تکنیک‌های شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان برای مطالعات دقیق رله

تکنیک‌های شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان برای مطالعات دقیق رله

شبیه‌سازی ترانسفورماتورهای جریان (CT) برای تأیید عملکرد رله، ارزیابی خطرات اشباع و بهینه‌سازی طرح‌های حفاظت ضروری است. مدل‌های دقیق رفتار ترانسفورماتور جریان را در شرایط عادی و اتصال کوتاه تقلید می‌کنند و اطمینان حاصل می‌شود که سیستم‌های حفاظتی مطابق انتظاد پاسخ می‌دهند.

تعریف سریع: شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان شامل مدل‌سازی ریاضی و نرم‌افزاری ویژگی‌های مغناطیسی ترانسفورماتور جریان، اثرات بار و جریان‌های ثانویه برای پیش‌بینی عملکرد در کاربردهای حفاظتی و اندازه‌گیری است.

نکات کلیدی پروژه

• شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان نیازمند منحنی‌های مغناطیسی دقیق و داده‌های بار است که با استانداردهای IEC 61869 یا IEEE C57.13 سازگار باشند.
• ابزارهای نرم‌افزاری مانند PSCAD، EMTP-RV و MATLAB/Simulink در مدل‌سازی اشباع ترانسفورماتور جریان و پاسخ گذرای آن کمک می‌کنند.
• شرکت Enwei Electric فیش‌های ترانسفورماتور جریان و منحنی‌های القایی را برای پشتیبانی از مطالعات دیجیتال ارائه می‌دهد.
• تأیید صحت شبیه‌سازی از طریق آزمایش در محل یا سیستم حلقه با سخت‌افزار (HIL) دقت شبیه‌سازی را تأیید می‌کند.

اهداف شبیه‌سازی

مهندسین ترانسفورماتورهای جریان را شبیه‌سازی می‌کنند تا تنظیمات رله‌ها را بررسی کنند، آستانه‌های اشباع را شناسایی نمایند و تأثیر تغییرات شبکه را ارزیابی کنند. شبیه‌سازی‌ها همچنین از زیرایستگاه‌های دیجیتال پشتیبانی می‌کنند، جایی که مدل‌های مجازی، منطق حفاظتی را قبل از نصب در محل تأیید می‌کنند.

مدل‌سازی صحیح مشخص می‌کند که آیا ترانسفورماتورهای جریان قادر به انتقال سیگنال‌های دقیق در شرایط جریان اتصال کوتاه بالا هستند یا خیر، که این امر از عملکرد نادرست رله جلوگیری کرده و ثبات سیستم را تضمین می‌کند.

اصول بنیادی مدل‌سازی ترانسفورماتور جریان

مدل‌های ترانسفورماتور جریان معمولاً شامل یک شاخه مغناطیس‌کننده که رفتار هسته را نشان می‌دهد و یک شاخه سری که امپدانس نشتی و بار را نشان می‌دهد، می‌باشند. منحنی‌های غیرخطی مغناطیس‌شوندگی، ویژگی‌های اشباع را نشان می‌دهند. اثرات حرارتی نیز می‌توانند برای خطاهای با مدت زمان طولانی لحاظ شوند.

در شبیه‌سازی‌های گذرایی، معادلات تعادل شار، باقیماندگی و افست مستقیم را مدل می‌کنند. برای کاربردهای اندازه‌گیری، دقت حالت پایدار ممکن است کافی باشد، در حالی که مطالعات حفاظتی به وفاداری گذرا نیاز دارند.

استانداردها و ورودی‌های داده

• IEC 61869-2 — داده‌های تحریک، کلاس‌های دقت و محدودیت‌های حرارتی ترانسفورماتور جریان (CT) را ارائه می‌دهد. منبع: IEC
• IEEE C57.13 — استانداردهای آمریکایی برای پارامترها و آزمون‌های ترانسفورماتور جریان (CT) را ارائه می‌کند. منبع: IEEE
• IEC 60909 — راهنمای محاسبات اتصال کوتاه که به شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان (CT) تغذیه می‌کند. منبع: IEC

شبیه‌سازی دقیق به منحنی‌های تحریک CT، نسبت تبدیل، رتبه بار و مقاومت ثانویه بستگی دارد. شرکت Enwei Electric این داده‌ها را در مدارک محصولات خود ارائه می‌دهد.

