Implementability in the RLC classes of the peripheral current transformer model based on the measurements of its frequency characteristics

• Autorzy: Leszczyński Paweł , Daszczyński Tadeusz , Szewczyk Marcin

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2025.01.51

Warianty tytułu

PL

Implementowalność w klasach RLC modelu obwodowego przekładnika prądowego na podstawie pomiarów jego charakterystyk częstotliwościowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Along with the development of the power system, an increasingly important role is attached to its reliability and reducing installation costs, which is being observed to introduce intelligent transmission networks. They are aimed at reducing electricity consumption, ensuring safe transmission and distribution of this energy, and adapt to the demand of recipients, providing them with proper quality indicators. An indispensable element of such systems are current transformers, which are part of the measuring systems enabling monitoring of the power network and being an essential element of security systems. The most popular method of testing current transformers is the analytical and experimental method using the peripheral replacement model. The possibility of its use in various tests and simulations depends on the quality of the model as well as the correctness of the results obtained. The purpose of this article is to check the implementation of the peripheral model of the RLC class on the basis of measurements of its frequency characteristics. Work on these studies is to simplify the process of identifying the replacement circuit of the transformer and improve the quality of simulations carried out in a wide frequency band.

PL

Wraz z rozwojem systemu elektroenergetycznego coraz większą rolę przykłada się do jego niezawodności i redukowania kosztów instalacji, przez co obserwuje się trend do wprowadzania inteligentnych sieci przesyłowych. Mają one na celu ograniczenie zużycia energii elektrycznej, zapewnienie bezpiecznego przesyłu i rozdziału tej energii oraz dostosowanie się do zapotrzebowania odbiorców zapewniając im właściwe wskaźniki jakości. Niezbędnym elementem takich systemów są przekładniki prądowe, stanowiące część układów pomiarowych umożliwiających monitorowanie sieci elektroenergetycznej oraz będące zasadniczym elementem układów zabezpieczeniowych. Najpopularniejszą metodą badania przekładników prądowych jest metoda analityczno-doświadczalna wykorzystująca obwodowy model zastępczy. Od jakości modelu zależy możliwość jego zastosowania w różnego rodzaju badaniach i symulacjach oraz poprawność otrzymanych wyników. Celem niniejszej artykułu jest sprawdzenie realizowalności modelu obwodowego przekładnika w klasie RLC na podstawie pomiarów jego charakterystyki częstotliwościowej. Praca nad tymi badaniami ma uprościć proces identyfikacji obwodu zastępczego przekładnika oraz poprawić jakość przeprowadzanych symulacji w szerokim paśmie częstotliwości.

Słowa kluczowe

EN

current transformer; CT; vector fitting; equivalent circuit; frequency characteristic

PL

przekładnik prądowy; vector fitting; obwód zastępczy; charakterystyka częstotliwościowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2025
• Tom: R. 101, nr 1
• Strony: 236--241
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Leszczyński Paweł

• Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

• https://orcid.org/0009-0009-0134-915

autor

Daszczyński Tadeusz

• Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-6262-0286

autor

Szewczyk Marcin

• Politechnika Warszawska, Instytut Elektroenergetyki, ul. Koszykowa 75, 00-662 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0003-3699-5559

