RU2748217C1 - Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer - Google Patents

Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2748217C1
RU2748217C1 RU2020128449A RU2020128449A RU2748217C1 RU 2748217 C1 RU2748217 C1 RU 2748217C1 RU 2020128449 A RU2020128449 A RU 2020128449A RU 2020128449 A RU2020128449 A RU 2020128449A RU 2748217 C1 RU2748217 C1 RU 2748217C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
signals
interval
difference
readings
Prior art date
Application number
RU2020128449A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Яковлевич Лямец
Иван Юрьевич Никонов
Илья Евгеньевич Петряшин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Релематика"
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 "Релематика" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Релематика"
Priority to RU2020128449A priority Critical patent/RU2748217C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748217C1 publication Critical patent/RU2748217C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers
    • H02H7/045—Differential protection of transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electrical engineering, in particular to methods for restoring current distorted due to saturation of a current transformer. The proposed method consists of two stages of transformations: extracting the information contained in the current at the saturation interval at the first stage, and adding it to the information contained in the two counts of the current of the correct transformation at the second stage. Thus, the counts are processed by two groups. In addition to the three current counts, three counts of its derivative are determined. The counts of the current, its derivative and reference signals are processed together and the resulting end signal of the second interval is obtained. Two current counts at the first interval, together with the previously found terminal signal, determine the law of change of the undistorted current.
EFFECT: invention is aimed at expanding the functionality of the method for restoring the distorted current.
2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике. Электромагнитные трансформаторы тока являются электротехническими устройствами, применяемыми в электрических системах для пропорционального понижения тока. Короткие замыкания в мощных системах приводят к такому резкому увеличению токов, которое способно вызвать насыщение магнитопровода трансформатора тока. В режиме насыщения трансформатор утрачивает свою функцию измерительного преобразователя. Ток, протекающий в первичной обмотке, перестает трансформироваться во вторичную обмотку, а расходуется на поддержание магнитного потока. Терминалы релейной защиты и автоматики, включаемые в цепь вторичной обмотки, получают при насыщении трансформаторов тока недостоверную информацию о токе короткого замыкания, что может привести к отказу в срабатывании средств защиты энергообъектов.The invention relates to electric power and electrical engineering. Electromagnetic current transformers are electrical devices used in electrical systems to reduce the current proportionally. Short circuits in powerful systems lead to such a sharp increase in currents that can cause saturation of the magnetic circuit of the current transformer. In saturation mode, the transformer loses its function as a measuring transducer. The current flowing in the primary winding ceases to be transformed into the secondary winding, but is spent on maintaining the magnetic flux. The terminals of relay protection and automation, included in the secondary winding circuit, receive unreliable information about the short-circuit current when the current transformers are saturated, which can lead to a failure in the operation of the protection means of power facilities.

Восстановление тока, искаженного явлением насыщения трансформатора, становится все более актуальной задачей, так как уровни токов короткого замыкания в энергосистемах обнаруживают тенденцию к росту. Известны способы решения стоящей задачи. Как правило, они предполагают выделение из процесса изменения тока интервалов неискаженной трансформации (процедура сегментации тока) [1, 2]. Вместе с тем определяются остающиеся интервалы насыщения магнитопровода, где ток подлежит восстановлению Информации, получаемой на коротком интервале неискаженной трансформации, недостаточно для решения задачи восстановления тока.The restoration of the current distorted by the transformer saturation phenomenon is becoming an increasingly urgent task, since the levels of short-circuit currents in power systems tend to increase. There are known ways to solve the problem at hand. As a rule, they imply the separation of undistorted transformation intervals from the current change process (current segmentation procedure) [1, 2]. At the same time, the remaining intervals of saturation of the magnetic circuit are determined, where the current is to be restored. Information obtained in a short interval of undistorted transformation is insufficient to solve the problem of current restoration.

