RU2644406C1 - Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode - Google Patents

Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode Download PDF

Info

Publication number
RU2644406C1
RU2644406C1 RU2016145188A RU2016145188A RU2644406C1 RU 2644406 C1 RU2644406 C1 RU 2644406C1 RU 2016145188 A RU2016145188 A RU 2016145188A RU 2016145188 A RU2016145188 A RU 2016145188A RU 2644406 C1 RU2644406 C1 RU 2644406C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
inputs
short
current transformer
converted
Prior art date
Application number
RU2016145188A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Дмитриевич Рыбалкин
Алексей Александрович Шурупов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА"
Priority to RU2016145188A priority Critical patent/RU2644406C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2644406C1 publication Critical patent/RU2644406C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/42—Circuits specially adapted for the purpose of modifying, or compensating for, electric characteristics of transformers, reactors, or choke coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/20—Instruments transformers
    • H01F38/22—Instruments transformers for single phase ac
    • H01F38/28—Current transformers

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method of reduced primary current recovery of a current transformer in transient mode consists in the fact that secondary current of the current transformer is converted into the voltage proportional to it in a real time in an analogue form, which is then converted into a digital code, which is supplied to the input of a SC current parameter calculation unit. Then it is again converted into the analogue signal, which is supplied to the input of the power amplifier, whose output is the output. The voltage in a real time in an analogue form is supplied to the inputs of the constant time-delay units, the number of which is one less than the number of parameters of the short-circuit current. Then, to the inputs of analogue-to-digital converters, the signal from which is fed to the inputs of the SC current parameter calculation unit, from the values of the signals at the inputs of the SC current parameter calculation unit a vector of the measurement results of the secondary current is formed at different time intervals, spaced apart by the amount of the sampling interval (Δt), which is substituted into the system of equations as the right-hand side of this system describing the transient process in the power system and the solution of which is an analytic expression describing the short-circuit current, which is reduced.
EFFECT: reducing the error of recovery of the reduced primary current of the current transformer in the transient mode, facilitating the solution stability of the problem of the reduced primary current recovery and providing the possibility of the reduced primary current recovery of the current transformer in real time.
1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, предназначено для измерения тока в переходных и установившихся режимах электроэнергетических систем и может быть использовано в релейной защите.The invention relates to electrical engineering and the electric power industry, is intended for measuring current in transient and steady-state modes of electric power systems, and can be used in relay protection.

В идеале вторичный ток трансформатора тока (i2идеал(t)) должен быть равен первичному току, разделенному на величину коэффициента трансформации этого трансформатора (приведенный первичный ток-

Figure 00000001
). С учетом того, что коэффициент трансформации равен
Figure 00000002
, окончательно получим:
Figure 00000003
Ideally, the secondary current of the current transformer (i 2ideal (t)) should be equal to the primary current divided by the value of the transformation coefficient of this transformer (reduced primary current
Figure 00000001
) Given that the transformation ratio is equal to
Figure 00000002
, we finally get:
Figure 00000003

На практике ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока (далее, ТТ) i2(t), может существенно отличаться от i2идеал(t). В зависимости от сочетания условий погрешность трансформации может достигать и 100%. Для снижения величины этой погрешности применяются способы:In practice, the current flowing through the secondary winding of the current transformer (hereinafter, CT) i 2 (t) can differ significantly from i 2 ideal (t). Depending on the combination of conditions, the transformation error can reach 100%. To reduce the magnitude of this error, methods are used:

- Способ компенсации погрешности трансформатора тока (SU 633085 А1, опубликовано 15.11.1978; RU 94011547 A1, опубликовано 20.04.1996);- A method of compensating for the error of the current transformer (SU 633085 A1, published 11/15/1978; RU 94011547 A1, published 04/20/1996);

- Способ восстановления периодической составляющей первичного тока трансформатора тока (Кужеков С.Л., Дегтярев А.А. О восстановлении периодической составляющей первичного тока в переходном режиме. Известия ВУЗов. Электромеханика. №3. 2011 г. С. 29-31).- A method of restoring the periodic component of the primary current of a current transformer (Kuzhekov S.L., Degtyarev A.A. On restoring the periodic component of the primary current in transition mode. News of the Universities. Electromechanics. No. 3. 2011, pp. 29-31).

