DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.01.047

УДК 621.314.2.015.08

МОДЕЛЮВАННЯ ТА МІНІМІЗАЦІЯ ПОХИБОК ВИСОКОВОЛЬТНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ (За оглядом закордонних публікацій)

Автори
М.Ф. Сопель, докт.техн.наук, В.І. Паньків, Є.М. Танкевич, докт.техн.наук, В.В. Гречко
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Представлено опис та результати аналізу основних характеристик та особливостей нових сучасних математичних моделей трансформаторів струму високовольтних електричних мереж за кордоном. Досліджено основні причини насичення магнітних систем трансформаторів струму і спотворення їхніх вторинних струмів, а також найбільш досконалі на сьогодні методи і способи зменшення похибок трансформаторів струму за таких робочих умов. На основі проведеного аналізу найбільш придатною для комп’ютерного моделювання при проектуванні, налаштуванні та оцінюванні продуктивності пристроїв і систем керування та захисту електричних мереж визнана математична модель трансформатора струму, побудована на феноменологічній теорії Прейзаха. Бібл. 31, рис. 1.

Ключові слова: трансформатор струму, залишкова індукція, насичення, гістерезис, математична модель, похибка, корекція.

Надійшла                         26.08.2015
Остаточний варіант       02.11.2015
Підписано до друку       29.01.2016

УДК 621.314.2.015.08

МОДЕЛИРОВАНИЕ И МИНИМИЗАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ МАГНИТНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Авторы
М.Ф. Сопель, докт.техн.наук, В.И. Панькив, Е.Н. Танкевич, докт.техн.наук, В.В. Гречко
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина,
e-mail: This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it

Представлены результаты поиска и описание основных характеристик и особенностей новых современных математических моделей трансформаторов тока высоковольтных электрических сетей. Выявлены основные причины насыщения магнитных систем трансформаторов тока и искажения их вторичных токов, а также наиболее совершенные на сегодняшний день методы и способы уменьшения погрешностей трансформаторов тока в рабочих условиях. Цель исследования – обоснованный выбор математической модели трансформаторов тока, наиболее подходящей для их компьютерного моделирования при проектировании, настройке и оценке производительности устройств и систем защиты электрических сетей. Библ. 31, рис. 1.

Ключевые слова: трансформатор тока, остаточная индукция, насыщение, математическая модель, погрешность, коррекция.

Поступила                               26.08.2015
Окончательный вариант     02.11.2015
Подписано в печать             29.01.2016

