Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем
01 – 05 июня 2015 г. , Сочи
С. 3-5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА
В РЕЖИМАХ С ГЛУБОКИМ НАСЫЩЕНИЕМ МАГНИТОПРОВОДОВ
С. Л. КУЖЕКОВ, А. А. ДЕГТЯРЁВ, P. FORSYTH, C. PETERS,
J. ZAKONJSEK, М. А. ШАМИС, Ф. А. Релейная защита и автоматика (РЗА) электроэнергети-
ческих систем (ЭЭС) должны правильно функционировать при максимально возможных токах
короткого замыкания (КЗ). По этой причине нагрузка на ТТ выбирается по условию 10%-ной
или 5%-ной погрешности. Однако в переходных режимах КЗ с наличием значительной аперио-
дической составляющей в первичном токе и остаточной магнитной индукции в сердечниках
ТТ, совпадающей по знаку с направлением перемагничивания, обусловленного вышеуказанной
составляющей, погрешности ТТ могут существенно превышать 10%. В частности, в стандартах
США [2] и Великобритании [3] нормировано минимальное время насыщения ТТ в переходном
режиме, равное 2 мс.
На современном уровне развития науки и техники основным методом исследования пе-
реходных процессов в ТТ является математическое моделирование и испытания устройств РЗА
с помощью программно-аппаратных средств, моделирующих процессы в реальном времени, в
частности, RTDS simulator. Математическое моделирование процессов в трансформаторах тока затрудняется сле-
дующими обстоятельствами: неоднозначность и нелинейность характеристики намагничива-
ния; наличие остаточной магнитной индукции в сердечниках. Всё многообразие работ по моделированию процессов перемагничивания ферромагнит-
ных материалов можно разделить на две группы:
- учитывающие перемагничивание по частным петлям (циклам) гистерезиса;
- использующие в расчетах однозначные характеристики намагничивания. В программных комплексах при моделировании процессов в ТТ часто используется мо-
дель гистерезиса Jiles D. C. , Atherton D. L. [4]. Достоинство указанной модели заключается в
возможности реализации частных циклов перемагничивания, что важно для процессов, при
которых магнитная индукция не выходит за предельную петлю гистерезиса. Однако расчеты
процессов в ТТ с учетом частных циклов гистерезиса весьма трудоемки и могут вызвать за-
труднения при моделировании процессов во вторичных цепях ТТ в режиме реального времени. Другим недостатком моделей ТТ, используемых в моделирующих комплексах, является неучет
взаимного влияния ТТ при работе их в группах.
1
Современные направления развития систем релейной защиты и автоматики энергосистем
01 – 05 июня 2015 г. , Сочи
В [5] предложено усовершенствование модели трансформатора тока (ТТ), основанной
на модифицированной теории гистерезиса Jiles D. C. , Atherton D. L.