Главная страница
Навигация по странице:

  • Моделирование дифференциальной защиты линии электропередач Цель работы

  • Результаты расчета

  • Порядок проведения эксперимента

    		•

    Лабораторная работа 5. Моделирование дифференциальной защиты линии электропередач


    Скачать 345.82 Kb.
    НазваниеМоделирование дифференциальной защиты линии электропередач
    Дата14.09.2021
    Размер345.82 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛабораторная работа 5.docx
    ТипЛабораторная работа
    #232253

    Министерство просвещения Российской Федерации

    Федеральное государственное автономное образовательное

    учреждение высшего образования

    «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

    Институт инженерно-педагогического образования

    Кафедра энергетики и транспорта
    Лабораторная работа № 5

    по дисциплине «Элементы систем автоматики»

    на тему: «Моделирование дифференциальной защиты линии электропередач»
    Выполнил:

    студент группы Эу-303 Корюков А.В.
    Проверил: Коновалов И.Д.


    Екатеринбург

    2021

    Моделирование дифференциальной защиты линии электропередач

    Цель работы: исследовательским путём, ознакомится с принципом работы дифференциальной защиты линии (ДЗЛ) электропередач.

    Задачи работы:

    1. Ознакомится с принципиальной схемой и схемой поясняющей алгоритм работы ДЗЛ.

    2. Рассчитать токи срабатывания защиты и токи уставок срабатывания защиты.

    3. Ориентируясь на схему электрических соединений, собрать модель

    линии электропередач с ДЗЛ.

    4. В программе «LOGO!Soft Comfort» запрограммировать схему работы

    ДЗЛ и загрузить её в ПЛК.

    5. Провести лабораторный опыт срабатывания ДЗЛ, снять показания величины тока короткого замыкания (КЗ) и времени срабатывания защиты.

    Сравнить их с заданными и расчетными значениями.

    6. Оформить отчёт о проделанной работе

    Теоретическая часть


    На рисунке 5.1 приведена принципиальная схема линии электропередач с максимальной токовой защитой. Короткое замыкание может возникнуть в двух разных точках (К1 или К2). Функцию высоковольтного выключателя выполняет контакт магнитного пускателя КМ1 и КМ2, а работу реле тока KA заменяет ПЛК.



    Рисунок 5.1 - Принципиальная схема линии ДЗЛ электропередач

    На рисунке 5.2 представлена схема поясняющая принцип работы ДЗЛ. При подаче напряжения на стенд загорается зеленая лампа HLG, сигнализирующая об отсутствии протекания электрического тока на линиях L1 и L2 (рис.5.1). При нажатии кнопки SB2, магнитный пускатель KM1 замыкает нормально-открытые контакты KM1.1 и KM1.2, и размыкает нормально-закрытый контакт KM1.3. Соответственно гаснет зеленая лампа HLG, и загорается красная лампа HLR, сигнализирующая о подаче напряжения на линии электропередач L1 и L2 (рис.5.1). При возникновении КЗ на любой из линий, ПЛК замыкает контакт KA, в следствии чего нормально-закрытый контакт реле времени с определенной выдержкой времени размыкается, разрывая цепь. Контакты магнитного пускателя KM1.1 и KM1.2 размыкаются, а нормально-закрытый контакт KM1.3 замыкается, загорелась зеленая лампа, свидетельствующая о том, что защита сработала.



    Рисунок 5.2 - Схема поясняющая алгоритм работы ДЗЛ

    Логическая схема работы защиты на ПЛК Siemens Logo 230 RC представлена на рисунке 5.3. Схема представлена на языке LAD, в программе «LOGO!Soft Comfort».



    Рисунок 5.3 - Программируемая схема работы ДЗЛ

    Схема (рис. 5.3) состоит из контакта кнопки «Пуск» I1, контакта кнопки «Стоп» I2, выхода Q1 на контакты магнитных пускателей КМ1 и КМ2. Входа аналогового датчика AI1, который считывает показания о величине протекающего тока. Аналогового порогового выключателя SF002, которым задаются ток уставки срабатывания защиты 𝐼у и тока уставки возврата реле 𝐼В в исходное положение.

    Схема электрических соединений блоков стенда представлена на рисунке 5.4.



