Мухаметгалеева Татьяна Сергеевна, магистрант
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Tatiana S. Mukhametgaleeva, Master’s Degree Student
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Федосов Денис Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой электрических станций, сетей и систем
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Denis S. Fedosov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of Electric Stations, Networks and Systems
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Целью работы является создание упрощенной модели трансформатора тока на основе данных его вольтамперной характеристики. Данная модель применима для исследования работы релейной защиты в переходных режимах, когда не требуется высокой точности, в том числе учета гистерезиса магнитопровода трансформатора тока. Модель разработана в среде MATLAB Simulink с применением элементов библиотек SimPowerSystems и Simscape. В модели используются данные о коэффициенте трансформации и вольтамперной характеристике, снятой при эксплуатационных испытаниях трансформатора тока. В ходе расчетных экспериментов на нелинейном сопротивлении установлено, что для моделирования трансформатора тока можно использовать вольтамперную характеристику не в мгновенных, а в действующих значениях тока и напряжения. Смоделированы режимы с номинальными токами в обмотках трансформатора тока для проверки коэффициента трансформации, режимы с разомкнутой вторичной обмоткой и режимы с насыщением трансформатора тока за счет увеличения вторичной нагрузки, повышения кратности первичного тока и наличия апериодического тока в начальный момент переходного процесса. Установлено, что модель трансформатора тока позволяет корректно имитировать все указанные режимы. Для верификации модели выполнено снятие осциллограмм вторичного тока на реальных трансформаторах тока 10 кВ при известном первичном токе и их сравнение с расчетными осциллограммами на модели. Расхождение между результатами расчетного и натурного экспериментов составило не более 10% в амплитудных значениях, при этом получено качественное совпадение графиков токов на модели и у реального трансформатора тока. Основным преимуществом разработанной модели является то, что для ее задания не требуется информация о сечении магнитопровода, длине силовой линии, марке стали и числах витков обмоток трансформатора тока.
We develop a simplified model of a current transformer based on its current-voltage characteristic. This model is applicable for studying relay protection operation in transient conditions when no high accuracy or consideration of current transformer magnet core hysteresis is required. The model was developed in MATLAB Simulink using elements of the SimPowerSystems and Simscape libraries. The model uses the transformation ratio and current-voltage characteristic obtained during operational tests of a current transformer. Calculation experiments with non-linear resistance found that a currentvoltage characteristic of voltage and current values can be used to model a current transformer, rather than instantaneous values. The following conditions were simulated: for nominal currents in current transformer windings to check the transformation ratio; for opened secondary winding; with current transformer saturation by increasing secondary loading; increasing the primary current ratio and presence of aperiodic current at the start of the transition process. It was found that the developed current transformer model allows for a correct imitation of all the above conditions. To verify the model, secondary current oscillograms were obtained using real current transformers 10 kV at known primary current, which were compared with nominal oscillograms in the model. The discrepancy between the results of calculational and real experiments was no more than 10% in amplitude values, with high-quality matching obtained for current charts in the model and real current transformers. A significant advantage of the developed model is that its setting requires no information on magnet core cross-section, power line length, steel grade, and the number of current transformer winding turns.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.