Определение факта насыщения магнитопровода трансформатора тока на основе непрерывного измерения сопротивления цепи намагничивания
Р.Д. Айсин, Д.Ю. Вихарев, А.Ю. Мурзин, Н.А. Родин
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 4, сс. 53—63
Скачать PDF
Состояние вопроса. Насыщение электромагнитных трансформаторов тока в переходных режимах работы электроэнергетической системы может приводить к неправильному действию устройств релейной защиты. Одним из наиболее перспективных направлений по повышению устойчивости функционирования устройств релейной защиты в таких режимах является цифровая коррекция вторичного тока. В настоящее время разработаны эффективные способы восстановления вторичного тока на основе определения факта насыщения магнитопровода. Однако практическое применение этих способов невозможно в силу несовершенства существующих методов сегментации вторичного тока. В соответствии с этим актуальной является задача разработки способа определения факта насыщения для реализации алгоритмов цифровой коррекции для электромагнитных трансформаторов тока.
Материалы и методы. Для решения сформулированной задачи использованы методы математического моделирования электрических цепей, содержащих трансформаторы, а также теория малых возмущений. Верификация результатов исследования проведена в программном комплексе Matlab.
Результаты. Сформулирован математический критерий для определения факта насыщения магнитопровода электромагнитного трансформатора тока на основе индуктивности цепи намагничивания. Разработан способ сегментации вторичного тока для реализации алгоритмов цифровой коррекции на основе предложенного критерия.
Выводы. Разработанный способ сегментации вторичного тока в части определения факта насыщения магнитопровода электромагнитного трансформатора тока с помощью вычислительных экспериментов в программном комплексе Matlab продемонстрировал свою эффективность. Планируется верификация разработанного способа на физической модели электромагнитного трансформатора тока.
1. Кужеков С.Л., Дегтярев А.А., Сербиновский Б.Б. Анализ способов восстановления информации о первичном токе трансформатора тока, работающего с насыщением сердечника // Релейная защита и автоматизация. – 2017. – № 3(28). – С. 43–51.
2. Пат. № 2644406 C1 Российская Федерация МПК H01F 27/42, H01F 38/28. Способ восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в переходном режиме: № 2016145188: заявл. 17.11.2016: опубл. 12.02.2018 / А.Д. Рыбалкин, А.А. Шурупов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие «ЭКРА».
3. Пат. № 2748217 C1 Российская Федерация МПК H02H 3/08, H02H 7/045, G01R 15/18. Способ восстановления тока, искаженного вследствие насыщения трансформатора тока: № 2020128449: заявл. 26.08.2020: опубл. 21.05.2021 / Ю.Я. Лямец, И.Ю. Никонов, И.Е. Петряшин; заявитель Общество с ограниченной ответственностью «Релематика».
4. Пат. № 2683999 C1 Российская Федерация МПК G01R 19/00, G01R 33/12. Способ цифровой коррекции эффекта насыщения магнитопровода трансформатора тока: № 2018107699: заявл. 02.03.2018: опубл. 03.04.2019 / С.О. Алексинский, А.С. Алексинский; заявитель Общество с ограниченной ответственностью «СИНГЛТОН».
5. Усовершенствованный алгоритм расчета переходного вторичного тока трансформатора тока / Е.Д. Березкин, Н.А. Дони, И.А. Ермолкин и др. // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: сб. науч. тр. НПП «ЭКРА». – Чебоксары: Рекламно-издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управлению в электроэнергетике», 2018. – С. 21–31.
6. Лямец Ю.Я., Никонов И.Ю., Петряшин И.Е. Восстановление тока, искаженного вследствие насыщения трансформатора тока, по малому числу отсчетов // Современные тенденции развития цифровых систем релейной защиты и автоматики: материалы науч.-техн. конф. молодых специалистов в рамках форума «РЕЛАВЭКСПО-2021», Чебоксары, 20–22 апреля 2021 г. – Чебоксары: Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, 2021. – С. 95–99.
7. Кужеков С.Л., Дегтярев А.А. О восстановлении периодической составляющей первичного тока трансформатора тока в переходном режиме // Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2011. – № 3. – С. 29–31.
8. Рыбалкин А.Д., Шурупов А.А., Ермолкин И.А. Прогнозирование тока короткого замыкания при насыщении магнитопровода трансформатора тока // Цифровая электротехника: проблемы и достижения: сб. науч. тр. НПП «ЭКРА». – Чебоксары: Рекламно-издательский центр «Содействие развитию релейной защиты, автоматики и управления в электроэнергетике», 2016. – С. 55–65.
9. Вихарев Д.Ю., Родин Н.А. Алгоритм восстановления приведенного первичного тока при насыщении электромагнитного трансформатора тока без использования характеристики намагничивания // Известия Российской академии наук. Энергетика. – 2022. – № 6. – С. 36–45. DOI: 10.31857/S0002331022060061. – EDN AGKYMW.
10. Evans F.J., Wells G. Use of Sampling to Detect Transient Saturation in Protective Current Transformers // IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement. – 1970. – Vol. 19, Issue 3. – P. 144–147.
11. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. – М.: Энергия, 1980. – 207 с.
12. Зиновьев Д.В. Развитие теории информационного анализа процессов в электрических системах и ее приложение к релейной защите: автореф. дис. … канд. техн. наук: 20.02.02. – Чебоксары, 2009. – 23 с.
13. Пат. № 2316870 С1 Российская Федерация МПК H02H 3/38, G01R 31/02. Способ определения интервалов однородности электрической величины: № 2006123893: заявл. 03.07.2006: опубл. 10.02.2008 / Д.В. Зиновьев, Ю.Я. Лямец, Ю.В. Романов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью «Исследовательский центр “Бреслер”».
14. Мыльников В.А. Исследования и разработка методов повышения точности определения места короткого замыкания на высоковольтных линиях 110–220 кВ: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.14.02. – Иваново, 2002. – 22 с.
15. Пат. № 2674580 C1 Российская Федерация МПК G01R 33/12. Способ определения насыщения магнитопровода трансформатора тока: № 2017146199: заявл. 27.12.2017: опубл. 11.12.2018 / В.Д. Лебедев, А.Е. Евдаков, С.Н. Литвинов, А.В. Гусенков; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».
16. Вихарев Д.Ю., Родин Н.А. Экспериментальное определение индуктивности цепи намагничивания электромагнитного трансформатора при насыщении магнитопровода // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 75-летию теплоэнергетического факультета, Иваново, 31 мая – 02 июня 2023 г. (ХХII Бенардосовские чтения). – Иваново, 2023. – Т. 3. – С. 397–404. – EDN GQACBT.
17. Вихарев Д.Ю. Повышение устойчивости функционирования устройства релейной защиты при насыщении трансформаторов тока / Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, электроэнергетический факультет, кафедра автоматического управления электроэнергетическими системами. – Иваново, 2022. – 115 с. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=690905.
18. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 548 с.