Известны такие способы восстановления, где дополнительно привлекается информация, имеющаяся на интервале насыщения [3-5]. Но ею удается воспользоваться лишь при том условии, что известны параметры модели трансформатора тока -характеристика намагничивания стали сердечника, сопротивление и индуктивность цепи вторичной обмотки. В условиях эксплуатации отслеживание подобной изменяющейся информации не представляется возможным. Иное дело, адаптивные способы восстановления тока, в которых параметры модели трансформатора оцениваются в ходе наблюдения процесса короткого замыкания [6]. Известен способ, в котором используется простейшая модель, но ее обобщенный параметр должен быть синтезирован по той информации, которая присутствует на интервале насыщения, а сверх того добавляется за счет экстраполяции той части тока, которая наблюдается на интервале неискаженной трансформации [7]. Но объединение информации путем экстраполяции процесса оправдывает себя лишь при условии, что неискаженный процесс наблюдается достаточное время. Между тем зафиксированы реальные случаи коротких замыканий, когда интервал неискаженной трансформации составляет примерно 2 мс, и наблюдаемый ток изменяется практически по линейному закону. Неэффективность экстраполяции в подобных случаях ограничивает функциональные возможности указанного способа.Such recovery methods are known, where the information available in the saturation interval is additionally involved [3-5]. But it can be used only under the condition that the parameters of the current transformer model are known - the characteristic of the magnetization of the core steel, the resistance and inductance of the secondary winding circuit. In the field, tracking such changing information is not possible. Another thing is adaptive current recovery methods, in which the parameters of the transformer model are estimated during the observation of the short circuit process [6]. There is a known method in which the simplest model is used, but its generalized parameter must be synthesized from the information that is present in the saturation interval, and in addition is added by extrapolating that part of the current that is observed in the undistorted transformation interval [7]. But the combination of information by extrapolating the process is justified only if the undistorted process is observed for a sufficient time. Meanwhile, real cases of short circuits have been recorded, when the interval of undistorted transformation is approximately 2 ms, and the observed current varies almost linearly. The inefficiency of extrapolation in such cases limits the functionality of this method.

Цель изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа восстановления искаженного тока. Как и прототип, предлагаемый способ основан на общем использовании информации с разнотипных интервалов изменения тока, не только интервала неискаженной трансформации, но и интервала искажения, когда трансформатор насыщен. Присутствуют неизбежно необходимые операции выделения двух интервалов, на каждом из них выделяют свою группу моментов времени, в каждый момент фиксируют отсчеты тока и отсчеты ортогональных опорных сигналов номинальной частоты - синусоидального и косинусоидального. Отличительные признаки предлагаемого способа относятся к операциям, выполняемым с полученными отсчетами тока и опорных сигналов. Всего задействовано пять отсчетов, два на первом интервале и три - на втором, где ток искажен. Общепринятая частота дискретизации в терминалах релейной защиты составляет 1 кГц; интервал дискретизации при этом равен 1 мс, при таких данных интервал неискаженной трансформации должен быть не менее 2 мс, чтобы гарантировать снятие двух отсчетов. На менее продолжительные интервалы неискаженной трансформации при частоте дискретизации 1 кГц предлагаемый способ не рассчитан.The purpose of the invention is to expand the functionality of the method for recovering a distorted current. Like the prototype, the proposed method is based on the general use of information from different types of current variation intervals, not only the undistorted transformation interval, but also the distortion interval when the transformer is saturated. There are inevitably necessary operations of allocating two intervals, at each of them a group of time points is allocated, at each moment the current readings and the readings of the orthogonal reference signals of the nominal frequency - sinusoidal and cosine - are recorded. Distinctive features of the proposed method relate to operations performed with the obtained readings of the current and reference signals. In total, five counts are involved, two in the first interval and three in the second, where the current is distorted. The common sampling rate in protection relay terminals is 1 kHz; the sampling interval is 1 ms, with such data, the undistorted transformation interval must be at least 2 ms to ensure that two samples are taken. The proposed method is not designed for shorter intervals of undistorted transformation at a sampling rate of 1 kHz.

