Методы моделирования трансформаторов тока для точных исследований реле

Методы моделирования трансформаторов тока для точных исследований реле

Моделирование трансформаторов тока (ТТ) необходимо для проверки работы реле, оценки рисков насыщения и оптимизации систем защиты. Точные модели воспроизводят поведение ТТ в нормальных условиях и при авариях, обеспечивая срабатывание систем защиты так, как задумано.

Краткое определение: Моделирование трансформаторов тока включает математическое и программное моделирование магнитных характеристик ТТ, влияния нагрузки и вторичных токов для прогнозирования их работы в целях защиты и измерений.

Основные выводы по проекту

• Для моделирования ТТ требуются точные кривые намагничивания и данные о нагрузке, соответствующие стандартам IEC 61869 или IEEE C57.13.
• Программные инструменты, такие как PSCAD, EMTP-RV и MATLAB/Simulink, помогают моделировать насыщение ТТ и их переходную характеристику.
• Компания Enwei Electric предоставляет паспорта ТТ и кривые намагничивания для поддержки цифровых исследований.
• Проверка путем испытаний на месте или с использованием аппаратного моделирования подтверждает точность моделирования.

Цели моделирования

Инженеры моделируют ТТ для проверки уставок реле, определения порогов насыщения и оценки влияния изменений в сети. Моделирование также используется в цифровых подстанциях, где виртуальные модели проверяют логику защиты до внедрения на объекте.

Правильное моделирование позволяет определить, способны ли ТТ обеспечивать точные сигналы при высоких токах короткого замыкания, предотвращая неправильную работу реле и обеспечивая устойчивость системы.

Основы моделирования ТТ

Модели ТТ обычно включают ветвь намагничивания, представляющую поведение сердечника, и последовательную ветвь, представляющую импеданс рассеяния и нагрузку. Нелинейные кривые намагничивания отражают характеристики насыщения. Тепловые эффекты могут быть учтены при длительных повреждениях.

В переходных симуляциях уравнения баланса потоков моделируют остаточную намагниченность и постоянную составляющую. Для измерительных приложений может быть достаточной точность в установившемся режиме, тогда как исследованиям релейной защиты требуется достоверность передачи переходных процессов.

Стандарты и входные данные

• IEC 61869-2 — Предоставляет данные возбуждения, классы точности и тепловые пределы для трансформаторов тока. Источник: IEC
• IEEE C57.13 — Содержит американские стандарты параметров и испытаний трансформаторов тока. Источник: IEEE
• IEC 60909 — Руководство по расчетам токов короткого замыкания, используемым в симуляциях трансформаторов тока. Источник: IEC

Точность моделирования зависит от кривых намагничивания ТТ, коэффициента трансформации, номинальной нагрузки и сопротивления вторичной обмотки. Компания Enwei Electric предоставляет эти данные в технической документации на продукцию.

Рабочий процесс моделирования

1. Сбор данных: Сбор параметров ТТ — коэффициент, напряжение точки изгиба, данные намагничивания, сопротивление обмотки.

2. Создание модели: Построение эквивалентных схемных моделей в выбранном программном обеспечении, включая нелинейные характеристики намагничивания.

3. Определение сценариев: Задание токов короткого замыкания, нагрузок и параметров динамики системы (например, апериодическая составляющая, остаточная намагниченность).

4. Симуляция: Выполнение переходных и установившихся расчетов для анализа поведения вторичного тока и магнитного потока.

5. Оценка: Сравнение вторичного тока с требованиями реле, обеспечение точности в пределах класса.

Программные средства для моделирования ТТ

PSCAD/EMTDC: Предоставляет детальное моделирование электромагнитных переходных процессов с нелинейными элементами для исследований насыщения трансформаторов тока.

EMTP-RV: Обеспечивает гибкое моделирование переходных процессов в электроэнергетических системах, включая модули трансформаторов тока и пользовательские компоненты.

MATLAB/Simulink: Позволяет создавать пользовательские модели трансформаторов тока с использованием Simscape Electrical, подходит для разработки цифровых двойников.