Наиболее сложные условия для трансформатора тока возникают в переходном режиме, когда по первичной обмотке протекает ток короткого замыкания (далее, КЗ). Экспоненциальная составляющая в токе КЗ приводит к однополярному увеличению индукции в магнитопроводе, в результате чего возникает насыщение ТТ, что ведет к значительным погрешностям во вторичном токе.The most difficult conditions for a current transformer arise in transition mode, when a short circuit current (hereinafter, short circuit) flows through the primary winding. The exponential component in the short-circuit current leads to a unipolar increase in induction in the magnetic circuit, as a result of which CT saturation occurs, which leads to significant errors in the secondary current.

Известно «Устройство для компенсации погрешности трансформатора тока» (RU 94011547 A1, опубликовано 20.04.1996), реализующее способ восстановления формы кривой тока, особенно в первый период после короткого замыкания, содержащее преобразователь ток/напряжение, к которому подключен блок компенсации погрешности, состоящий из последовательно соединенных интегросумматора, нелинейного элемента и сумматора, модель трансформатора тока, состоящая из последовательно соединенных сумматора, интегросумматора, нелинейного элемента, инвертора; компаратор, усилитель, устройство выборки и хранения, при этом вход модели трансформатора тока соединен с выходом блока компенсации, а ее выход и выход преобразователя ток/напряжение соединены со входами компаратора, выход последнего через усилитель подключен к нелинейным элементам блока компенсации и модели трансформатора тока, а также к управляющему электроду устройства выборки и хранения, вход которого соединен с выходом блока компенсации.It is known "Device for compensating the error of the current transformer" (RU 94011547 A1, published 04/20/1996), which implements a method of restoring the shape of the current curve, especially in the first period after a short circuit, containing a current / voltage converter to which an error compensation unit is connected, consisting of serially connected integrosummer, nonlinear element and adder, current transformer model consisting of serially connected adder, integrosumator, nonlinear element, inverter; a comparator, amplifier, sampling and storage device, while the input of the current transformer model is connected to the output of the compensation unit, and its output and the current / voltage converter output are connected to the comparator inputs, the output of the latter through the amplifier is connected to nonlinear elements of the compensation unit and the current transformer model, as well as to the control electrode of the sampling and storage device, the input of which is connected to the output of the compensation unit.

Недостатком известного аналога является большая погрешность измерения тока в режиме глубокого насыщения трансформатора тока в переходных режимах, связанная с различием характеристик самого трансформатора тока и его модели.A disadvantage of the known analogue is the large error in measuring current in the deep saturation mode of the current transformer in transient conditions, due to the difference in the characteristics of the current transformer and its model.

Известно устройство для компенсации погрешности трансформатора тока (RU 2449296 C1, опубликовано 27.04.2012), содержащее трансформатор тока, измерительный шунт, блок добавочного напряжения, интегратор с суммирующим элементом на входе, первый вход которого подключен к измерительному шунту, а второй вход подключен ко вторичной обмотке трансформатора тока; двухполярный релейный орган, подключенный к выходу интегратора; детектор разнополярности сигналов, первый вход которого подключен параллельно измерительному шунту, а второй вход подключен к выходу интегратора; элемент логического «И» с инверсией по выходу, входы которого подключены к выходам релейного органа и детектора разнополярности сигналов, а выходной сигнал управляет блоком добавочного напряжения, включенного последовательно в цепь трансформатора тока и измерительного шунта.A device for compensating the error of a current transformer (RU 2449296 C1, published April 27, 2012), comprising a current transformer, a measuring shunt, an additional voltage unit, an integrator with a summing element at the input, the first input of which is connected to the measuring shunt, and the second input is connected to the secondary current transformer winding; bipolar relay body connected to the output of the integrator; a detector of opposite polarity of signals, the first input of which is connected in parallel with the measuring shunt, and the second input is connected to the output of the integrator; logical “I” element with output inversion, the inputs of which are connected to the outputs of the relay organ and the detector of different polarity of the signals, and the output signal controls the additional voltage block connected in series with the current transformer and the measuring shunt.

Известное устройство позволяет решить проблему насыщения ТТ при передаче тока КЗ с экспоненциальной составляющей. Нерешенной в данном случае остается проблема насыщения ТТ на первом периоде тока КЗ. Однако данная проблема решается выбором таких параметров ТТ, которые обеспечивают передачу без насыщения только первого периода, а не всего тока КЗ с максимальной расчетной экспоненциальной составляющей. Следует отметить, что при невозможности выполнения данного условия устройство все же обеспечивает значительное уменьшение числа периодов вторичного тока, искаженных вследствие насыщения ТТ.The known device allows to solve the problem of CT saturation during the transfer of short-circuit current with an exponential component. Unresolved in this case remains the problem of CT saturation in the first short-circuit current period. However, this problem is solved by the choice of CT parameters that ensure the transmission without saturation of only the first period, and not the entire short-circuit current with a maximum calculated exponential component. It should be noted that if it is impossible to fulfill this condition, the device still provides a significant reduction in the number of secondary current periods distorted due to CT saturation.