В отличие от прототипа здесь применена иная концепция совмещения информации, получаемой на разных интервалах изменения тока. Экстраполяция не используется. Отказаться от нее оказалось возможным благодаря тому, что обнаружилась не замечавшаяся прежде закономерность, проявляющаяся на интервале насыщения. Оказалось, что между отсчетами тока и отсчетами его производной существует относительно простая взаимосвязь. Предлагаемый способ состоит из двух этапов преобразований. На первом этапе извлекается информация, содержащаяся в токе на интервале насыщения. На втором этапе она добавляется к информации, содержащейся в двух отсчетах тока правильной трансформации. Таким образом, отсчеты обрабатываются двумя группами. Первую группу образуют те отсчеты, которые относятся к двум моментам времени интервала неискаженной трансформации. Вторая группа - три момента времени интервала насыщения. С них начинается обработка тока. Дополнительно к трем отсчетам тока определяют три отсчета его производной. Отсчеты тока, его производной и опорных сигналов обрабатывают совместно и получают в результате оконечный сигнал второго интервала. Два отсчета тока на первом интервале совместно с ранее найденным оконечным сигналом определяют закон изменения неискаженного тока, в котором помимо периодической составляющей присутствует еще и апериодическая.In contrast to the prototype, a different concept of combining information obtained at different intervals of current change is used here. Extrapolation is not used. It turned out to be possible to abandon it due to the fact that a previously unnoticed regularity was revealed, which manifests itself in the saturation interval. It turned out that there is a relatively simple relationship between the readings of the current and the readings of its derivative. The proposed method consists of two stages of transformation. At the first stage, the information contained in the current in the saturation interval is extracted. At the second stage, it is added to the information contained in two readings of the correct transformation current. Thus, the samples are processed in two groups. The first group is formed by those samples that refer to two points in time of the undistorted transformation interval. The second group - three times of the saturation interval. The processing of the current begins with them. In addition to three readings of the current, three readings of its derivative are determined. The samples of the current, its derivative and reference signals are processed jointly and the final signal of the second interval is obtained as a result. Two current readings in the first interval, together with the previously found final signal, determine the law of variation of the undistorted current, in which, in addition to the periodic component, there is also an aperiodic one.

На фиг. 1 показан процесс изменения тока вторичной обмотки при насыщении трансформатора тока, на фиг. 2 - модель насыщающегося трансформатора тока, на фиг. 3 - характеристика намагничивания сердечника трансформатора тока, на фиг. 4 - структурная схема преобразования трех отсчетов тока и его производных на интервале насыщения, на фиг. 5 - структурная схема преобразования двух отсчетов тока на интервале неискаженной трансформации, на фиг. 6 и 7 - пример применения предлагаемого способа; фиг. 6 -восстановление моделируемого процесса, фиг. 7 - восстановление реального процесса насыщения трансформатора тока. В последнем случае исходный первичный ток трансформатора неизвестен.FIG. 1 shows the process of changing the current of the secondary winding at saturation of the current transformer, FIG. 2 is a model of a saturable current transformer; FIG. 3 - the characteristic of the magnetization of the core of the current transformer, in Fig. 4 is a block diagram of the conversion of three readings of the current and its derivatives in the saturation interval; FIG. 5 is a block diagram of the conversion of two current readings in the interval of undistorted transformation, FIG. 6 and 7 - an example of the application of the proposed method; fig. 6 - restoration of the simulated process, FIG. 7 - restoration of the real process of saturation of the current transformer. In the latter case, the original primary current of the transformer is unknown.

Процесс изменения тока рассматривается на первом интервале 1, где трансформатор не насыщен, и на втором интервале 2 в режиме насыщения. На интервале 1 выделяются два момента времени t11 и t12, образующих первую группу 3. На интервале 2 выделяются три момента t21, t22, t23, составляющие вторую группу 4. Соответствующие группы отсчетов тока на интервале 1 - отсчеты i11 и i12, на интервале 2 - отсчеты i21, i22, i23. Наблюдаемый ток i(t) на интервале 1 и 2 изменяется по разным законам, на интервале неискаженной трансформации i1(t)=ic(t), где ic(t) - ток сети, иначе первичный ток, приведенный ко вторичной обмотке, а на интервале насыщения i2(t)≠ic(t). Для получения информации о токе ic(t) на интервале 2 одной зависимости i2(t) недостаточно. Необходимо определить еще и производную искаженного тока

