    • 1.3.1 Дифференциальная защита трансформатора (ANSI
    • 1.3.2 МТЗ (50/51)
    • 1.3.3 Газовая защита (ANSI 63)
    • 1.3.4 Тепловая защита (ANSI 49)
  • 1.4. Особенности цифровых подстанций
  • 1.5. Анализ современных подходов к созданию цифров
• ГЛАВА 2. РАСЧЁТ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПС И УСТАВОК РЗА
  • 1.2.Возможные повреждения и ненормальные режимы работы
  • 1.3.Расчетные режимы
  • 2.3. Ручной расчёт токов короткого замыкания на ши
  • 2.4. Расчёт уставок релейной защиты трансформатора
  • 2.5 Проверка трансформаторов тока
• ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДСТАНЦИИ В
  • 3.1 Моделирование трансформатора тока
  • 3.2 Анализ погрешности ТТ при различных параметрах
    • 3.2.1. Уменьшение сопротивления источника питани
    • 3.2.2. Увеличение сопротивления источник питания
    • 3.2.3. Изменение соотношения индуктивности (0,99)
    • 3.2.4. Изменение соотношения индуктивности (0,6)
    • 3.2.5. Увеличение сопротивления кабелей в измери
    • 3.2.6. Уменьшение сопротивления кабелей в измерит
  • 3.3 Моделирование трёхстержневого силового трансф
  • 3.4 Моделирование бросков тока намагничивания
  • 3.5 Моделирование коротких замыканий
• ГЛАВА 4. ПОСТРОЕНИЕ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА ПОДСТАНЦИИ
• 4.1 Структура цифрового двойника в MATLAB/Simulink
  • 4.2. Реализация моделей защит
    • 4.2.1. Проверка несрабатывания защит при внешнем К
    • Опит внешего К(3ф) На Стороне НН:
    • 4.2.2. Проверка несрабатывания защит при внутренне
    • 4.2.3. Влияние РПН (отклонение Кт на 12%)
    • 4.2.4. Влияние погрешности ТТ при К(3ф)НН
  • 4.3 Сравнение результатов моделирования с расчётны
  • 4.4 Оценка точности и эффективности цифрового двой
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЕ А. СХЕМА ИТС
• Sheets and Views
  • Model
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЁТОВ ТОКОВ КЗ
• ПРИЛОЖЕНИЕ В. ОСЦИЛЛОГРАФЫ