Недостатком приведенного устройства является принципиальная невозможность обеспечить правильную работу ТТ на всех периодах протекания тока КЗ.The disadvantage of this device is the fundamental inability to ensure the correct operation of the current transformer at all periods of the short-circuit current flow.

Оба описанных выше устройства работают по способу компенсации погрешности трансформатора тока.Both of the above devices work by the method of compensating for the error of the current transformer.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип к предлагаемому изобретению, является «Способ восстановления периодической составляющей первичного тока трансформатора тока в переходном режиме» (Кужеков С.Л., Дегтярёв А.А. О восстановлении периодической составляющей первичного тока в переходном режиме. Известия ВУЗов. Электромеханика. №3. 2011 г. С. 29-31).The closest technical solution, taken as a prototype to the proposed invention, is the "Method of restoring the periodic component of the primary current of the current transformer in transition mode" (Kuzhekov SL, Degtyarev AA About restoring the periodic component of the primary current in transition mode. Electromechanics. No. 3. 2011. S. 29-31).

Поставленная задача в части способа решается, а технический результат достигается тем, что аналитически вычисляются формулы, описывающие вторичный ток и ток намагничивания с учетом кривой намагничивания, по этим формулам восстанавливается периодическая составляющая первичного тока трансформатора тока в переходном режиме.The problem in view of the method is solved, and the technical result is achieved by analytically calculating formulas describing the secondary current and magnetization current taking into account the magnetization curve, using these formulas, the periodic component of the primary current of the current transformer in the transition mode is restored.

В частности, в (Кужеков С.Л., Дегтярёв А.А. О восстановлении периодической составляющей первичного тока в переходном режиме. Известия ВУЗов. Электромеханика. №3. 2011 г. с. 29-31) для случая аппроксимации кривой намагничивания по методу спрямленной характеристики (СХН) приведено аналитическое выражение для вычисления i2(t) и i0(t).In particular, in (Kuzhekov S.L., Degtyarev A.A. On the restoration of the periodic component of the primary current in transient mode. News of Universities. Electromechanics. No. 3, 2011, pp. 29-31) for the case of approximation of the magnetization curve by the method rectified characteristic (CXN) provides an analytical expression for calculating i 2 (t) and i 0 (t).

Основной недостаток этого способа в том, что при определении i0(t) по кривой намагничивания возникает погрешность определения i0(t), связанная в основном с тем, что используется типовая кривая намагничивания, а так же погрешность замены гладкой кривой намагничивания отрезками прямых линий (Подгорный Э.В., Хлебников С.Л., Моделирование и расчеты переходных режимов в цепях релейной защиты. М., - Энергия. 1974 г.).The main disadvantage of this method is that when determining i 0 (t) from the magnetization curve, an error in the determination of i 0 (t) arises, mainly due to the fact that a typical magnetization curve is used, as well as the error of replacing a smooth magnetization curve by straight line segments (Podgorny E.V., Khlebnikov S.L., Modeling and calculations of transient modes in relay protection circuits. M., - Energy. 1974).

Кривая намагничивания каждого ТТ может существенно отличаться от типовой, что приводит к возникновению погрешности в восстановленном токе

Figure 00000001
, превышающей допустимую. Все это существенно ограничивает область применения этого метода на практике. Как указано в (Кужеков С.Л., Дегтярёв А.А. О восстановлении периодической составляющей первичного тока в переходном режиме. Известия ВУЗов. Электромеханика. №3. 2011 г. С. 29-31) самими авторами, данный способ имеет ряд недостатков и ограничений, в частности сигнал на выходе появляется с задержкой не менее 5 мс, а так же этот способ не может быть применим для ТТ, включенных по дифференциальной схеме.The magnetization curve of each CT can significantly differ from the typical one, which leads to an error in the restored current
Figure 00000001
exceeding permissible. All this significantly limits the scope of this method in practice. As indicated in (Kuzhekov SL, Degtyarev AA On the restoration of the periodic component of the primary current in transient mode. News of universities. Electromechanics. No. 3. 2011. P. 29-31) by the authors themselves, this method has several disadvantages and limitations, in particular, the output signal appears with a delay of at least 5 ms, and also this method cannot be applied to CTs included in the differential circuit.