Figure 00000001
, конкретно три ее отсчета
Figure 00000002
в моменты времени второй группы 4. Взаимосвязи токов ic(t) и i2(t) поясняются на модели трансформатора тока, где наблюдается ток i(t) в цепи 5 вторичной обмотки. Ветвь намагничивания характеризуется зависимостью ψ(iμ), где ψ - потокосцепление вторичной обмотки, создаваемое потоком магнитопровода, iμ - ток намагничивания сердечника. Характеристика намагничивания имеет рабочий участок 6 с незначительным током намагничивания, а еще верхний 7 и нижний участки насыщения, где ток намагничивания способен возрастать неограниченно. Практический эффект насыщения проявляется в том, что ветвь намагничивания шунтирует цепь нагрузки трансформатора.The process of changing the current is considered in the first interval 1, where the transformer is not saturated, and in the second interval 2, in saturation mode. On interval 1, two times t 11 and t 12 are distinguished, forming the first group 3. On interval 2, three times t 21 , t 22 , t 23 are distinguished, constituting the second group 4. The corresponding groups of current readings in interval 1 are readings i 11 and i 12 , on interval 2 - readings i 21 , i 22 , i 23 . The observed current i (t) in the interval 1 and 2 changes according to different laws, in the interval of undistorted transformation i 1 (t) = i c (t), where i c (t) is the mains current, otherwise the primary current reduced to the secondary winding , and on the saturation interval i 2 (t) ≠ i c (t). To obtain information about the current i c (t) in interval 2, one dependence i 2 (t) is not enough. It is also necessary to determine the derivative of the distorted current
Figure 00000001
, specifically its three counts
Figure 00000002
at the moments of time of the second group 4. Relationships of currents i c (t) and i 2 (t) are explained on the model of the current transformer, where the current i (t) is observed in the circuit 5 of the secondary winding. The magnetization branch is characterized by the dependence ψ (i μ ), where ψ is the flux linkage of the secondary winding created by the flux of the magnetic circuit, i μ is the magnetizing current of the core. The magnetizing characteristic has a working section 6 with an insignificant magnetizing current, and also an upper 7 and lower saturation sections, where the magnetizing current can increase indefinitely. A practical saturation effect is that the magnetizing branch shunts the load circuit of the transformer.

Структурная схема, иллюстрирующая процедуру обработки тока i2(t), состоит из умножителей 8-23, инверторов 24-30, сумматоров 31-38 и делительного модуля 39. Величина λ является выходным сигналом данной структуры и вместе с тем оконечным сигналом, несущим полезную информацию из интервала насыщения 2 в структурную схему обработки участка тока i1(t). Она в свою очередь состоит из инверторов 40-42, сумматоров 43-46, масштабирующего модуля 47, делительных модулей 47, 48 и умножителя 49.The block diagram illustrating the procedure for processing current i 2 (t) consists of multipliers 8-23, inverters 24-30, adders 31-38 and dividing module 39. The value of λ is the output signal of this structure and, at the same time, the final signal carrying the useful information from the saturation interval 2 into the block diagram of the processing of the current section i 1 (t). It, in turn, consists of inverters 40-42, adders 43-46, scaling module 47, dividing modules 47, 48 and multiplier 49.

Предлагаемый способ основывается на ряде предположений о токе короткого замыкания:The proposed method is based on a number of assumptions about the short-circuit current:

1) Ток состоит из периодической и апериодической составляющих1) The current consists of periodic and aperiodic components

Figure 00000003
Figure 00000003

2) Апериодическая составляющая, наиболее опасная с точки зрения насыщения трансформатора, затухает настолько медленно, что на интервале неискаженной трансформации2) The aperiodic component, the most dangerous from the point of view of transformer saturation, decays so slowly that in the interval of undistorted transformation

Figure 00000004
Figure 00000004

3) Согласно условиям (1) и (2) правомерно принять, что на участке 1 наблюдается ток3) According to conditions (1) and (2), it is legitimate to assume that in section 1 there is a current

Figure 00000005
Figure 00000005

а на интервале 2 ненаблюдаемый ток сети изменяется по тому же закону, но со своей постоянной составляющейand on interval 2, the unobservable network current changes according to the same law, but with its own constant component

Figure 00000006
Figure 00000006

что отражает затухание апериодической составляющей.which reflects the attenuation of the aperiodic component.

4) В уравнении модели трансформатора (фиг. 3)4) In the equation of the transformer model (Fig. 3)

Figure 00000007
Figure 00000007

где Lμ,диф - дифференциальная индуктивность ветви намагничивания в области насыщения, может быть принято условие ее неизменностиwhere L μ, dif is the differential inductance of the magnetization branch in the saturation region, the condition of its invariability can be accepted

Figure 00000008
Figure 00000008

5) С учетом условий (6) модель описывается двумя соотношениями5) Taking into account conditions (6), the model is described by two relations

Figure 00000009
Figure 00000009

ic=iμ+i,i c = i μ + i,

из которых следует взаимосвязь между наблюдаемым током i(t) и первичным током ic(t)from which follows the relationship between the observed current i (t) and the primary current i c (t)

Figure 00000010
Figure 00000010

6) Модель тока (4) вводит в общую зависимость (7) два искомых компонента - амплитуды Im1 и Im2 6) The current model (4) introduces into the general dependence (7) two sought components - the amplitudes I m1 and I m2