    Рисунок 5.4 - Схема электрических соединений дифференциальной защиты линий электропередач

    Практическая часть


    В таблице 5.1 представлены исходные данные для расчета токов короткого замыкания в точках К1 и К2, токов срабатывания защиты 𝐼СЗ, а также токов уставки срабатывания и возврата. Номер варианта выбирается по заданию преподавателя.

    Таблица 5.1 – Выбор исходных данных для исследования ДЗЛ

    №

    варианта
    𝑅1,

    Ом
    𝐿1,

    Гн
    𝑅𝐿1,

    Ом
    𝑅2,

    Ом
    𝐿2,

    Гн
    𝑅𝐿2,

    Ом

    2
    50
    0,15
    5,7
    40
    0,12
    5,1



    Расчет токов короткого замыкания в точках К1 и К2 линии электропередачи


    Расчет полного результирующего сопротивления выполним в соответствии со схемой замещения линии электропередачи до точки К1 (рис.

    5.5):



    Рисунок 5.5 – Цепь преобразований до точки К1 схемы замещения

    Индуктивное сопротивление трансформатора находится по формуле, Ом



    где 𝑢𝐾 = 10,6 % – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

    𝑆нт = 80 ВА – номинальная мощность трансформатора, ВА;

    𝑈Б = 230 В – среднее значение напряжения РУ (В), где рассчитывается ток КЗ.

    Индуктивные сопротивления линии электропередачи 𝑋1 и 𝑋2 находятся по формулам, Ом





    Индуктивное результирующее сопротивление электрической сети до точки К1 находится по формуле, Ом



    Активное результирующее сопротивление электрической сети до точки

    К1 находится по формуле, Ом



    Полное результирующее сопротивление 𝑍Р1 электрической сети до точки К1 находится по формуле, Ом



    Расчет полного результирующего сопротивления выполним в соответствии со схемой замещения линии электропередачи до точки К2 (рис.

    5.6):



    Рисунок 5.6 – Цепь преобразований до точки К2 схемы замещения

    Индуктивное результирующее сопротивление электрической сети до точки К2 находится по формуле, Ом



    Активное результирующее сопротивление электрической сети до точки

    К2 находится по формуле, Ом



    Полное результирующее сопротивление 𝑍Р2 электрической сети до точки К2 находится по формуле, Ом



    По найденному результирующему сопротивлению для заданной

    расчетной точки короткого замыкания определим величину токов 𝐼K1 и 𝐼K2 по формуле




    Расчет параметров ДЗЛ


    Ток срабатывания 𝐼СЗ выбирается из условия отстройки от тока небаланса Iнб



    где КЗ = 3,0 – коэффициент запаса.

    Ток небаланса определяется по выражению



    Где КАП = 2 – коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока короткого замыкания;

    𝐾ОДН = 1 – коэффициент однотипности трансформаторов тока;

    𝜀 = 0,1 – допустимая относительная погрешность трансформаторов тока;

    𝐼К2 – ток короткого замыкания вне зоны защиты ДЗЛ (в точке К2).

    Ток уставки срабатывания защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC в относительных единицах определяется по формуле:



    Ток уставки IВ возврата защиты на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC в относительных единицах определяется по формуле:



    где 𝐾В = 0,95 – коэффициент возврата реле тока на микроконтроллере Siemens Logo 230 RC.

    Полученные результаты занести в таблицу 5.2.

    Таблица 5.2 – Результаты расчета и эксперимента работы ДЗЛ

    Результаты расчета







    Результаты эксперимента







    𝐼K1,

    А

    𝐼K2,

    А

    𝐼СЗ,

    А

    𝐼У/𝐼В,

    у. е.

    𝐼K1,

    А

    𝑡СЗ1,

    c

    𝐼K2,

    А

    𝑡СЗ2,

    c

    1,17
    0,86
    0,52
    51/48
    1,11
    0,2
    0,81
    ∞


    Порядок проведения эксперимента:

    1. Убедитесь, что на стенд не подается напряжение.

    2. Соедините все блоки участвующие в эксперименте, имеющие гнезда

    защитного заземления, с блоком «218.1» гнездом «PE» желто-зелеными

    проводами.

    3. Соберите схему эксперимента согласно рисунку 5.4.

