Данная статья расскажет о том, как при моделировании РЗА сохранить результаты расчета модели в файлы формата COMTRADE для дальнейшего воспроизведения на РЕТОМ-51 с целью выполнения дальнейших практических исследований цифровых устройств РЗА.
Моделирование РЗА: создание модели и съём данных
Итак, создадим простейшую модель «Энергосистема-линия-понижающий трансформатор-нагрузка».
В MATLAB данная модель может быть упрощенно представлена в следующем виде:
Рисунок 1 – Упрощенная модель энергосистемы с двухобмоточным понижающим трансформатором и симметричной нагрузкой
На рисунке 1 оранжевым цветом представлены элементы моделируемой сети, желтым – блоки измерения токов и напряжений и белым блоки параметров модели.
В имитаторе КЗ указаны настройки двухфазного КЗ между фазами А и С в период с 0,3с по 0,4с и с 0,6с по 1с. Результатом работы модели будет следующий переходный процесс (в данном случае фазные токи на стороне ВН трансформатора):
Рисунок 2 – Результаты моделирования двухфазного КЗ на стороне НН силового трансформатора
Съём данных с модели и их передача в рабочую область MATLAB для сохранения в файлах формата COMTRADE выполняется следующей схемой:
Рисунок 3 – Схема съема данных с измерителей и передача в MATLAB с наложением шкалы времени
По ссылке https://drive.google.com/drive/folders/0B0ACdj6JxuzhUFFxWXpsRE4zTlU?usp=sharing доступны следующие файлы:
- М.slx – файл модели в Simulink представленной на рисунках 1, 3;
- comtrade_generator_uzt.m – файл MATLAB преобразующий данные с рисунка 2 в файлы формата COMTRADE;
- channel.m — файл MATLAB преобразующий формат каналов.
Для генерации файлов COMTRADE выполните действия:
1. Запустите M.slx;
2. В командной строке MATLAB задайте частоту дискретизации Nsample=40 (40 отсчетов на период);
3. В Simulink нажмите кнопку Run (произойдет моделирование КЗ); 
4. Двойным щелчком левой кнопки мыши откройте осциллограф, вы увидите картину, отображенную на рисунке 2;
5. Откройте MATLAB и так же нажмите кнопку Run (произойдет сохранения результатов моделирования КЗ в файлы COMTRADE).
Результатом успешного выполнения действий 1 – 5 будет генерация и сохранение двух файлов M.cfg и M.dat, файлы будут сохранены там же, где находятся М.slx, comtrade_generator_uzt.m, channel.m.
*.cfg – это файл, описывающий конфигурацию данных, содержащийся в файле *.dat, например, имена каналов, частота дискретизации и т.п.
Формат COMTRADE (IEEE Standard Common Format for Trancient Data Exchange for Power Systems) — это международный формат, предназначенный для хранения информации о значениях и параметрах электрических сигналов. Для детального понимания формата COMTRADE рекомендуем ознакомиться с самим стандартом. На момент написания данной статьи, актуальной версией стандарта является C37.111-2013.
Далее, используя инструменты просмотра анализа осциллограмм (например, KIWI, www.i-mt.net), можем увидеть картину, аналогичную рисунку 2.
Рисунок 4 – COMTRADE из М.slx открыт в инструменте анализа осциллограмм KIWI
Изучив рекомендуемую литературу, Вы сможете усовершенствовать предложенную модель. Например, записать в COMTRADE не только токи на стороне ВН, но и напряжения, токи стороны НН.
Пошаговый план исследования цифрового устройства РЗА
Полученный на данном этапе результат позволит Вам перейти к следующим, более трудоемким шагам:
- Выполнить исследование цифрового устройства РЗА, путем подачи на него реальных токов и напряжений, воспроизведенных из осциллограммы COMTRADE, записанной с Вашей модели энергосистемы. Для этого Вы можете воспользоваться таким популярным устройством, как РЕТОМ-51 или РЕТОМ-61.
- Выполнить исследование работы цифровой модели устройства РЗА или отдельных его частей. Подобная модель также может быть выполнена в среде MATLAB;
- Используя шаги 1 и 2, оценить правильность поведения цифрового устройства при разнообразных переходных процессах.
Инженеры НПП «Микропроцессорные технологии» используют данный подход при разработке цифровых устройств РЗА. Комплексная модель устройства РЗА, полностью идентичная своему будущему воплощению в железе, создается на начальном этапе разработки устройства. Модель содержит в себе алгоритмы цифровой обработки аналоговых сигналов, пусковых органов и логику работы устройства. Она позволяет выполнить первый этап испытаний алгоритмов еще на стадии разработки устройства, а также используется для оценки правильности программирования разрабатываемого устройства, что обеспечивает высокий уровень контроля со стороны разработчика.