Figure 00000011
Figure 00000011

Из (7) и (8) следует уравнение с тремя неизвестнымиFrom (7) and (8) follows the equation with three unknowns

Figure 00000012
Figure 00000012

где θ=ωt. Первые два пропорциональны компонентам Im1 и Im2 where θ = ωt. The first two are proportional to the components I m1 and I m2

Figure 00000013
Figure 00000013

а третий х3 целиком определяется неизвестными параметрами модели и потому интереса не представляет. Его следует исключить из информационного блока, относящегося к интервалу насыщения 2 и представленного линейной системой уравнений третьего порядкаand the third x 3 is entirely determined by the unknown parameters of the model and therefore is of no interest. It should be excluded from the information block related to saturation interval 2 and represented by a linear system of third-order equations

Figure 00000014
Figure 00000014

Структура по фиг 4 преобразует совокупность отсчетов тока i2k, производной

Figure 00000015
а также опорных сигналов sinθ2k и cosθ2k, в оконечный сигнал λ, собравший в себе полезную информацию от интервала 2. Процедура построена таким образом, чтобы минимизировать число обращений к операции отношения сигналов. На первом шаге исключается избыточный параметр x3, для чего умножители (8)-(11) формируют четыре мультипликативных сигнала в виде произведений отсчетов тока и производных в соседние моменты времени.The structure of FIG. 4 transforms the collection of current samples i 2k , derivative
Figure 00000015
as well as the reference signals sinθ 2k and cosθ 2k , into the final signal λ, which has collected useful information from the interval 2. The procedure is designed in such a way as to minimize the number of calls to the signal ratio operation. At the first step, the redundant parameter x 3 is eliminated, for which the multipliers (8) - (11) form four multiplicative signals in the form of products of current readings and derivatives at adjacent times.

Figure 00000016
Figure 00000016

а умножители (12)-(19) формируют четыре пары ортогональных сигналовand multipliers (12) - (19) form four pairs of orthogonal signals

Figure 00000017
Figure 00000017

Инверторы 24, 25 и сумматоры 31, 32 формируют разности мультипликативных сигналов(12)Inverters 24, 25 and adders 31, 32 form the differences of the multiplicative signals (12)

Figure 00000018
Figure 00000018

а инверторы 26-29 и сумматоры 33-36 выдают разности ортогональных сигналов (13)and inverters 26-29 and adders 33-36 produce the differences of orthogonal signals (13)

Figure 00000019
Figure 00000019

Инвертор 30 и умножители 20-23 преобразуют разностные сигналы (14), (15) в еще четыре мультипликативных сигналаInverter 30 and multipliers 20-23 convert the difference signals (14), (15) into four more multiplicative signals

Figure 00000020
Figure 00000020

а сумматоры (37), (38) формируют из них еще два разностных сигналаand adders (37), (38) form two more difference signals from them

Figure 00000021
Figure 00000021

Делительный модуль 39 выдает оконечный сигнал интервала насыщения 2 как отношение сигналов (17)The dividing module 39 outputs the terminal signal of the saturation interval 2 as the ratio of signals (17)

Figure 00000022
Figure 00000022

Сигнал λ подается в структурную схему обработки пары отсчетов i11 и i12 (рис. 5). Тем самым создается информационная база, необходимая для определения трех параметров Im1, Im2 и I01 модели неизвестного тока (3). Помимо двух отсчетов тока i11 и i12, полученных на интервале 1, в эту информационную базу включается недостающий элемент, полученный на интервале насыщения 2. Инвертор 40, сумматоры 43, 44 и масштабирующий элемент 47 составляют разность i12-i11 полусумму 0.5(i12+i11) отсчетов первой группы. Отдельный блок, состоящий из инверторов 41, 42 и четырехвходовых сумматоров 45, 46, составляет комбинацию отсчетов синусоидального сигнала sinθ11, sinθ12 и масштабированного оконечным сигналом λ косинусоидального сигнала - cosθ11, cosθ12.Signal λ is fed into the block diagram of processing a pair of readings i 11 and i 12 (Fig. 5). This creates the information base necessary to determine the three parameters I m1 , I m2 and I 01 of the unknown current model (3). In addition to two current readings i 11 and i 12 , obtained on interval 1, this information base includes the missing element obtained on saturation interval 2. Inverter 40, adders 43, 44 and scaling element 47 make the difference i 12 -i 11 half-sum 0.5 ( i 12 + i 11 ) samples of the first group. A separate unit, consisting of inverters 41, 42 and four-input adders 45, 46, is a combination of samples of the sinusoidal signal sinθ 11 , sinθ 12 and scaled by the terminal signal λ cosine signal - cosθ 11 , cosθ 12 .