    4. Установите значения коэффициента трансформации в блоке «372.1»

    равным 1, а также значения активного и индуктивного сопротивления каждой из линий согласно своему варианту.

    5. В программе «LOGO!Soft Comfort» соберите логическую схему

    представленную на рисунке 5.3. Токи уставок срабатывания 𝐼У и возврата 𝐼В

    установить исходя из полученных результатов расчета в блоке SF002.

    6. Предоставить схему для проверки преподавателю.

    7. После проверки и устранения ошибок, если таковые имелись, подать

    питание на стенд, включить тумблер «Сеть» на блоках «524», «410», «384.1».

    Должна загореться зеленая лампа на блоке «355.1»

    8. Загрузить логическую схему на ПЛК и перевести его в режим «RUN».

    9. Нажимаем кнопку «Пуск», обращаем внимание на то, что зеленая

    лампа на блоке «355.1» должна погаснуть и загореться красные лампы HLR1

    и HLR2.

    10. Провод «П» соединяем с точкой К1 (рис.1.4), и снимаем показания с

    блока «524», заносим их в таблицу 5.2.

    11. Вынимаем провод «П» из гнезда К1.

    12. Повторяем пункты 9, 10 и 11 меняя точку КЗ на К2.

    13. По окончанию эксперимента снять напряжение со стенда

    Вывод:

    Основной целью проведения данной лабораторной работы было: исследовательским путём, ознакомится с принципом работы дифференциальной защиты линии (ДЗЛ) электропередач.

    Для выполнения лабораторной работы была дана принципиальная схема линии ДЗЛ электропередач. Короткое замыкание может возникнуть в двух разных точках (К1 или К2). Функцию высоковольтного выключателя выполняет контакт магнитного пускателя КМ1 и КМ2, а работу реле тока KA заменяет ПЛК.

    При выполнении практической части лабораторной работы были представлены исходные данные для расчета токов короткого замыкания в точках К1 и К2, токов срабатывания защиты 𝐼СЗ, а также токов уставки срабатывания и возврата. Токи короткого замыкания в точках получились равными: К1 = 1,17 А; К2 = 0,86 А.

    Ток срабатывания ДЗЛ получился равным: 𝐼СЗ = 0,52 А. Ток уставки срабатывания защиты на микроконтроллере получился равным: IУ = 51 А. Ток уставки возврата защиты на микроконтроллере получился равным: IВ = 48 А.

    Для выполнения экспериментальной части лабораторной работы требовалось, на стенде «Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения» РЗАСЭК1 – С – К, собрать схему электрических соединений дифференциальной защиты линий электропередач, приведенную на рисунке 5.4. Так же на ПК в программе «LOGO!Soft Comfort» была собрана логическая схема работы защиты на ПЛК Siemens Logo 230 RC представлена на рисунке 5.3. Для сбора экспериментальных данных стенд был подсоединён к ПК специальным переходником.

    В ходе выполнения эксперимента были получены данные: К1 = 1,11 А; К2 = 0,81 А.

    В ходе лабораторной работы были проведены теоретические расчеты токов срабатывания защиты и токов уставок срабатывания защиты. С помощью схем электрических соединений была собрана модель линии электропередач с МТЗ и ТО. На ПК, в программе «LOGO!Soft Comfort» запрограммирована схема работы ДЗЛ и загружена в ПЛК. После всех предварительных задач был проведен лабораторный опыт срабатывания ДЗЛ, снятие показаний величины токов короткого замыкания (КЗ) и времени срабатывания защиты. В ходе выполнения эксперимента были получены данные: К1 = 1,11 А; К2 = 0,81 А; tсз1= 0,2; tсз2 = ∞

    По результатам эксперимента можно сказать, что при коротком замыкании в точке K1 обмотка реле тока, включенная на разность токов в начале и конце линии, получает питание, и контакт КА1.1 токового реле размыкает цепь питания контактора KM1.

    При коротком замыкании в точке K2 токи в начале и конце линии одинаковы, разность этих токов мала, токовое реле не срабатывает. Таким образом, защита действует только при коротком замыкании на защищаемой линии.

    Таким образом можно сказать, что ДЗЛ отличается абсолютной селективностью и быстродействием.

    написать администратору сайта