DIgSILENT PowerFactory: Включает модели измерительных трансформаторов в исследования защиты для расчетов коротких замыканий и динамических режимов.

Сценарии применения

Дифференциальная защита: Убедитесь, что трансформаторы тока, подключенные к дифференциальным реле, остаются линейными при внутренних и внешних повреждениях.

Дистанционная защита: Оценка работы ТТ при длительных повреждениях с высокой составляющей постоянного тока для обеспечения правильного времени срабатывания реле.

Подключение возобновляемых источников энергии: Моделирование отклика ТТ на токи короткого замыкания, создаваемые инверторами, которые могут иметь ограниченную величину, но высокое содержание гармоник.

Цифровые подстанции: Моделирование дискретизированных значений по стандарту IEC 61850, полученных из моделей ТТ, для проверки алгоритмов объединяющих устройств.

Проверка и тестирование

Результаты моделирования следует проверять путем сопоставления с лабораторными испытаниями или полевыми измерениями. Вторичные испытания подтверждают реакцию реле, а первичные испытания — поведение ТТ под нагрузкой. Системы с включением аппаратуры в контур позволяют совмещать реальные реле с моделируемыми сигналами ТТ для всесторонней проверки.

Для поддержания соответствия между моделями моделирования и фактическими характеристиками ТТ требуется периодическое обновление данных с использованием последних отчетов об испытаниях и данных мониторинга состояния.

Чек-лист инженера

• Получите точные кривые намагничивания ТТ, коэффициент трансформации, значения нагрузки и сопротивления.
• Выберите программные средства моделирования, способные к моделированию нелинейной намагниченности.
• Определите токи повреждения и нагрузки в наихудшем случае для анализа.
• Проверьте результаты на соответствие требованиям стандартов и характеристикам реле защиты.
• Задокументируйте допущения, параметры модели и корреляцию испытаний для целей аудита.

Ресурсы данных трансформаторов тока Enwei Electric

Enwei Electric предоставляет подробные технические характеристики ТТ, кривые намагничивания и тепловые данные для поддержки моделирования. Ознакомьтесь с предложениями по ТТ на сайте https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. Интеграция данных ТТ с комплектными распределительными устройствами Enwei Electric ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) и трансформаторы ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) обеспечивает согласованное моделирование.

Инженерный FAQ по моделированию трансформаторов тока

Зачем моделировать ТТ, если можно полагаться на данные паспортной таблички?

Моделирование позволяет учитывать нелинейное поведение и переходные процессы, выявляя риски насыщения или неправильной работы, которые невозможно предсказать только по данным паспортной таблички.

Какие данные необходимы для точного моделирования ТТ?

Кривые возбуждения, коэффициент трансформации, номинальная нагрузка, сопротивление вторичной обмотки и тепловые пределы являются ключевыми входными параметрами.

Как Enwei Electric поддерживает команды по моделированию?

Enwei Electric предоставляет подробные данные о ТТ, инженерные консультации и возможность индивидуальной настройки продукции в соответствии с требованиями исследований релейной защиты.

Призыв к действию: Повысьте точность моделирования ТТ вместе с Enwei Electric

Точное моделирование трансформаторов тока обеспечивает надежность систем защиты и оптимизирует работу электросети. Сотрудничайте с Enwei Electric для получения полных данных о ТТ, инженерной поддержки и комплексного оборудования. Свяжитесь с Enwei Electric сегодня, чтобы усовершенствовать ваш процесс моделирования.

Заявки на проект

Ознакомьтесь с примерами реального внедрения и избранными фотографиями на продуктовых платформах Enwei Electric:

• Решения в области трансформаторов для распределительных и промышленных проектов.
• Ассортимент коммутационного оборудования охватывающий средневольтные и низковольтные распределительные устройства.
• Диапазоны трансформаторов тока обеспечивающие точные измерения и защиту.
• Модульные подстанции интегрирующие трансформаторы, коммутационное оборудование и панели.