s1=sinθ12-sinθ11+λ(cosθ12-cosθ11),s 1 = sinθ 12 -sinθ 11 + λ (cosθ 12 -cosθ 11 ),

s2=sinθ12-sinθ11+λ(cosθ12-cosθ11).s 2 = sinθ 12 -sinθ 11 + λ (cosθ 12 -cosθ 11 ).

Модули 47, 48 осуществляют деление сигналов, составленных из пары отсчетов тока, на сигналы s1 и s2 и определяют искомые параметры модели тока Im1 и I01.Modules 47, 48 divide signals composed of a pair of current readings into signals s 1 and s 2 and determine the desired parameters of the current model I m1 and I 01 .

Остающийся параметр Im2 определяется умножителем 49 с использованием оконечного сигнала интервала насыщения: Im2=λIm1.The remaining parameter I m2 is determined by multiplier 49 using the terminal saturation interval signal: I m2 = λI m1 .

Эффективность способа иллюстрируют примеры его применения к моделируемому процессу насыщения трансформатора (фиг. 6) и к реальной осциллограмме тока (линия электропередачи 110 кВ Сетовка-Непецино) (фиг. 7). В первом случае ток ic(t) известен.The effectiveness of the method is illustrated by examples of its application to the simulated process of transformer saturation (Fig. 6) and to the real oscillogram of the current (110 kV power line Setovka-Nepetsino) (Fig. 7). In the first case, the current i c (t) is known.

Он задается наложением гармонической и экспоненциальной составляющей и показан тонкой сплошной линией. Восстановленный ток

Figure 00000023
показан пунктирной линией. Как видим, в том и другом случаях обеспечивается необходимое качество восстановления искаженного тока.It is set by superimposing harmonic and exponential components and is shown as a thin solid line. Recovered current
Figure 00000023
shown with a dotted line. As you can see, in both cases, the required quality of restoration of the distorted current is ensured.

Существенным достоинством предлагаемого способа, расширяющим его функциональные возможности по сравнению с прототипом без ущерба для быстродействия, понимаемого как время наблюдения процесса, стала унификация выполняемых операций вне зависимости от параметров нагрузки трансформатора тока и деталей характеристики намагничивания сердечника.A significant advantage of the proposed method, expanding its functionality compared to the prototype without compromising the speed, understood as the time of observation of the process, is the unification of the operations performed regardless of the load parameters of the current transformer and the details of the core magnetization characteristics.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2308137, HO2H 3/28, 2006.1. RF patent No. 2308137, HO2H 3/28, 2006.

2. Патент РФ №2647484, HO2H 3/28, 2016.2. RF patent No. 2647484, HO2H 3/28, 2016.

3. Авторское свидетельство СССР №468169, G01R 19/00, 1973.3. USSR author's certificate No. 468169, G01R 19/00, 1973.

4. Патент РФ №2457495, G01R 15/18, 2008.4. RF patent No. 2457495, G01R 15/18, 2008.

5. Патент РФ №2526834, HO1F 2742, HO1F 38/28, 2012.5. RF patent No. 2526834, HO1F 2742, HO1F 38/28, 2012.

6. Hajipour Е., Vakilian М., Sanaye-Pasand М. Current-Transformer Saturation Compensation for Transformer Differential Relays. - IEEE Trans. Power Delivery, 2015, 30(5), P. 2293-2302.6. Hajipour E., Vakilian M., Sanaye-Pasand M. Current-Transformer Saturation Compensation for Transformer Differential Relays. - IEEE Trans. Power Delivery, 2015, 30 (5), P. 2293-2302.

7. Патент РФ №2648991, HO2H 3/08, HO2H 3/08, HO2H 7/045, 2017 (прототип).7. RF patent No. 2648991, HO2H 3/08, HO2H 3/08, HO2H 7/045, 2017 (prototype).

