Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Восстановление формы вторичного тока при насыщении трансформатора тока на основе модификаций метода наименьших квадратов

А. Л. Куликов, Д. С. Федосов, А. В. Лукьянов

Аннотация


Рассмотрена проблема искажения вторичного тока при насыщении трансформаторов тока в переходных режимах короткого замыкания, приводящая к неправильным действиям релейной защиты. Предложены три модификации алгоритма восстановления формы тока на основе метода наименьших квадратов, адаптированные для цифровых терминалов релейной защиты. Алгоритмы различаются способом учёта апериодической составляющей: линеаризация через ряд Тейлора, использование априори известной постоянной времени затухания и её итерационная оценка. Валидация методов выполнена в среде MATLAB Simulink на модели трансформатора тока класса 10P. В результате получено, что сдвиг окна выборки на один интервал дискретизации позволяет снизить минимальное число требуемых неискажённых отсчётов с 40 – 50 до 3 – 4. Показано, что метод с итерационной оценкой обеспечивает наилучшую точность восстановления (среднеквадратичная ошибка не более 1,4 %), а метод с линеаризацией обладает наименьшей вычислительной сложностью. Результаты подтверждают работоспособность алгоритмов при различных начальных условиях и их соответствие требованиям к быстродействию цифровых устройств релейной защиты.

DOI: 10.71527/EP.EN.2026.09.001

EDN: DAUXIA


Ключевые слова


апериодическая составляющая; восстановление формы тока; короткое замыкание; метод наименьших квадратов; релейная защита; трансформатор тока; цифровая обработка сигналов

Полный текст:

PDF

Литература


Кужеков С. Л., Дегтярев А. А. О координации функционирования трансформаторов тока и устройств релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем в переходных режимах коротких замыканий // Электротехника. 2017. № 12. С. 65–72.

Кужеков С. Л., Дегтярев А. А., Сербиновский Б. Б. Анализ способов восстановления информации о первичном токе трансформатора тока, работающего с насыщением сердечника // Релейная защита и автоматизация. 2017. № 3(28). С. 43–51.

Иванов С. В., Лямец Ю. Я., Макашкин Ф. А. Оценивание параметров элементарных компонентов электрической величины по малому числу отсчетов // Электротехника. 2020. № 3. С. 59–67.

Патент № 2586115 C1 Российская Федерация, МПК H01F 27/42, H01F 38/28. Способ фильтрации тока намагничивания и воспроизведения вторичного тока силовых и измерительных трансформаторов напряжения : № 2015117137/07 : заявл. 05.05.2015 : опубл. 10.06.2016 / Ванин В. К. ; заявитель ФГАОУ ВО «СПбПУ».

Khorashadi-Zadeh H., Sanaye-Pasand M. Correction of saturated current transformers secondary current using ANNs. IEEE Transactions on Power Delivery. 2006. Vol. 21, No. 1. P. 73–79. DOI: 10.1109/TPWRD.2005.858799.

Румянцев Ю. В., Романюк Ф. А. Разработка в MATLAB-Simulink искусственной нейронной сети для восстановления искаженной формы вторичного тока. Часть 2 // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2022. Т. 65, № 1. С. 5–21. DOI: 10.21122/1029-7448-2022-65-1-5-21.

Одинаев И. Н. Анализ математических методов снижения погрешности трансформатора тока в режиме насыщения / И. Н. Одинаев, П. В. Мурзин, А. В. Паздерин, В. А. Тащилин, А. Шукало // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 2(47). С. 11–18. DOI: 10.18503/2311-8318-2020-2(47)-11-18.

Yu D. C., Cummins J. C., Wang Z., Yoon H.-J., Kojovic L. A. Correction of current transformer distorted secondary currents due to saturation using artificial neural networks. IEEE Transactions on Power Delivery. 2001. Vol. 16. No. 2. P. 189–194. DOI: 10.1109/61.915481.

Saha M. M., Izykowski J., Lukowicz M., Rosolowski E. Application of ANN methods for instrument transformer correction in transmission line protection. 2001 Seventh International Conference on Developments in Power System Protection (IEE). – Amsterdam, Netherlands, 2001. P. 303–306. – DOI: 10.1049/cp:20010160.

Shi D. Y., Buse J., Wu Q. H., Jiang L. Fast compensation of current transformer saturation. 2010 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe (ISGT Europe). – Gothenburg, Sweden, 2010. P. 1–7. DOI: 10.1109/ISGTEUROPE.2010.5638931.

Shi D. Y., Buse J., Wu Q. H., Guo C. X. Current transformer saturation compensation based on a partial nonlinear model. Electric Power Systems Research. 2013. Vol. 97. P. 34–40. DOI: 10.1016/j.epsr.2012.11.019.

Jing M., Zengping W., Yan X., Jie W. A Novel Adaptive Algorithm to Identify Inrush Using Mathematical Morphology. 2006 IEEE PES Power Systems Conference and Exposition. – Atlanta, GA, USA, 2006. P. 1020–1028. DOI: 10.1109/PSCE.2006.296451.

Severo L. B., dos Santos E. M., Lana da Silva C. D., Kilian E. D., Schons F. K., de Oliveira F. A. A Proposal for Detection and Correction of Current Transformer Distorted Secondary Currents Due to Saturation Using Artificial Neural Networks. 2022 IEEE PES Generation, Transmission and Distribution Conference and Exposition – Latin America (IEEE PES GTD Latin America). – La Paz, Bolivia, 2022. P. 1–6. DOI: 10.1109/IEEEPESGTDLatinAmeri53482.2022.10037780.

Румянцев Ю. В. Реализация цифровых фильтров в микропроцессорных устройствах релейной защиты / Ю. В. Румянцев, Ф. А. Романюк, В. Ю. Румянцев, И. В. Новаш // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2016. Т. 59, № 5. С. 397–417. DOI: 10.21122/1029-7448-2016-59-5-397-417.

Schettino B. M., Duque C. A., da Silveira P. M. Comparison of estimation methods for compensating the saturation effects in secondary current of Current Transformers. 2015 IEEE Power & Energy Society General Meeting. – Denver, CO, USA, 2015. P. 1–5. DOI: 10.1109/PESGM.2015.7286294.

Bittanti S., Cuzzola F. A., Lorito F., Poncia G. Compensation of nonlinearities in a current transformer for the reconstruction of the primary current. IEEE Transactions on Control Systems Technology. 2001. Vol. 9, No. 4. P. 565–573. DOI: 10.1109/87.930967.

Ji T. Y., He Q., Shi M. J., Li M. S., Wu Q. H. CT saturation detection and compensation using mathematical morphology and linear regression. 2016 IEEE Innovative Smart Grid Technologies –Asia (ISGT-Asia). – Melbourne, VIC, Australia, 2016. P. 1054–1059. DOI: 10.1109/ISGT-Asia.2016.7796531.

Lin G., Song Q., Zhang D., Pan F., Wang L. A hybrid method for current transformer saturation detection and compensation in smart grid. 2017 4th International Conference on Systems and Informatics (ICSAI). – Hangzhou, China, 2017. P. 369–374. DOI: 10.1109/ICSAI.2017.8248320.

Мухаметгалеева Т. С., Федосов Д. С. Разработка упрощенной модели трансформатора тока для исследования работы релейной защиты в переходных режимах // Вестник Иркут. гос. техн. ун-та. 2021. Т. 25, № 4 (159). С. 450–462. DOI: 10.21285/1814-3520-2021-4-450-462.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


  998 – 2025 НТФ «Энергопрогресс»

Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

          

Выставки: