Distanční ochrana využívající digitální vstupní data

Abstract
Standard IEC 61850-9-2 definuje přenos vzorkovaných měřených hodnot (sampled measured values, SMV) prostřednictvím sítě Ethernet a využití SMV získaných ze slučovacích jednotek nebo přístrojových transformátorů. Implementace IEC 61850-9-2 závisí na vlastnostech datového souboru, jakými jsou časová synchronizace, počet vzorků a časový interval. Dizertační práce je zaměřena na algoritmy chránění a analýzu vlivu standardu IEC61850-9-2LE na fyzická zařízení ochran s analogově/digitálními vstupními daty o proudu a napětí. S ohledem na narůstající míru interakce mezi fyzickými zařízeními a komunikačními prvky byl navržen test pro analýzu komunikace pro rozvodnu využívající konvenční metody (analogové vstupy) a metody digitální založené na standardu IEC 61850-9-2. Práce dále popisuje funkci slučovací jednotky využívající standard IEC61850-9-2LE. Navržená metoda definuje zdroj SMV a analyzuje přenos dat. V rámci práce byl za využití softwaru Matlab naprogramován algoritmus ochrany. Vytvořený model je schopen vyhodnotit vliv harmonického zkreslení na funkci digitálních ochran a vliv přesycení proudového transformátoru na distanční ochranu. V práci jsou zhodnoceny i možnosti zrychlení testování systémů chránění s využitím neuronové sítě. Závěrečná kapitola se zabývá aplikacemi v reálném čase, využívajícími data z rozvodny v blízkosti Vysokého učení technického v Brně. K přenosu dat z rozvodny do univerzitní laboratoře je zde využíváno SMV přenášených optickým kabelem o délce 16 km. Aplikace je vytvořena v programu Matlab a je schopna číst data z ethernetového portu, dekódovat je, převést z formátu ASCII do desítkové soustavy a poté vykreslit průběhy proudu a napětí. Mezi vlastnosti aplikace se řadí jednoduchost použití, schopnost implementace funkcí distanční ochrany, výpočet RMS hodnot proudu a napětí a harmonického zkreslení, harmonická analýza prostřednictvím rychlé Fourierovy transformace a výpočet impedance poruchové smyčky. Všechny výpočty běží v reálném čase a provedena je i citlivostní analýza modelu.
IEC 61850-9-2 specifies that the transmission of sampled measured values (SMVs)over an Ethernet network, using sampled values generated by merging units of IEDsor individual merging units, instrument transformers. The implementation of IEC 61850-9-2 depends on the dataset specifications such as time synchronization, sample counts, and interval time. The dissertation is focused on protection algorithms and analyses the impact of IEC61850-9-2LE on physical protections with (analog-digital) input data of voltage and current. With the increased interaction between physical devices and communication components, the test proposes a communication analysis for a substation with the conventional method (analog input) and digital method based on the IEC 61850standard. The thesis analyses the merging unit’s functions for relays using IEC61850-9-2LE. The proposed method defines the sampled measured values source and analysis of the traffic. Further, the thesis deals with the programming of protection function algorithms in Matlab. The model evaluated the harmonics impact on digital relays and the impact of current transformer saturation on distance protection. In the end, the thesis deals with the assessment of the benefits of IEC 61850-9-2LEusing a neural network. The last chapter focuses on a real-time application that subscribes the data stream coming from a substation near the protection laboratory in Brno University of Technology. IEC 61850-9-2 LE SMVs are used to transmit the traffic to a university lab-oratory with 16 km of fiber optic cable. The application built using Matlab and can read the traffic from the ethernet port, the traffic decoded and convert from ASCII to the decimal numbers then draw the current and voltage values. The application developed without using any need for additional hardware, the requirements are the ethernet port RJ45 from the station and pc that is running Matlab. The benefits and features of the application, easy to use, ability to implement all the distance protection functions, calculation of the RMS values of the voltage and current, harmonic distortion, the harmonic components with FTT analysis, distance protection characteristics and fault impedance calculation. All calculations implemented in real-time, moreover, in this chapter include sensitivity analysis of the Matlab model in previous chapters. Distance protection functions discussed in this thesis used the offline model of Matlab or captured with Comtrade format files
Description
Citation
WANNOUS, K. Distanční ochrana využívající digitální vstupní data [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika
Comittee
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc. (předseda) doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (člen) doc. Ing. Radoslav Cipín, Ph.D. (člen) doc. Ing. Jaroslava Orságová, Ph.D. (člen) prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D. (člen) doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (člen) Ing. Petr Modlitba, CSc. (člen) doc. Ing. Petr Braciník, PhD, - oponent (člen) doc. Ing. Zdeněk Müller, Ph.D. - oponent (člen)
Date of acceptance
2020-06-22
Defence
V rámci obhajoby doktorand seznámil komisi s výsledky dvé disertační práce, včetně vlastních přínosů. Školitel seznámil přítomné se svým hodnocením celého průběhu studia. Následovala diskuse nejdříve k dotazům a připomínkám oponentů. Ve veřejné diskusi vystoupili prof. Aubrecht, doc. Drápela, doc. Mueller. Písemný záznam dotazů je přílohou protokolu. Všechny dotazy oponentů i v rámci veřejné diskuse byly doktorandem správně vypořádány. V neveřejné diskusi a po tajném hlasování komise konstatovala, že doktorand splnil podmínky par. 47 odst. 4 Zákona o vysokých školách č. 111/98 a lze mu tedy udělit titul doktor - Ph.D.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení
DOI
Collections
Citace PRO