Технический результат заявляемого способа заключается в снижении погрешности восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в переходном режиме, облегчении устойчивости решения задачи восстановления приведенного первичного тока и обеспечении возможности восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в реальном времени.The technical result of the proposed method is to reduce the error in the restoration of the reduced primary current of the current transformer in transition mode, to facilitate the stability of the solution to the problem of restoring the reduced primary current, and to enable the restoration of the reduced primary current of the current transformer in real time.

Технический результат заявляемого способа достигается тем, что в способе восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в переходном режиме, заключающемся в том, что вторичный ток трансформатора тока преобразуют в пропорциональное ему напряжение в реальном времени в аналоговой форме, которое затем преобразуется в цифровой код, который подают на вход блока расчета параметров тока короткого замыкания, а затем вновь преобразуют в аналоговый сигнал, который подают на вход усилителя мощности, выход которого и является выходом, напряжение в реальном времени в аналоговой форме, подают на входы блоков постоянного запаздывания, количество которых на единицу меньше числа параметров тока короткого замыкания, а затем на входы аналого-цифровых преобразователей, сигнал с которых подан на входы блока расчета параметров тока короткого замыкания, из значений сигналов на входах блока расчета параметров тока короткого замыкания формируют вектор результатов измерений вторичного тока в различные моменты времени, отстоящие друг от друга на величину шага дискретизации (Δt), который подставляют в систему уравнений в качестве правой части этой системы, описывающей переходной процесс в энергосистеме и решением которой является аналитическое выражение, описывающее ток короткого замыкания, который в свою очередь является приведенным.The technical result of the proposed method is achieved by the fact that in the method of restoring the reduced primary current of the current transformer in transient mode, namely, the secondary current of the current transformer is converted into a proportional voltage in real time in analog form, which is then converted into a digital code, which is supplied at the input of the unit for calculating the parameters of the short circuit current, and then again converted into an analog signal, which is fed to the input of the power amplifier, the output of which is the output In the same mode, real-time voltage in analog form is applied to the inputs of constant delay units, the number of which is one less than the number of short circuit current parameters, and then to the inputs of analog-to-digital converters, the signal from which is fed to the inputs of the short circuit current calculation unit, from the values of the signals at the inputs of the block for calculating the parameters of the short circuit current, a vector of the secondary current measurement results is formed at various time instants that are spaced apart by the value of the sampling step (Δt), which is substituted into the system of equations as the right-hand side of this system, which describes the transient process in the power system and whose solution is an analytical expression describing the short-circuit current, which in turn is reduced.

Вторичный ток ТТ преобразуется в напряжение, величина которого пропорциональна вторичному току и подается на входы нескольких блоков постоянного запаздывания (БПЗ), причем первый БПЗ задерживает сигнал на время, равное шагу дискретизации (Δt), а второй на время в два раза больше, то есть 2Δt, третий на время 3Δt и так далее. Последний БПЗ задерживает сигнал на время равное (n-1)Δt. Эти (n-1) сигналов плюс сигнал, пропорциональный вторичному току трансформатора тока, то есть n-сигналов одновременно подаются на входы блока решения системы уравнений, в котором из них формируется вектор правой части уравнений, связывающих между собой n замеров вторичного тока ТТ и параметры, полностью характеризующие переходной ток КЗ. Возможность технической реализации такого блока показана, в частности в (Преснухин Л.Н. Основы теории и проектирования вычислительных приборов и машин управления. Москва, 1970, стр. 625).The secondary current of the CT is converted to a voltage whose value is proportional to the secondary current and is supplied to the inputs of several constant delay units (BPS), the first BPS holding the signal by a time equal to the sampling step (Δt), and the second by a factor of two, i.e. 2Δt, the third at a time of 3Δt and so on. The last BPZ delays the signal for a time equal to (n-1) Δt. These (n-1) signals plus a signal proportional to the secondary current of the current transformer, that is, n-signals are simultaneously fed to the inputs of the solution block of the system of equations, in which they form the vector of the right side of the equations connecting n measurements of the secondary current of the CT and the parameters fully characterizing the transient short-circuit current. The possibility of the technical implementation of such a block is shown, in particular, in (Presnukhin L.N. Fundamentals of the theory and design of computing devices and control machines. Moscow, 1970, p. 625).

Заявляемый способ свободен от недостатка в прототипе, так как при восстановлении приведенного первичного тока кривая намагничивания не используется.The inventive method is free from the disadvantage of the prototype, since when restoring the reduced primary current, the magnetization curve is not used.

На чертеже приведена схема, поясняющая последовательность действий для реализации заявляемого способа.The drawing shows a diagram explaining the sequence of steps for implementing the proposed method.

