Các Kỹ Thuật Mô Phỏng Biến Dòng Để Nghiên Cứu Rơle Chính Xác

Các Kỹ Thuật Mô Phỏng Biến Dòng Để Nghiên Cứu Rơle Chính Xác

Việc mô phỏng biến dòng (CT) là cần thiết để kiểm tra hiệu suất của rơle, đánh giá nguy cơ bão hòa và tối ưu hóa các sơ đồ bảo vệ. Các mô hình chính xác tái tạo hành vi của CT trong điều kiện bình thường và sự cố, đảm bảo hệ thống bảo vệ phản ứng đúng như mong muốn.

Định nghĩa nhanh: Mô phỏng biến dòng (CT) bao gồm việc mô hình hóa toán học và bằng phần mềm các đặc tính từ tính, ảnh hưởng tải và dòng thứ cấp của CT nhằm dự đoán hiệu suất trong các ứng dụng bảo vệ và đo lường.

Các điểm chính cần lưu ý từ dự án

• Việc mô phỏng CT yêu cầu các đường cong từ hóa và dữ liệu tải phải chính xác, phù hợp với tiêu chuẩn IEC 61869 hoặc IEEE C57.13.
• Các công cụ phần mềm như PSCAD, EMTP-RV và MATLAB/Simulink hỗ trợ mô hình hóa hiện tượng bão hòa và đáp ứng quá độ của biến dòng (CT).
• Enwei Electric cung cấp bảng thông số kỹ thuật và đường cong kích thích của biến dòng (CT) để hỗ trợ các nghiên cứu số hóa.
• Xác thực thông qua thử nghiệm tại hiện trường hoặc mô phỏng phần cứng trong vòng lặp sẽ khẳng định độ chính xác của mô phỏng.

Mục tiêu Mô phỏng

Kỹ sư mô phỏng biến dòng (CT) để kiểm tra cài đặt rơle, xác định ngưỡng bão hòa và đánh giá tác động của các thay đổi trong mạng lưới. Các mô phỏng này cũng hỗ trợ trạm biến áp số, nơi các mô hình ảo xác minh logic bảo vệ trước khi triển khai tại hiện trường.

Mô hình hóa chính xác giúp xác định xem biến dòng (CT) có thể cung cấp tín hiệu đúng đắn trong điều kiện dòng sự cố cao hay không, ngăn ngừa hoạt động sai của rơle và đảm bảo độ ổn định hệ thống.

Nguyên lý Cơ bản về Mô hình Hóa Biến Dòng (CT)

Các mô hình biến dòng (CT) thường bao gồm nhánh từ hóa biểu thị hành vi lõi thép và nhánh nối tiếp biểu thị trở kháng rò và tải. Các đường cong từ hóa phi tuyến ghi nhận đặc tính bão hòa. Hiệu ứng nhiệt có thể được bổ sung vào mô hình đối với các sự cố kéo dài.

Trong các mô phỏng quá độ, các phương trình cân bằng thông lượng mô hình hóa từ dư và lệch DC. Đối với các ứng dụng đo lường, độ chính xác ở trạng thái ổn định có thể là đủ, trong khi các nghiên cứu bảo vệ yêu cầu độ trung thực về quá độ.

Các tiêu chuẩn và dữ liệu đầu vào

• IEC 61869-2 — Cung cấp dữ liệu kích thích, các cấp chính xác và giới hạn nhiệt cho biến dòng (CT). Nguồn: IEC
• IEEE C57.13 — Cung cấp các tiêu chuẩn Mỹ cho các thông số và thử nghiệm biến dòng (CT). Nguồn: IEEE
• IEC 60909 — Hướng dẫn tính toán ngắn mạch để cung cấp dữ liệu cho các mô phỏng biến dòng (CT). Nguồn: IEC

Mô phỏng chính xác phụ thuộc vào các đường cong kích thích của biến dòng (CT), tỷ số, định mức tải và điện trở thứ cấp. Enwei Electric cung cấp các thông số này trong tài liệu sản phẩm.

Quy trình mô phỏng

1. Thu thập dữ liệu: Thu thập các thông số CT—tỷ số, điện áp điểm gối, dữ liệu từ hóa, điện trở cuộn dây.

2. Tạo mô hình: Xây dựng các mô hình mạch tương đương trong phần mềm đã chọn, bao gồm các đặc tính từ hóa phi tuyến.

3. Định nghĩa kịch bản: Định nghĩa dòng sự cố, tải, và động lực hệ thống (ví dụ: lệch DC, từ dư).

4. Mô phỏng: Chạy phân tích quá độ và trạng thái ổn định để quan sát hành vi dòng thứ cấp và từ thông.

5. Đánh giá: So sánh dòng thứ cấp với yêu cầu rơ le, đảm bảo độ chính xác trong giới hạn lớp.

Các công cụ phần mềm cho mô phỏng CT

PSCAD/EMTDC: Cung cấp mô hình hóa chi tiết quá trình quá độ điện từ với các phần tử phi tuyến cho các nghiên cứu về bão hòa biến dòng (CT).

EMTP-RV: Cung cấp khả năng mô hình hóa linh hoạt cho các hiện tượng quá độ hệ thống điện, bao gồm các mô-đun biến dòng (CT) và các thành phần tùy chỉnh.

MATLAB/Simulink: Cho phép tạo mô hình biến dòng (CT) tùy chỉnh bằng Simscape Electrical, phù hợp để phát triển mô hình số (digital twin).

