Методи моделювання трансформаторів струму для точних досліджень реле

Методи моделювання трансформаторів струму для точних досліджень реле

Моделювання трансформаторів струму (ТС) є необхідним для перевірки роботи реле, оцінки ризиків насичення та оптимізації систем захисту. Точні моделі відтворюють поведінку ТС в нормальних умовах та при аваріях, забезпечуючи передбачувану реакцію систем захисту.

Швидке визначення: Моделювання трансформатора струму передбачає математичне та програмне моделювання магнітних характеристик ТС, впливу навантаження та вторинних струмів для прогнозування продуктивності в застосунках захисту та обліку.

Основні висновки з проекту

• Моделювання ТС вимагає точних кривих намагнічування та даних навантаження, узгоджених з IEC 61869 або IEEE C57.13.
• Програмні інструменти, такі як PSCAD, EMTP-RV та MATLAB/Simulink, допомагають у моделюванні насичення ТТ та їхньої перехідної характеристики.
• Enwei Electric надає технічні характеристики ТТ та криві намагнічування для підтримки цифрових досліджень.
• Перевірка шляхом випробувань на місці або за допомогою системи зі зв'язаним обладнанням підтверджує точність моделювання.

Мета моделювання

Інженери моделюють ТТ, щоб перевірити налаштування реле, визначити пороги насичення та оцінити вплив змін у мережі. Моделювання також підтримує цифрові підстанції, де віртуальні моделі перевіряють логіку захисту перед впровадженням на об'єкті.

Правильне моделювання визначає, чи зможуть ТТ забезпечити точні сигнали під час високих струмів короткого замикання, запобігаючи неправильній роботі реле та забезпечуючи стабільність системи.

Основи моделювання ТТ

Моделі ТТ зазвичай включають гілку намагнічування, що відображає поведінку осердя, та послідовну гілку, що відображає індуктивний опір та навантаження. Нелінійні криві намагнічування враховують характеристики насичення. Теплові ефекти можуть бути враховані для пошкоджень тривалої дії.

У перехідних симуляціях рівняння балансу потоку моделюють залишкову намагніченість і постійну складову. Для вимірювальних застосувань може бути достатньо точності в усталеному режимі, тоді як дослідження систем захисту вимагають точності при перехідних процесах.

Стандарти та вхідні дані

• IEC 61869-2 — Надає дані про намагнічування, класи точності та теплові обмеження для ТС. Джерело: IEC
• IEEE C57.13 — Містить американські стандарти параметрів та випробувань ТС. Джерело: IEEE
• IEC 60909 — Допомагає у розрахунках струмів короткого замикання, що використовуються в симуляціях ТС. Джерело: IEC

Точне моделювання залежить від кривих намагнічування ТС, коефіцієнта трансформації, навантажувальної здатності та опору вторинної обмотки. Компанія Enwei Electric надає ці дані в технічній документації на продукцію.

Робочий процес моделювання

1. Збір даних: Збирання параметрів ТТ — коефіцієнт, напруга коліна, дані намагнічування, опір обмотки.

2. Створення моделі: Побудова еквівалентних схемних моделей у вибраному програмному забезпеченні, включаючи нелінійні характеристики намагнічування.

3. Визначення сценаріїв: Визначення струмів короткого замикання, навантажень і динаміки системи (наприклад, постійна складова, залишкова намагніченість).

4. Симуляція: Виконання перехідного і сталих аналізів для спостереження за поведінкою вторинного струму та магнітного потоку.

5. Оцінка: Порівняння вторинного струму з вимогами реле, забезпечуючи точність у межах класу.

Програмні інструменти для моделювання ТТ

PSCAD/EMTDC: Пропонує детальне моделювання електромагнітних перехідних процесів з нелінійними елементами для дослідження насичення трансформаторів струму.

EMTP-RV: Забезпечує гнучке моделювання перехідних процесів у системах електропостачання, включаючи модулі ТС та спеціальні компоненти.