На практике при моделировании тока КЗ широко используются схемы замещения, содержащие только активные и индуктивные сопротивления.In practice, in the simulation of short-circuit current, equivalent circuits containing only active and inductive resistances are widely used.

В этом случае ток КЗ полностью характеризуют следующие параметры; амплитуда вынужденной составляющей тока КЗ (I1mах), фаза вынужденной составляющей тока КЗ (ϕ) и постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ (T1). После определения этих трех параметров они подставляются в известную формулу для расчета тока

Figure 00000004
In this case, the short circuit current is fully characterized by the following parameters; the amplitude of the forced short-circuit current component (I 1max ), the phase of the forced short-circuit current component (ϕ) and the decay time constant of the aperiodic short-circuit current component (T 1 ). After determining these three parameters, they are substituted into the well-known formula for calculating the current
Figure 00000004

Приведенный первичный ток КЗ вычисляют по формуле

Figure 00000005
The reduced primary short-circuit current is calculated by the formula
Figure 00000005

Замеры производятся на интервале времени, когда погрешность работы ТТ не превышает заданную (до колена перелома кривой намагничивания). Затем результаты этих замеров подставляем в уравнения тока короткого замыкания и получаем систему уравнений. Тогда записываем систему (3) из трех уравнений, а именно:Measurements are taken on the time interval when the accuracy of the CT does not exceed the specified (to the knee fracture of the magnetization curve). Then we substitute the results of these measurements into the equations of the short circuit current and obtain a system of equations. Then we write system (3) of three equations, namely:

Figure 00000006
Figure 00000006

Времена связаны между собой соотношениями t2=t3-Δt, a t1=t3-2Δt.Times are interconnected by the relations t 2 = t 3 -Δt, at 1 = t 3 -2Δt.

В итоге имеем систему из трех трансцендентных уравнений, решая которую численным методом определим Im, T1, ϕ.As a result, we have a system of three transcendental equations, solving which we will determine I m , T 1 , ϕ by a numerical method.

Для определения этих величин достаточно иметь всего 3 замера тока в момент времени t3. Сделать эти замеры необходимо до момента насыщения ТТ, но это достижимо, так как время насыщения 3-5 мс, а шаг дискретизации при производстве 24 замеров за период равен 0,833 мс. То есть за 5 мс можно успеть произвести 6 замеров, что вполне достаточно для рассматриваемого случая.To determine these values, it is enough to have only 3 current measurements at time t 3 . It is necessary to make these measurements until the TT is saturated, but this is achievable, since the saturation time is 3-5 ms, and the sampling step in 24 measurements per period is 0.833 ms. That is, in 5 ms you can manage to make 6 measurements, which is quite enough for the case under consideration.

Решая систему уравнений (3), вычисляют амплитуду и фазу вынужденной составляющей тока короткого замыкания, а так же постоянную времени затухания апериодической составляющей.Solving the system of equations (3), the amplitude and phase of the forced component of the short circuit current are calculated, as well as the decay time constant of the aperiodic component.

Подставляя последние в формулу:Substituting the latter into the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

вычисляют значение тока короткого замыкания для любого заданного момента времени большего чем t3.calculate the value of the short circuit current for any given point in time greater than t 3 .

При наличии в схеме замещения кроме активных и индуктивных элементов еще и емкостных элементов количество параметров, описывающих переходный ток КЗ, возрастет, причем количество параметров будет зависеть от соотношений между величинами индуктивных и емкостных элементов, что математически выражается в форме корней характеристического уравнения, действительные корни или комплексные.If there are capacitive elements in the equivalent circuit, in addition to active and inductive elements, the number of parameters describing the transient short-circuit current will increase, and the number of parameters will depend on the ratios between the values of inductive and capacitive elements, which is mathematically expressed in the form of the roots of the characteristic equation, the real roots or complex.

При наличии в схеме замещения кроме активных, индуктивных элементов и емкостных элементов еще и линий электропередач сверхвысокого напряжения количество параметров, формула для расчета тока КЗ (ниже обозначено f(t)) при приложении возмущающей силы g (t) (т.е. источника напряжения или тока) вида незатухающей синусоиды промышленной частоты ωн с начальным углом ϕIf, in addition to active, inductive elements and capacitive elements, there are also extra-high voltage power lines in the equivalent circuit, the number of parameters, the formula for calculating the short-circuit current (f (t) is indicated below) when a disturbing force g (t) is applied (i.e., a voltage source or current) of the type of undamped sinusoid of industrial frequency ω n with an initial angle ϕ

g(t)=GM sin(ωнt+ϕ)g (t) = G M sin (ω н t + ϕ)

исходной является формула включения операционного исчисления (С.Б. Лосев, А.Б. Чернин. Расчет электромагнитных переходных процессов для релейной защиты на линиях большой протяженности. Москва, Энергия. 1972, стр. 7).the initial formula is the inclusion of operational calculus (SB Losev, AB Chernin. The calculation of electromagnetic transients for relay protection on long lines. Moscow, Energy. 1972, p. 7).