Bibliografia

• [1] A. Koszmider, „Przekładniki prądowe”,. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1985
• [2] M.A. Urakseev, T.M. Levina, N.A. Avdonina, Kh. A. Sattarov, and K.K. Zhuraeva, „Digital electric current measuring system with fiber optical sensitive element”, 2020 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS), pp. 1–5, 2020.
• [3] M. N. Rzewuski, S. Stuchly, M. Z. Tarnawecky, J. Dobrowolski, M. Yunik, “A new electromagnetic current transformer for ehv power systems”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, IM-25(3):256–264, 1976.
• [4] K. Pacholski, J. Piwowarczyk, „Nowy model elektronicznego przekładnika prądowego z kompensacją strumienia magnetycznego w rdzeniu”, IEEE Transactions on Power Delivery, pp. 669–672, 2007.
• [5] T. Daszczyński, M. Zdanowski, “Vector fitting implementation for use of modelling of reduced self-capacitance inductor”, PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 89 NR 8/2013 [Online]. Available: http://pe.org.pl/articles/2013/8/72.pdf [Accessed: 08 Feb. 2023]
• [8] F. Das Guerra Fernandes Guerra, W. Santos Mota, "Current transformer model", IEEE Trans. Power Deliv., vol. 22, no. 1, pp. 187-194, 2007
• [7] J. R. Lucas, P. G. McLaren, W. W. Keethipala and R. P. Jayasinghe, "Improved simulation models for current and voltage transformers in relay studies", IEEE Trans. Power Del., vol. 7, no. 1, pp. 152-159, Jan. 1992
• [8] M. Kezunovic, C. W. Fromen and F. Philips, "Experimental evaluation of EMTP-based current transformer models for protective relay transient study", IEEE Trans. Power Del., vol. 9, no. 1, pp. 405-412, Jan. 1994
• [9] U. D. Annakkage, P. G. McLaren, E. Dirks, R. P. Jayasinghe and A. D. Parker, "A current transformer model based on the Jiles-Atherton theory of ferromagnetic hysteresis", IEEE Trans. Power Del., vol. 15, no. 1, pp. 57-61, Jan. 2000.
• [10] D. C. Jiles, J. B. Thoelke and M. K. Devine, "Numerical determination of hysteresis parameters for the modeling of magnetic properties using the theory of ferromagnetic hysteresis", IEEE Trans. Magn., vol. 28, no. 1, pp. 27-35, Jan. 1992
• [11] H. G. rachtendorf, C. Eck and R. Laur, "Macromodelling of magnetic phenomena with SPICE", IEEE Trans. Circuits Syst. IIAnalog Digit. Signal Process., vol. 44, no. 5, pp. 378-388, May 1997.
• [12] D. A. Philips, L. R. Dupr and J. A. Melkebeek, "Comparison of Jiles and Preisach hysteresis models in magnetodynamics", IEEE Trans. Magn., vol. 31, no. 6, pp. 3551-3553, Nov. 1995
• [13] A. Muciek, „Wyznaczanie modeli matematycznych z danych eksperymentalnych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2012
• [14] M. Prochazka, „Modelling of current transformers under saturation conditions”, Advances in Electrical and Electronic Engineering
• [15] Abetti, P.A., “Bibliography on the surge performance of transformers and rotating machines”, AIEE Trans., vol.77, pt.III Dec. 1958, pp. 1150-68.
• [16] Abetti, P.A., “Bibliography on the surge performance of transformers and rotating machines”, First suppl., AIEE Trans., vol.81, pt. III, Aug. 1962, pp. 213-219.
• [17] Abetti, P.A., “Bibliography on the surge performance of transformers and rotating machines”, Second suppl., IEEE Trans., vol. PAS-83, Aug. 1964, pp.855-58.
• [18] E. Bjerkan, “High Frequency Modeling of Power Transformers”, Rozprawa Doktorska, Trondheim, Maj 2005
• [19] T. E. Allibone, D. B. Mackezie, F. R. Perry, “The effects of impulse voltages on transformer windings”, Journal of the Institution of Electrical Engineers, Luty 1937
• [20] Dyskusja na temat “A formula for the reactance of the interleaved component of transformers, Electrical Engineering, Sierpień 1938
• [21] K. K. Palueff, “Effect of Transient Voltages on Power Transformer Design”, Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Lipiec 1929
• [22] L.F. Blume, A. Boyajian, “Abnormal Voltages Within Transformers”, AIEE Trans., Vol.38, pt.I, 1919, pp. 577-620
• [23] E. Roth, “Magnetic Leakage Inductance in Transformers with Cylindrical Windings and Forces Acting on the Windings”, Revue Générale de L'Électricité, Paris, France, Vol. 40, 1936, pp.291-303, 323-336
• [24] F.W. Grover, Inductance Calculations. “Working Formulas and Tables”, D. van Nostrand company Inc., 1946.
• [25] R. C. Degeneff, “A General Method For Determining Resonances In Transformer Windings”, IEEE Trans. On Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-96, No. 2, Marzec/Kwiecien 1977
• [26] S. Osowski, „Wybrane zagadnienia teorii obwodów”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, wydanie ii popr. 2020
• [27] B. Gustavsen and A. Semlyen, “Calculation of zeros in vector fitting”, The Vector Fitting Website, 2004
• [28] B. Gustavsen, “Improving the pole relocating properties of vector fitting”, 2006 IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2006.
• [29] R. X. Zeng, J. H. Sinsky, “Modified rational function modeling technique for high speed circuits”, IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, pages 1951–1954, 2006
• [30] M. Novák, M. Košek, J. Eichler, “Effective approximation of transfer characteristics of low frequency amplifier”, International Conference on Applied Electronics, pages 229–232, 2014.