Анализ частотных характеристик токовых датчиков цифрового трансформатора тока и напряжения
В.Д. Лебедев, Д.Г. Григорьев
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 3, сс. 29—38
Скачать PDF
Состояние вопроса. Источниками информации о процессах на современных цифровых подстанциях являются цифровые измерительные трансформаторы тока и напряжения, имеющие в своем составе различные датчики тока и напряжения. В качестве датчиков тока в цифровых измерительных трансформаторах тока и напряжения применяются классические малогабаритные трансформаторы тока, катушки Роговского, магнитотранзисторные датчики, датчики на эффекте Холла, волоконно-оптические датчики на эффекте Фарадея, а также шунты. В целях резервирования токовые каналы выполняются в нескольких экземплярах и на различных датчиках. Различные по своей природе датчики обладают определенным набором преимуществ, что в сумме позволяет получить эффект устранения недостатков конкретных датчиков. Так, например, они могут не иметь эффекта насыщения и довольно точно передавать постоянную составляющую тока, что является значительным преимуществом перед классическими трансформаторами тока. Поведение этих датчиков является довольно предсказуемым на частоте сети, однако их поведение на высших и низших частотах изучено недостаточно. В связи с этим необходимо исследовать АЧХ и ФЧХ данных датчиков в широком частотном диапазоне.
Материалы и методы. Для решения задач, поставленных в рамках данного исследования, использованы физический эксперимент, аналитические и эмпирические методы решения.
Результаты. Получены АЧХ и ФЧХ токовых датчиков цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения в широком частотном диапазоне. Спроектирован аналоговый фильтр для коррекции сигнала с магнитотранзисторного датчика.
Выводы. Полученные результаты совпадают с теоретическими данными и могут быть учтены при разработке цифровых алгоритмов РЗиА.
1. Draxler K., Styblikova R. Using instrument transformers in a wider frequency range // 2011 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference. – Hangzhou, China, 2011. – P. 1–4. DOI: 10.1109/IMTC.2011.5944298.
2. Frequency response of Measurement Current Transformers / A. Cataliotti, D. Di Cara, P.A. Di Franco, et al. // 2008 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference. – Victoria, BC, Canada, 2008. – P. 1254–1258. DOI: 10.1109/IMTC.2008.4547234.
3. Вопросы применения цифровых трансформаторов тока на основе катушки Роговского для ЦПС / Р.С. Плакидин, Д.Н. Ульянов, Е.И. Хромцов и др. // Междунар. науч.-техн. конф. «Релейная защита и автоматика энергосистем – 2023», г. Сочи. – URL: https://enip2.ru/Publication/rza_23_es_6.3_1_RRC_06_plakidin.pdf (дата обращения: 18.04.2024)
4. Development of the test platform for the characteristics of the Rogowski coil electronic current transformer / Y. Chen, Q. Huang, S. Jing, et al. // 2016 International Conference on Smart Grid and Clean Energy Technologies (ICSGCE). – Chengdu, China, 2016. – P. 278–283. DOI: 10.1109/ICSGCE.2016.7876069.
5. Investigation on anti-interference of Rogowski coil current transformers in smart substations / J. Ji, Y. Yuan, F. Pang, Y. Zheng // 2017 IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2). – Beijing, China, 2017. – P. 1–6. DOI: 10.1109/EI2.2017.8245234.
6. Гречухин В.Н. Электронные трансформаторы тока и напряжения. Состояние, перспективы развития и внедрения на ОРУ 110–750 кВ станций и подстанций энергосистем // Вестник ИГЭУ. – 2006. – Вып. 4. – С. 35–42.
7. Hrabcik M., Javora R., Prokop V. Low-power Instrument Transformers Frequency Response and Accuracy Requirements for Harmonics // Proc. of the 25th International Conference on Electricity Distribution (CIRED 2019). – Madrid, Spain, 2019. DOI: 10.34890/579.
8. Пат. на полезную модель № 174411 U1 Российская Федерация, МПК G01R 19/00, G01R 27/08. Цифровой трансформатор тока и напряжения / В.Д. Лебедев, А.А. Яблоков, Д.А. Лебедев и др.; № 2017112539; заявл. 12.04.2017; заявитель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение «Цифровые измерительные трансформаторы»; опубл. 12.10.2017.
9. Лебедев В.Д., Григорьев Д.Г. Разработка и исследование подхода к обработке сигналов цифровых измерительных трансформаторов тока и напряжения // Вестник ИГЭУ. – 2024. – Вып. 2. – С. 32–48. DOI: 10.17588/2072-2672.2024.2.032-048
10. Стародубцев Ю.Н. Теория и расчет трансформаторов малой мощности. – М.: ИП РадиоСофт, 2005. – 320 с.
11. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: в 3 т. Т. 1: пер. с англ. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Мир, 1993. – 413 с.