DIgSILENT PowerFactory: Bao gồm các mô hình biến áp đo lường trong các nghiên cứu bảo vệ, dùng cho tính toán ngắn mạch và mô phỏng động.

Các kịch bản ứng dụng

Bảo vệ so lệch: Xác minh rằng các biến dòng (CT) cung cấp tín hiệu cho rơ le so lệch duy trì tính tuyến tính trong cả điều kiện sự cố bên trong và bên ngoài.

Bảo vệ khoảng cách: Đánh giá hiệu suất của biến dòng (CT) trong các sự cố đường dây dài có độ lệch DC cao để đảm bảo thời gian hoạt động rơ le chính xác.

Kết nối nguồn năng lượng tái tạo: Mô hình phản ứng biến dòng (CT) với dòng sự cố do inverter gây ra, loại dòng này có thể có biên độ hạn chế nhưng chứa nhiều thành phần hài.

Trạm biến áp số: Mô phỏng các giá trị mẫu IEC 61850 được lấy từ mô hình biến dòng (CT) để kiểm tra thuật toán của bộ hợp nhất tín hiệu (merging unit).

Xác thực và Kiểm tra

Các kết quả mô phỏng cần được đối chiếu với thử nghiệm phòng thí nghiệm hoặc đo đạc thực tế. Các thử nghiệm tiêm thứ cấp xác nhận phản ứng của rơ le, trong khi thử nghiệm tiêm sơ cấp xác minh hành vi của biến dòng (CT) dưới tải. Các cấu hình kiểm thử tích hợp thiết bị thực (hardware-in-the-loop) kết hợp rơ le thật với tín hiệu biến dòng được mô phỏng nhằm kiểm tra toàn diện.

Việc duy trì sự phù hợp giữa các mô hình mô phỏng và đặc tính thực tế của biến dòng (CT) đòi hỏi phải cập nhật định kỳ dựa trên báo cáo thử nghiệm mới nhất và dữ liệu giám sát tình trạng.

Danh sách kiểm tra kỹ sư

• Thu thập các thông số chính xác của biến dòng (CT) như đường cong kích từ, tỷ số, tải và giá trị điện trở.
• Chọn các công cụ mô phỏng có khả năng mô hình hóa từ hóa phi tuyến.
• Xác định các dòng sự cố và tải trọng trong trường hợp xấu nhất để phân tích.
• Kiểm tra xác nhận kết quả theo yêu cầu tiêu chuẩn và thông số kỹ thuật rơ le bảo vệ.
• Tài liệu hóa các giả định, thông số mô hình và tương quan thử nghiệm nhằm mục đích kiểm toán.

Tài nguyên Dữ liệu BIến dòng của Enwei Electric

Enwei Electric cung cấp bảng dữ liệu biến dòng chi tiết, các đường cong kích từ và dữ liệu nhiệt để hỗ trợ các nỗ lực mô phỏng. Khám phá các sản phẩm biến dòng tại https://www.enweielectric.com/products/current-transformers. Việc tích hợp dữ liệu biến dòng với tủ đóng cắt ( https://www.enweielectric.com/products/switchgear) và máy biến áp ( https://www.enweielectric.com/products/transformers) của Enwei Electric đảm bảo mô hình hóa đồng bộ.

Câu hỏi thường gặp về Kỹ thuật Mô phỏng Biến dòng

Tại sao cần mô phỏng biến dòng thay vì chỉ dựa vào dữ liệu nhãn máy?

Mô phỏng ghi nhận được hành vi phi tuyến và các hiệu ứng quá độ, làm rõ nguy cơ bão hòa hoặc hoạt động sai mà dữ liệu nhãn máy đơn thuần không thể dự đoán được.

Dữ liệu nào là thiết yếu để mô hình hóa chính xác biến dòng (CT)?

Các đường cong kích từ, tỷ số, định mức tải, điện trở thứ cấp và giới hạn nhiệt là các thông số đầu vào quan trọng.

Enwei Electric hỗ trợ các đội mô phỏng như thế nào?

Enwei Electric cung cấp dữ liệu chi tiết về biến dòng (CT), tư vấn kỹ thuật và tùy chỉnh sản phẩm để phù hợp với các yêu cầu nghiên cứu bảo vệ.

Kêu gọi hành động: Nâng cao chất lượng mô phỏng CT cùng Enwei Electric

Mô phỏng biến dòng (CT) chính xác giúp bảo vệ hệ thống rơle và tối ưu hiệu suất lưới điện. Hợp tác cùng Enwei Electric để có được dữ liệu CT toàn diện, hỗ trợ kỹ thuật và thiết bị tích hợp. Liên hệ Enwei Electric ngay hôm nay để tăng cường quy trình mô phỏng của bạn.

Ứng dụng dự án

Xem các ví dụ triển khai thực tế và điểm nổi bật trong bộ sưu tập tại các trung tâm sản phẩm của Enwei Electric:

• Giải pháp máy biến áp cho các dự án phân phối và công nghiệp.
• Các dòng thiết bị đóng cắt bao gồm các phòng điều khiển trung áp và hạ áp.
• Dải biến dòng hỗ trợ đo lường chính xác và bảo vệ.
• Trạm biến áp tiền chế tích hợp máy biến áp, thiết bị đóng cắt và tủ điện.