При этом имеем:Moreover, we have:

Figure 00000008
Figure 00000008

В (5) первый член правой части представляет собой принужденную составляющую ƒприн(t), второй член - сумму свободных апериодических составляющих ∑ƒап(t), а третий член - сумму свободных периодических составляющих ∑ƒпер(t).In (5), the first term on the right-hand side is the constrained component ƒ prin (t), the second term is the sum of free aperiodic components ∑ƒ ap (t), and the third term is the sum of free periodic components ∑ƒ per (t).

Далее приняты обозначения Н∑(jωн) - входное сопротивление Z∑(jωн) схемы в случае приложения источника напряжения [g(t)=u(t); ƒ(t)=i(t),] или входная проводимость Y∑(jωн) - в случае приложения источника тока [g(t)=i(t); ƒ(t)=u(t)];The following notation is used: Н ∑ (jω н ) - input resistance Z ∑ (jω н ) of the circuit in the case of applying a voltage source [g (t) = u (t); ƒ (t) = i (t),] or the input conductivity Y ∑ (jω н ) - in the case of applying a current source [g (t) = i (t); ƒ (t) = u (t)];

pas=-δas - отрицательный действительный нуль функции H∑(р);p as = -δ as is the negative real zero of the function H ∑ (p);

pas=-δs+jωs - комплексный нуль функции H∑(р);p as = -δ s + jω s is the complex zero of the function H ∑ (p);

H'∑(-δas), H'∑(ps) - производные функции H∑(р) при р=pas и р=ps;H ' ∑ (-δ as ), H' ∑ (p s ) are the derivatives of the function H ∑ (p) for p = p as and p = ps;

Figure 00000009
Figure 00000010
;
Figure 00000011
Figure 00000009
Figure 00000010
;
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Для однозначного определения параметров, описывающих переходной процесс в энергосистеме, необходимо составить такое количество уравнений, которое равно количеству параметров энергосистемы, однозначно определяющих первичный ток, протекающий по первичной обмотке трансформатора тока.To unambiguously determine the parameters that describe the transient process in the power system, it is necessary to draw up such a number of equations that is equal to the number of power system parameters that uniquely determine the primary current flowing through the primary winding of the current transformer.

В ряде случаев для упрощения представляется возможным производить расчет при пренебрежении влиянием малых активных сопротивлений схемы на амплитуду и фазу отдельных составляющих в (5). Указанные активные сопротивления учитываются только для определения коэффициентов затухания свободных составляющих (С.Б. Лосев, А.Б. Чернин. Расчет электромагнитных переходных процессов для релейной защиты на линиях большой протяженности. Москва, Энергия. 1972, стр. 8).In a number of cases, for simplification, it seems possible to carry out a calculation while neglecting the influence of small active resistances of the circuit on the amplitude and phase of the individual components in (5). The indicated active resistances are taken into account only for determining the attenuation coefficients of free components (SB Losev, AB Chernin. Calculation of electromagnetic transients for relay protection on long lines. Moscow, Energia. 1972, p. 8).

Таким образом, произведя некоторое количество замеров (n), количество которых ограничено временем достаточно точной трансформации, можно записать систему, состоящую из n-уравнений. Это, в свою очередь, позволит определить n-параметров, характеризующих ток КЗ.Thus, having made a certain number of measurements (n), the number of which is limited by the time of sufficiently accurate transformation, we can write down a system consisting of n-equations. This, in turn, will allow us to determine the n-parameters characterizing the short-circuit current.

В этом случае система уравнений (3) может быть расширена до видаIn this case, the system of equations (3) can be expanded to the form

Figure 00000013
Figure 00000013

Как показано выше, с достаточной для практики точностью переходной ток может быть восстановлен при наличии достаточного количества замеров тока на участке идеальной трансформации. Минимальное количество замеров, которое достаточно для восстановления тока, определяется по эквивалентной схеме замещения энергосистемы.As shown above, with sufficient accuracy for practice, the transient current can be restored if there are a sufficient number of current measurements in the area of ideal transformation. The minimum number of measurements that is sufficient to restore current is determined by the equivalent circuit of the power system.