Claims (2)

1. Способ восстановления тока, искаженного вследствие насыщения трансформатора тока, согласно которому из процесса изменения тока выделяют первый интервал неискаженной трансформации и второй следующий за первым интервал искаженной трансформации, выделяют на первом интервале первую группу моментов времени, а на втором - вторую группу, генерируют синусоидальный и косинусоидальный опорные сигналы номинальной частоты, и фиксируют в выделенные моменты времени отсчеты тока и отсчеты опорных сигналов, отличающийся тем, что в первую группу включают два момента времени, а во вторую группу - три момента, в которые дополнительно выделяют отсчеты производной тока, формируют из отсчетов тока второй группы и отсчетов производной тока четыре мультипликативных сигнала в виде произведений каждого из трех отсчетов тока на отсчеты производных тока в каждый из соседних моментов времени второй группы, формируют из отсчетов производной тока и отсчетов опорных сигналов второй группы восемь ортогональных сигналов в виде произведений каждого из трех отсчетов производной на отсчеты опорных сигналов в каждый из соседних моментов времени, для каждой из двух пар соседних моментов времени второй группы формируют разности мультипликативных сигналов как первый и второй разностные сигналы, и разности одноименных ортогональных сигналов как третий, четвертый, пятый и шестой разностные сигналы, определяют третий и четвертый мультипликативный сигналы как произведения первого разностного сигнала на пятый и шестой разностные сигналы, а пятый и шестой мультипликативные сигналы как произведения второго разностного сигнала на третий и четвертый разностные сигналы, определяют седьмой и восьмой разностные сигналы как разности шестого и четвертого мультипликативных сигналов и, соответственно, пятого и третьего сигналов, определяют оконечный сигнал второго интервала как отношение седьмого и восьмого разностных сигналов, определяют разности отсчетов опорных сигналов первого интервала, разность косинусоидальных опорных сигналов масштабируют упомянутым оконечным сигналом, и восстанавливают искаженный ток путем наложения синусоидальной, косинусоидальной и постоянной составляющих, причем амплитуду синусоидальной составляющей определяют как отношение разности отсчетов первого интервала к сумме первых двух разностных сигналов первого интервала, первый из упомянутых сигналов определяют как разность отсчетов синусоидальных опорных сигналов, а второй - как масштабированную оконечным сигналом второго интервала разность отсчетов косинусоидальных опорных сигналов, и определяют амплитуду косинусоидальной составляющей путем масштабирования амплитуды синусоидальной составляющей тем же оконечным сигналом.1. A method for restoring a current distorted due to saturation of a current transformer, according to which the first interval of undistorted transformation is separated from the process of changing the current and the second interval of distorted transformation following the first one, the first group of moments in time is selected in the first interval, and the second group is generated in the second, a sinusoidal and cosine reference signals of the nominal frequency, and fixing at the selected times the current counts and the reference signals, characterized in that the first group includes two points in time, and the second group - three moments, which additionally select the current derivative counts, are formed from readings of the current of the second group and readings of the current derivative four multiplicative signals in the form of the products of each of the three readings of the current by the readings of the derivatives of the current at each of the adjacent moments of time of the second group, eight orthogonal signals are formed from the readings of the derivative of the current and the readings of the reference signals of the second group als in the form of products of each of the three readings of the derivative and the readings of the reference signals at each of the adjacent time points, for each of the two pairs of adjacent time points of the second group, the differences of the multiplicative signals are formed as the first and second difference signals, and the differences of the same orthogonal signals as the third, fourth , the fifth and sixth difference signals, define the third and fourth multiplicative signals as products of the first difference signal by the fifth and sixth difference signals, and the fifth and sixth multiplicative signals as products of the second difference signal by the third and fourth difference signals, define the seventh and eighth difference signals as the differences of the sixth and fourth multiplicative signals and, respectively, of the fifth and third signals, determine the final signal of the second interval as the ratio of the seventh and eighth difference signals, determine the differences in the samples of the reference signals of the first interval, the difference of cosine o of threshold signals are scaled by the said terminal signal, and the distorted current is restored by superimposing sinusoidal, cosine and constant components, and the amplitude of the sinusoidal component is determined as the ratio of the difference between the samples of the first interval to the sum of the first two difference signals of the first interval, the first of these signals is determined as the difference between the samples of the sinusoidal reference signals, and the second - as scaled by the terminal signal of the second interval, the difference of the samples of the cosine reference signals, and determine the amplitude of the cosine component by scaling the amplitude of the sinusoidal component with the same terminal signal. 2. Способ восстановления тока, искаженного вследствие насыщения трансформатора тока по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно определяют сумму отсчетов синусоидальных опорных сигналов первого интервала и масштабированной упомянутым оконечным сигналом суммы косинусоидальных опорных сигналов, и определяют постоянную составляющую восстанавливаемого тока как отношение суммы отсчетов тока первого интервала к указанной сумме отсчетов ортогональных опорных сигналов.2. A method for recovering a current distorted due to saturation of a current transformer according to claim 1, characterized in that it additionally determines the sum of the samples of the sinusoidal reference signals of the first interval and the sum of the cosine reference signals scaled by the said terminal signal, and determines the constant component of the recovered current as the ratio of the sum of the current samples the first interval to the specified sum of samples of the orthogonal reference signals.
RU2020128449A 2020-08-26 2020-08-26 Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer RU2748217C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128449A RU2748217C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020128449A RU2748217C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748217C1 true RU2748217C1 (en) 2021-05-21