Література

1. Ajaei F.B, Sanaye-Pasand M., Davarpanah M. Compensation of the current-transformer saturation effects for digital relays // IEEE Transaction on power delivery. – 2011. – Vol. 26. – No 4. – Pp. 2531-2540. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2011.2161622
2. Al-Abbas N.H. Efficient proposed solutions for current transformers saturation effects on overcurrent relays operations in distribution systems // Proceedings of 44th International Universities power engineering conference (UPEC), 1-4 Sept., 2009, Glasgow. – 2009. – Pp. 1-6.
3. Annakkage U.D., McLaren P.G., Jayasinghe R.P., Parker A.D. A current transformer model based on the Jiles-Atherton theory of ferromagnetic hysteresis // IEEE Transaction on power delivery. – 2000. – Vol. 15. – No 1. – Pp. 57-61. DOI: https://doi.org/10.1109/61.847229
4. Benabou A., Clene S., Piriou F. Comparison of Preisach and Jiles-Atherton models to take into account hysteresis phenomenon for finite element analysis // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2003. – Vol. 261. – No 1-2. – Pp. 139-160. DOI: https://doi.org/10.1016/S0304-8853(02)01463-4
5. Bruce R.G., Wright A. Remanent flux in current-transformer cores // IET Proceefings of the Institution of electrical engineers. – 1966. – Vol. 113. – No 5. – Pp. 915-920.
6. Chan J.H., Vladimirescu A., Gao X.-C. Nonlinear transformer model for circuit simulation // IEEE Transactions on computer-aided design. – 1991. – Vol. 10. – No 4. – Pp. 476-482.
7. Conner E.E., Greb R.G., Wentz E.C. Control of residual flux in current transformers // IEEE Transaction on power apparatus and systems. – 1973. – Vol. PAS-92. – No 4. – Pp. 1266-1233. DOI: https://doi.org/10.1109/TPAS.1973.293804
8. Damnjanovic A., Islam A., Domijan A. Harmonic domain modeling of transformer nonlinear characteristic with piece-wise approximation // 14th International conference on harmonics and quality of power (ICHQP), 26-29 Sept., 2010, Bergamo. – 2010. – Pp. 1-6.
9. Guerra F., Das C.F., Mota W.S. Current transformer model // IEEE Transaction on power delivery. – 2007. – Vol. 22. – No 1. – Pp. 187-194. DOI:  https://doi.org/10.1109/TPWRD.2006.887092
10. Henze O., Rucker W.M. Identification procedures of Preisach model // IEEE Transactions on magnetics. – 2002. – Vol. 38. – No 2. – Pp. 833-836. DOI: https://doi.org/10.1109/20.996215
11. Hong Y.-Y., Wei D.-W. Compensation of distorted secondary current caused by saturation and remanence in a current transformer // IEEE Transaction on power delivery. – 2010. – Vol. 25. – No 1. – Pp. 47-54. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2009.2034820
12. IEEE Guide for the application of current transformers used for protective relaying purposes: IEEE C37.110-1996. – N-Y.: The Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1996. – 59 p.
13. Kang Y.C., Kang S.H., Park J.K. Development and hardware implementation of a compensating algorithm for the secondary current of current transformers // IEE Proceedings on electric power applications. – 1996. – Vol. 143. – No 1. – Pp. 41-49. DOI:  https://doi.org/10.1049/ip-epa:19960040
14. Khorashadi-Zaden H., Sanaye-Pasand M. Correction of saturated current transformers secondary current using ANNs // IEEE Transaction on power delivery. – 2006. – Vol. 21. – No 1. – Pp. 73-79. DOI:  https://doi.org/10.1109/TPWRD.2005.858799
15. Kuczmann M. Dynamic Preisach hysteresis model // Journal of advanced research in physics. – 2010. – Vol. 1. – No 1. – Pp. 1-5.
16. Liu S.-T., Huang S.-R., Chen H.-W. Using TACS functions within EMTP to set up current-transformer model based on the Jiles-Atherton theory of ferromagnetic hysteresis // IEEE Transaction on power delivery. – 2007. – Vol. 22. – No 4. – Pp. 2222-2227. DOI:  https://doi.org/10.1109/TPWRD.2007.905809
17. Locci N., Muscas C. A digital compensation method for improving current transformer accuracy // IEEE Transaction on power delivery. – 2000. – Vol. 15. – No 4. – Pp. 1104-1109. DOI: https://doi.org/10.1109/61.891489
18. Locci N., Muscas C. Hysteresis and eddy currents compensation in current transformer // IEEE Transaction on power delivery. – 2001. – Vol. 16. – No 2. – Pp. 154-159. DOI:  https://doi.org/10.1109/61.915475
19. Naghizadeh R.-A., Vahidi B., Hosseinian S.H. Parameter identification of Jiles-Atherton model using SFLA // Computation and mathematics in electrical and electronic engineering. – 2012. – Vol. 31. – No 4. – Pp. 1293-1309.
20. Pan J., Vu K., Hu Y. An efficient compensation algorithm for current transformer saturation effects // IEEE Transaction on power delivery. – 2004. – Vol. 19. – No 4. – Pp. 1623-1628. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2004.835273
21. Rezaei-Zare A., Iravany R., Sanaye-Pasand M. An accurate current transformer model based on Preisach theory for the analysis of electromagnetic transients // IEEE Transaction on power delivery. – 2008. – Vol. 23. – No 1. – Pp. 233-242. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2007.905416
22. Smith T., Hunt R. Current transformer saturation effects on coordinating interval // IEEE Transactions on industry applications. – 2013. – Vol. 49. – No 2. – Pp. 825-831. DOI: https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2243397
23. Stachel P., Schegner P. Detection and correction of current transformer saturation effects in secondary current signals // IEEE Power & energy society general meeting PES`09., 26-30 July 2009, Calgary. – 2009. – Pp. 1-6.
24. Stognii B.S., Selehman N.A., Tankevych Ye.N. A mathematical model of electromagnetic processes in the current transformers and determining its characteristics // Tekhnicheskaia Elektrodynamika. – 1993. – No 2. – Pp. 58-61.
25. Stognii B.S., Selehman N.A., Tankevych Ye.N. Digital restoration of the output of high-voltage measurement current transformers // Tekhnicheskaia Elektrodіnamika. – 1993. – No 5. – Pp. 64-67.
26. The effects of EHV relaying of fault and switching generated transients / Working group 04 of study committee № 34. Protection // La conference international des grands reseaux electrique, Cigre session 30 aug. – 7 sept., 1978. – Pp. 1-15.
27. Tziouvaras D.A., McLaren P., Alexander G. Mathematical models for current, voltage and coulping capacitor voltage transformers // IEEE Transaction on power delivery. – 2000. – Vol. 15. – No 1. – Pp. 62-72. DOI:  https://doi.org/10.1109/61.847230
28. Wiszniewski A., Rebizant W., Schiel L. Correction of current transformer transient performance // IEEE Transaction on power delivery. – 2008. – Vol. 23. – No 2. – Pp. 624-632. DOI:  https://doi.org/10.1109/TPWRD.2008.915832
29. Yu C.-S. Detection and correction of saturated current transformer measurements using decaying DC components // IEEE Transaction on power delivery. – 2010. – Vol. 25. – No 3. – Pp. 1340-1347.
30. Yu D.C., Cummins J.C., Wang Z. Correction of current transformer distorted secondary currents due to saturation using artificial neural networks // IEEE Transaction on power delivery. – 2001. – Vol. 16. – No 2. – Pp. 189-194.
31. Zhang D., Chen J.C., Phung T. Study on transient and frequency response of current transformer using Jiles-Atherton model // 2013 IEEE TENCON Spring conference, 17-19 April, 2013, Sydney. – 2013. – Pp. 257-261. DOI: https://doi.org/10.1109/61.915481

PDF