На чертеже приведена графическая иллюстрация последовательности действий, позволяющих реализовать заявляемый способ.The drawing shows a graphical illustration of the sequence of actions to implement the inventive method.

Первичная обмотка ТТ (1) включена в электрическую цепь, ток в которой измеряется. Вторичная обмотка нагружена на активное сопротивление (2), выполняющее функцию шунта. Напряжение с последнего подается на входы блоков постоянного запаздывания (БПЗ) (3), количество которых (n-1). Сигнал с выходов БПЗ подается на входы аналого-цифровых преобразователей (АЦП) (4), количество которых равно n, причем на вход первого АЦП сигнал подан непосредственно с шунта. Все эти n сигналов поданы на входы блока решения системы уравнений (6), в котором и определяются искомые параметры тока КЗ. Эти параметры передаются в блок воспроизведения тока КЗ (6), в котором в реальном времени по аналитическим выражениям вычисляется значение тока КЗ для текущего момента времени. Эти значения заведены на вход цифро-аналогового преобразователя (7), с выхода которого они подаются на вход усилителя мощности (8), на выходе которого формируется приведенный первичный ток трансформатора тока.The primary winding of the CT (1) is included in the electrical circuit in which the current is measured. The secondary winding is loaded with active resistance (2), which performs the function of a shunt. The voltage from the latter is supplied to the inputs of the units of constant delay (BPS) (3), the number of which (n-1). The signal from the outputs of the BPZ is fed to the inputs of analog-to-digital converters (ADCs) (4), the number of which is n, and the signal from the first ADC is supplied directly from the shunt. All these n signals are applied to the inputs of the block for solving the system of equations (6), in which the required short-circuit current parameters are determined. These parameters are transferred to the short-circuit current reproducing unit (6), in which the real-time value of the short-circuit current for the current time moment is calculated using analytical expressions. These values are entered at the input of the digital-to-analog converter (7), from the output of which they are fed to the input of the power amplifier (8), at the output of which a reduced primary current of the current transformer is formed.

Сущность заявляемого способа заключатся в том, что благодаря тому, что для формирования вектора правой части уравнений, описывающих переходной ток КЗ, подведенный к первичной обмотке ТТ, применяются одновременно n сигналов, достигается снижение погрешности восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в переходном режиме, облегчение устойчивости решения задачи восстановления приведенного первичного тока и обеспечение возможности восстановления первичного тока трансформатора тока в реальном времени.The essence of the proposed method lies in the fact that due to the fact that for the formation of the vector of the right side of the equations describing the transient short-circuit current supplied to the primary CT winding, n signals are used simultaneously, the error of recovery of the reduced primary current of the current transformer in the transition mode is reduced, stability is facilitated solving the problem of restoring the reduced primary current and providing the possibility of restoring the primary current of the current transformer in real time.

Практическая апробация способа восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в переходном режиме с учетом основных отличительных признаков в предложенном изобретении показала его работоспособность и новизну.Practical testing of the method for restoring the reduced primary current of a current transformer in transient mode, taking into account the main distinguishing features in the proposed invention, showed its operability and novelty.

Claims (1)

Способ восстановления приведенного первичного тока трансформатора тока в переходном режиме, заключающийся в том, что вторичный ток трансформатора тока преобразуют в пропорциональное ему напряжение в реальном времени в аналоговой форме, которое затем преобразуется в цифровой код, который подают на вход блока расчета параметров тока короткого замыкания, а затем вновь преобразуют в аналоговый сигнал, который подают на вход усилителя мощности, выход которого и является выходом, отличающийся тем, что напряжение в реальном времени в аналоговой форме подают на входы блоков постоянного запаздывания, количество которых на единицу меньше числа параметров тока короткого замыкания, а затем - на входы аналого-цифровых преобразователей, сигнал с которых подан на входы блока расчета параметров тока короткого замыкания, из значений сигналов на входах блока расчета параметров тока короткого замыкания формируют вектор результатов измерений вторичного тока в различные моменты времени, отстоящие друг от друга на величину шага дискретизации (Δt), который подставляют в систему уравнений в качестве правой части этой системы, описывающей переходной процесс в энергосистеме и решением которой является аналитическое выражение, описывающее ток короткого замыкания, который, в свою очередь, является приведенным.A method of restoring the reduced primary current of a current transformer in transient mode, namely, that the secondary current of the current transformer is converted into a proportional voltage in real time in analog form, which is then converted into a digital code that is fed to the input of the short circuit current calculation unit, and then again converted into an analog signal, which is fed to the input of a power amplifier, the output of which is the output, characterized in that the voltage in real time in analog The wave form is fed to the inputs of the blocks of constant delay, the number of which is one less than the number of parameters of the short circuit current, and then to the inputs of analog-to-digital converters, the signal from which is fed to the inputs of the block for calculating the parameters of the short circuit, from the signal values at the inputs of the calculation block short-circuit current parameters form a vector of secondary current measurement results at different time instants, spaced apart by the sampling step (Δt), which is substituted into the system of equations as the right-hand side of this system, which describes the transient process in the power system and whose solution is an analytical expression describing the short-circuit current, which, in turn, is reduced.
RU2016145188A 2016-11-17 2016-11-17 Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode RU2644406C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145188A RU2644406C1 (en) 2016-11-17 2016-11-17 Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016145188A RU2644406C1 (en) 2016-11-17 2016-11-17 Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2644406C1 true RU2644406C1 (en) 2018-02-12