گردش کار شبیه‌سازی

1. جمع‌آوری داده‌ها: جمع‌آوری پارامترهای ترانسفورماتور جریان — نسبت، ولتاژ نقطه زانو، داده‌های مغناطیس‌شوندگی، مقاومت سیم‌پیچ.

2. ایجاد مدل: ساخت مدل‌های مدار معادل در نرم‌افزار انتخابی، شامل ویژگی‌های غیرخطی مغناطیس‌شوندگی.

3. تعریف سناریو: تعریف جریان‌های اتصال کوتاه، بارها و دینامیک‌های سیستم (مانند افت DC، باقیمانده مغناطیسی).

4. شبیه‌سازی: اجرای تحلیل‌های گذرایی و حالت ماندگار برای مشاهده رفتار جریان و شار ثانویه.

5. ارزیابی: مقایسه جریان ثانویه با الزامات رله، و اطمینان از دقت در محدوده کلاس تعیین‌شده.

ابزارهای نرم‌افزاری برای شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان

PSCAD/EMTDC: مدل‌سازی دقیق گذرای الکترومغناطیسی با عناصر غیرخطی را برای مطالعات اشباع ترانسفورماتور جریان فراهم می‌کند.

EMTP-RV: مدل‌سازی انعطاف‌پذیر برای گذرای سیستم قدرت، شامل ماژول‌های ترانسفورماتور جریان و قطعات سفارشی را ارائه می‌دهد.

MATLAB/Simulink: امکان ایجاد مدل‌های سفارشی ترانسفورماتور جریان با استفاده از Simscape Electrical را فراهم می‌کند که برای توسعه دوقلوی دیجیتال مناسب است.

DIgSILENT PowerFactory: در مطالعات حفاظتی، شامل مدل‌های ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری برای شبیه‌سازی‌های اتصال کوتاه و دینامیکی می‌شود.

سناریوهای کاربردی

حفاظت دیفرانسیلی: بررسی کنید که آیا ترانسفورماتورهای جریان متصل به رله‌های دیفرانسیلی در شرایط خطای داخلی و خارجی همچنان رفتار خطی دارند.

حفاظت از فاصله: ارزیابی عملکرد ترانسفورماتور جریان در شرایط خطوط طولانی با خطاهای دارای افست DC بالا به‌منظور اطمینان از زمان‌بندی صحیح رله.

اتصالات منابع تجدیدپذیر: مدلسازی پاسخ ترانسفورماتور جریان به جریان‌های اتصال کوتاه ناشی از اینورتر، که ممکن است دارای دامنه محدود اما محتوای هارمونیک بالا باشند.

پست‌های دیجیتال: شبیه‌سازی مقادیر نمونه‌برداری شده بر اساس استاندارد IEC 61850 که از مدل‌های ترانسفورماتور جریان استخراج می‌شوند، به‌منظور اعتبارسنجی الگوریتم‌های واحدهای ادغام‌کننده.

اعتبارسنجی و آزمون

نتایج شبیه‌سازی باید با آزمایش‌های آزمایشگاهی یا اندازه‌گیری‌های میدانی مقایسه شوند. آزمایش‌های تزریق ثانویه پاسخ رله را تأیید می‌کنند، در حالی که آزمایش‌های تزریق اولیه رفتار ترانسفورماتور جریان تحت بار را اعتبارسنجی می‌کنند. سیستم‌های شبیه‌سازی حلقه باز سخت‌افزاری (HIL) ترکیبی از رله‌های واقعی و سیگنال‌های شبیه‌سازی شده ترانسفورماتور جریان را برای اعتبارسنجی جامع به کار می‌گیرند.