MATLAB/Simulink: Дозволяє створювати власні моделі ТС за допомогою Simscape Electrical, що підходить для розробки цифрових двійників.

DIgSILENT PowerFactory: Містить моделі вимірювальних трансформаторів у дослідженнях релейного захисту для розрахунків короткого замикання та динамічного моделювання.

Сценарії застосування

Диференційний захист: Переконайтеся, що ТС, які живлять диференційні реле, залишаються лінійними при внутрішніх і зовнішніх аварійних режимах.

Дистанційний захист: Оцініть роботу ТТ при пошкодженнях на довгих лініях із високим постійним струмом, щоб забезпечити правильну синхронізацію реле.

Підключення відновлюваних джерел енергії: Моделювання реакції ТТ на струми пошкодження, створені інверторами, які можуть мати обмежену величину, але високий вміст гармонік.

Цифрові підстанції: Імітація дискретизованих значень за IEC 61850, отриманих із моделей ТТ, для перевірки алгоритмів блоків злиття.

Перевірка та тестування

Результати моделювання слід перевіряти шляхом порівняння з лабораторними випробуваннями або польовими вимірюваннями. Випробування вторинним струмом підтверджують реакцію реле, тоді як первинне введення струму перевіряє поведінку ТТ під навантаженням. Системи з урахуванням апаратного забезпечення поєднують реальні реле з моделюванням сигналів ТТ для комплексної перевірки.

Для збереження відповідності між моделями моделювання та фактичними характеристиками ТТ необхідно періодично оновлювати дані, використовуючи найсвіжіші звіти про випробування та дані моніторингу стану.

Контрольний список інженера

• Отримайте точні криві намагнічування ТТ, значення коефіцієнта трансформації, навантаження та опору.
• Виберіть інструменти моделювання, здатні моделювати нелінійне намагнічування.
• Визначте струми найгіршого режиму пошкодження та навантаження для аналізу.
• Перевірте результати відповідно до вимог стандартів та специфікацій реле захисту.
• Задокументуйте припущення, параметри моделі та кореляції тестів для аудиту.

Дані про трансформатори струму Enwei Electric

Enwei Electric надає детальні технічні дані ТС, криві намагнічування та теплові характеристики для підтримки моделювання. Перегляньте пропозиції щодо ТС на https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. Інтеграція даних ТС з розподільчими пристроями Enwei Electric ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) та трансформатори ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) забезпечує цілісне моделювання.

Технічні питання щодо моделювання вимірювальних трансформаторів струму

Навіщо моделювати ТС, замість того щоб покладатися на дані паспорту?

Моделювання враховує нелінійну поведінку та перехідні процеси, виявляючи ризики насичення або неправильної роботи, які не можуть передбачити дані паспорту.

Які дані є важливими для точного моделювання ТС?

Криві збудження, коефіцієнт трансформації, номінальне навантаження, опір вторинної обмотки та теплові обмеження є ключовими вхідними параметрами.

Як Enwei Electric підтримує групи з моделювання?

Enwei Electric надає детальні дані про ТС, інженерну консультацію та індивідуальну розробку продуктів, щоб відповідати вимогам досліджень систем захисту.

Заклик до дії: Покращте моделювання ТС разом з Enwei Electric

Точне моделювання вимірювальних струмових трансформаторів захищає системи захисту та оптимізує роботу електромережі. Співпрацюйте з Enwei Electric, щоб отримати повний обсяг даних про ТС, інженерну підтримку та комплексне обладнання. Зв'яжіться з Enwei Electric уже сьогодні, щоб удосконалити ваш процес моделювання.

Програми проектів

Перегляньте приклади реального впровадження та вибрані зображення з різних центрів продуктів Enwei Electric:

• Рішення для трансформаторів для розподільних та промислових проектів.
• Портфоліо комутаційного обладнання охоплює середньо- та низьковольтні пункти керування.
• Асортимент трансформаторів струму забезпечує точне вимірювання та захист.
• Модульні підстанції які інтегрують трансформатори, комутаційне обладнання та панелі.