Family

ID=61226692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016145188A RU2644406C1 (en) 2016-11-17 2016-11-17 Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644406C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744110C1 (en) * 2020-06-30 2021-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of current recovery distorted due to saturation of current transformer (its versions)
RU204057U1 (en) * 2020-12-29 2021-05-05 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Device for recovery of reduced primary currents of current transformers connected in a "star" circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU633085A1 (en) * 1976-01-21 1978-11-15 Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Имени Серго Орджоникидзе Device for compensating for error of single-step current transformer
RU94011547A (en) * 1994-04-01 1996-04-20 И.Н. Цыгулев Device to compensate error of current transformer
RU2449296C1 (en) * 2011-01-11 2012-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" Device for compensation of error of current trasformer
US8791687B2 (en) * 2012-05-24 2014-07-29 Agilent Technologies, Inc. Transformer correction circuit and technique for reducing cross-talk current

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU633085A1 (en) * 1976-01-21 1978-11-15 Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Имени Серго Орджоникидзе Device for compensating for error of single-step current transformer
RU94011547A (en) * 1994-04-01 1996-04-20 И.Н. Цыгулев Device to compensate error of current transformer
RU2449296C1 (en) * 2011-01-11 2012-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" Device for compensation of error of current trasformer
US8791687B2 (en) * 2012-05-24 2014-07-29 Agilent Technologies, Inc. Transformer correction circuit and technique for reducing cross-talk current

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Известия ВУЗов. Электротехника.3, 2011, с.29-31. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744110C1 (en) * 2020-06-30 2021-03-02 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of current recovery distorted due to saturation of current transformer (its versions)
RU204057U1 (en) * 2020-12-29 2021-05-05 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Device for recovery of reduced primary currents of current transformers connected in a "star" circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2644406C1 (en) Method of reduced primary current recovery of current transformer in transient mode
CN112513650A (en) Current sensor configuration and calibration
EP3312621A1 (en) Leak current detecting device
EP2397864A1 (en) Electricity meter and method for determining a quantity
RU2381513C1 (en) Method of testing attachement insulation resistance in direct current mains with isolated neutral, device for implementation thereof and differential sensor therefor
Roj Neural network based real-time correction of transducer dynamic errors
Pejić et al. Comparator offset error suppression in stochastic converters used in a watt-hour meter
EP3296752B1 (en) Improvements in or relating to the measurement of current within a conductor
US11340272B2 (en) Apparatus and method for determining a power value of a target
RU2609277C1 (en) Method of monitoring insulation resistance of extensive dc networks
Serov et al. The application of the integration-differentiation method for the measurement of the fundamental component of the reactive power
JP2011080986A (en) Phasor measuring device
Muñoz et al. Active power analog front-end based on a Wheatstone-type magnetoresistive sensor
RU2627559C1 (en) Device for measuring weber-ampere characteristics of electrical devices
RU2569939C1 (en) Method for determining phase angle between two sinusoidal signals (versions)
Serov Influence of ADC nonlinearly on the measurement error of the active power to code converter
RU2579868C1 (en) Method of measuring weber-ampere characteristics of electrotechnical article and device therefor
Trigo et al. Standard for electric distorted waveforms
Meliopoulos et al. Instrumentation error correction within merging units
RU165278U1 (en) BRIDGE FOR MEASURING TWO-POLE PARAMETERS
RU168749U1 (en) Bridge for measuring parameters of an arbitrary passive two-terminal network
RU2467337C2 (en) Power loss metre (versions)
RU2563556C1 (en) Method for determining phase shift angle between sine signals (versions)
Sahu et al. Modeling of Linear Variable Differential Transformer
Bekirov et al. Real time processing of the phase shift and the frequency by voltage signal conversion into the sequence of rectangular pulses

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191118