حفظ هم‌ترازی بین مدل‌های شبیه‌سازی و مشخصات واقعی ترانسفورماتور جریان مستلزم به‌روزرسانی دوره‌ای با استفاده از آخرین گزارش‌های آزمایش و داده‌های نظارت بر وضعیت است.

چک لیست مهندس

• تهیه منحنی‌های مغناطیس‌شوندگی دقیق ترانسفورماتور جریان، نسبت تبدیل، بار و مقادیر مقاومت.
• انتخاب ابزارهای شبیه‌سازی که قادر به مدلسازی غیرخطی مغناطیس‌شوندگی باشند.
• تعریف جریان‌های اتصال کوتاه و بارها در بدترین حالت برای تحلیل.
• اعتبارسنجی نتایج در مقابل الزامات استانداردها و مشخصات رله‌های حفاظتی.
• ثبت فرضیات، پارامترهای مدل و همبستگی آزمون‌ها به منظور بازرسی.

منابع داده ترانسفورماتور جریان انوی الکتریک

انوی الکتریک داده‌برگ‌های دقیق ترانسفورماتور جریان، منحنی‌های القایی و داده‌های حرارتی را جهت پشتیبانی از شبیه‌سازی ارائه می‌دهد. محصولات ترانسفورماتور جریان را در https://www.enweielectric.com/products/current-transformersمطالعه کنید. ادغام داده‌های ترانسفورماتور جریان با تجهیزات سوئیچگیر انوی الکتریک ( https://www.enweielectric.com/products/switchgearو ترانسفورماتورها ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) مدل‌سازی هماهنگ را تضمین می‌کند.

سوالات متداول مهندسی در مورد شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان

چرا باید ترانسفورماتورهای جریان شبیه‌سازی شوند به جای اتکا به داده‌های نامه‌برچسب؟

شبیه‌سازی رفتار غیرخطی و اثرات گذرایی را ثبت می‌کند و خطرات اشباع یا عملکرد نادرستی را آشکار می‌سازد که داده‌های نامه‌برچسب به تنهایی نمی‌توانند پیش‌بینی کنند.

چه داده‌هایی برای مدل‌سازی دقیق ترانسفورماتور جریان ضروری هستند؟

منحنی‌های تحریک، نسبت تبدیل، رتبه بار، مقاومت ثانویه و محدودیت‌های حرارتی از ورودی‌های مهم محسوب می‌شوند.

شرکت Enwei Electric چگونه به تیم‌های شبیه‌سازی کمک می‌کند؟

شرکت Enwei Electric داده‌های دقیق ترانسفورماتور جریان، مشاوره مهندسی و سفارشی‌سازی محصولات را جهت تطابق با الزامات مطالعات حفاظتی ارائه می‌دهد.

دعوت به اقدام: شبیه‌سازی ترانسفورماتور جریان را با Enwei Electric بهبود بخشید

شبیه‌سازی دقیق ترانسفورماتور جریان، سیستم‌های حفاظتی را محافظت کرده و عملکرد شبکه را بهینه می‌کند. با شرکت Enwei Electric همکاری کنید تا به داده‌های جامع ترانسفورماتور جریان، پشتیبانی مهندسی و تجهیزات یکپارچه دست یابید. امروزه با Enwei Electric تماس بگیرید تا گردش کار شبیه‌سازی خود را تقویت کنید.

کاربردهای پروژه

نمونه‌های واقعی از نصب و هایلایت‌های گالری را در محورهای محصولات Enwei Electric مشاهده کنید:

• راه‌حل‌های ترانسفورماتور برای پروژه‌های توزیع و صنعتی.
• پورتفولیوهای تجهیزات سوئیچگیر شامل اتاق‌های کنترل ولتاژ متوسط و پایین.
• محدوده ترانسفورماتورهای جریان که به اندازه‌گیری دقیق و حفاظت کمک می‌کنند.
• ایستگاه‌های فرعی پیش‌ساخته که ترانسفورماتورها، تجهیزات سوئیچگیر و تابلوها را یکپارچه می‌کنند.