Family

ID=76033902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020128449A RU2748217C1 (en) 2020-08-26 2020-08-26 Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748217C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074473C1 (en) * 1994-02-22 1997-02-27 Юрий Николаевич Целуевский Method for automatic control of compensation of capacitance and resistance constituents when arc short-circuits to earth occur
US5974361A (en) * 1997-11-10 1999-10-26 Abb Power T&D Company Inc. Waveform reconstruction from distorted (saturated) currents
US7127364B2 (en) * 2004-10-11 2006-10-24 Myongji University Method of compensating for distorted secondary current of current transformer
RU2457495C2 (en) * 2008-03-28 2012-07-27 Абб Текнолоджи Аг Phasor estimation during current transformer saturation
RU2648991C1 (en) * 2017-01-23 2018-03-29 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of restoration of current when saturing the transformer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2074473C1 (en) * 1994-02-22 1997-02-27 Юрий Николаевич Целуевский Method for automatic control of compensation of capacitance and resistance constituents when arc short-circuits to earth occur
US5974361A (en) * 1997-11-10 1999-10-26 Abb Power T&D Company Inc. Waveform reconstruction from distorted (saturated) currents
US7127364B2 (en) * 2004-10-11 2006-10-24 Myongji University Method of compensating for distorted secondary current of current transformer
RU2457495C2 (en) * 2008-03-28 2012-07-27 Абб Текнолоджи Аг Phasor estimation during current transformer saturation
RU2648991C1 (en) * 2017-01-23 2018-03-29 Общество с ограниченной ответственностью "Релематика" Method of restoration of current when saturing the transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wiszniewski et al. Correction of current transformer transient performance
Wiszniewski et al. A multi-criteria differential transformer relay based on fuzzy logic
Kang et al. A CT saturation detection algorithm
Schettino et al. A new method of current-transformer saturation detection in the presence of noise
US7127364B2 (en) Method of compensating for distorted secondary current of current transformer
EP3560054B1 (en) A method for detecting inrush and ct saturation and an intelligent electronic device therefor
RU2748217C1 (en) Method for restoring current distorted due to saturation of current transformer
Lin et al. A series multiresolution morphological gradient-based criterion to identify CT saturation
Chothani et al. Support vector machine based classification of current transformer saturation phenomenon
RU2648991C1 (en) Method of restoration of current when saturing the transformer
US11276997B2 (en) Integration and compensation for a protection relay
Ji et al. A morphological scheme for the correction of CT saturation waveforms
Eladawy et al. Transient dynamic analyses of presaturated core fault current limiters through flux and inductance versus current modelling
khalil Ibrahim et al. High impedance faults detection in EHV transmission lines using the wavelet transforms
Zou et al. Mathematical morphology based phase selection scheme in digital relaying
CN102171905B (en) Method and protective device for producing an error signal indicating a winding error in a transformer
Rebizant et al. Prediction of CT saturation period for differential relay adaptation purposes
Saha et al. A two-end method of fault location immune to saturation of current transformers
Özgönenel et al. Wavelets and its applications of power system protection
Rumiantsev Current Transformer Saturation Detection Method Based on Artificial Neural Network
Jing et al. A novel adaptive algorithm to identify inrush using mathematical morphology
RU2744110C1 (en) Method of current recovery distorted due to saturation of current transformer (its versions)
Rajendran et al. Saturation analysis on current transformer
Bedekar et al. Genetic algorithm based fault locator for transmission lines
Rebizant et al. CT saturation correction based on the estimated CT saturation time constant