تحلیل هارمونیکی جریان هجومی ترانسفورماتور نوع هسته‌ای پنج ستونه با استفاده از حوزه هارمونیک توسعه‌یافته

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق - دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

در این مقاله، از حوزه هارمونیک توسعه‌یافته به‌منظور شبیه‌سازی و تحلیل دقیق هارمونیکی ترانسفورماتور نوع هسته‌ای پنج ستونه در شرایط گذرا علاوه بر حالت ماندگار استفاده می‌شود. برای این منظور، از مدل فرکانس پایین ترانسفورماتور همراه با در نظرگیری مدار مغناطیسی، مناسب برای مطالعات در محدوده فرکانسی عملکردی سیستم‌های قدرت استفاده خواهد شد. سپس نحوه مدل‌سازی هسته مغناطیسی غیر ایده‌آل مطرح شده و روابط ریاضی لازم به‌منظور پیاده‌سازی مناسب آن‌ها در حوزه هارمونیک توسعه‌یافته بسط داده خواهد شد. درنهایت، تحلیل جریان هجومی یک نمونه ترانسفورماتور با پیاده‌سازی روابط در نرم‌افزار Matlab شبیه‌سازی و به‌منظور بررسی دقت نتایج حاصل از شبیه‌سازی انجام شده با نتایج منتج از نرم‌افزار آنالیز حالت گذرا در سیستم‌های قدرت مورد مقایسه قرار گرفته‌اند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Harmonic Analysis of Inrush Current in Five-Limb Core Type Transformer by Using Extended Harmonic Domain

نویسندگان [English]

  • E. Karami
  • G. B. Gharehpetian
  • P. Karimyan
Faculty of Electrical and Computer Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this paper, Extended Harmonic Domain is used in order to simulate and exact harmonic analysis of five-limb core type transformers during the transients in addition to steady state. To this aim, low frequency model of transformer along with considering magnetic circuit, appropriate for studies in the range of power system frequency, are used. Then, modeling procedure of non-ideal core is mentioned and required mathematical equations for their appropriate implementation in extended harmonic domain will be expanded. Finally, analyzing of inrush current of a sample transformer by implementing the equations in Matlab software is simulated and in order to investigate the accuracy of the proposed method, results of the performed simulation are compared with those results derived from transient analysis in power systems software.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Time domain analysis
  • frequency domain analysis
  • power quality
  • transients
  • five-limb core type transformer
  • extended harmonic domain

مراجع

[1] J. Arrillaga, N.R. Watson, Power System Harmonics: Computer Modelling and Analysis, New York: Wiley, 2003.
[2] E.B. Makram, L. Setzer, S. Varadan, “Effects of harmonic sources on customer loads,” Electric Power Syst. Res., vol. 29, no. 1, pp. 51-55, 1994.
[3] علیرضا حسنی اصل، مهدی معلم و محمد کیوان‌فرد، «بهبود عملکرد فیلترهای هارمونیکی جبران‌کننده استاتیکی توان راکتیو برای کوره‌های قوس الکتریکی با آنالیز حساسیت و استفاده از نتایج عملی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 1، 86-75، 1395.
[4] H. S. Bronzeado, P. B. Brogan and R. Yacamini, "Harmonic analysis of transient currents during sympathetic interaction," IEEE Trans. on Power Systems, vol. 11, no. 4, pp. 2051–2056, Nov. 1996.
[5] Specht, T. R., “Transformer magnetizing inrush current”, AIEE Trans., Vol. 70, No.1, pp. 323–328, 1951.
[6] Mathews, C. A., “An improved transformer differential relay”, AIEE Trans., Vol. 73, No.3, pp. 645–650, 1954.
[7] Wiszniewski, A., Ungrad, H., Winkler, W., Protection Techniques in Electrical Energy Systems, New York: Marcel Dekker, 1995.
[8] Numerical Differential Protection Relay for Transformers, Generators, Motors and Mini Bus bars, Instruction Manual, SIEMENS AG, 2006.
[9] Lin, X., Liu, P., “The Ultra-Saturation Phenomenon of Loaded Transformer Energization and Its Impacts on Differential Protection”, IEEE Trans. on Power Del., Vol. 20, No. 2, pp. 1265-1272, 2005.
[10] IEEE Task Force on Harmonics Modeling and Simulation, “Interfacing techniques for time-domain and frequency-domain simulation methods,” IEEE Trans. Power Del., vol. 25, no. 3, pp. 1796-1807, 2010.
[11] J. J. Rico, M. Madrigal, and E. Acha, “Dynamic harmonic evolution using the extended harmonic domain,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 18, no. 2, pp. 587–594, 2003.
[12] J. J. Chavez and A. Ramirez, “Dynamic harmonic domain modeling of transients in three-phase transmission lines,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 23, no. 4, pp. 2294–2301, 2008.
[13] E. Karami, M. Madrigal, S. M. Kouhsari and S. M. Mazhari, “A dynamic harmonic domain–based framework to detect 3‐phase balanced systems under dynamic transients: the test case of inrush current in transformers,” Int. Trans. Electr. Energ. Syst., vol. 27, no. 2, 2017.
[14] M. Madrigal, “Modelling of Power Electronics Controllers for Harmonic Analysis in Power Systems,” Ph.D. dissertation, Univ. Glasgow, 2001.
[15] J. J. Chavez, A. Ramirez, and V. Dinavahi, “Dynamic harmonic domain modelling of synchronous machine and transmission line interface,” IET Gener. Transm. Distrib., vol. 5, no. 9, pp. 912-920, 2011.
[16] سیما شاه‌محمدی، سیدحسین حسینی، ابراهیم بابایی، مهران صباحی و جابر فلاح، «آنالیز تحلیلی هارمونیک‌های خروجی اینورترهای چندسطحی در حالت کلیدزنی نامتقارن»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 219،1-209، 1395.
[17] S. M. Mazhari, S. M. Kouhsari, A. Ramirez, and E. Karami, “Interfacing Transient Stability and Extended Harmonic Domain for Dynamic Harmonic Analysis of Power Systems,” IET Gener. Transm. Distrib., vol. 10, no. 11, pp. 2720-2730, 2016.
[18] E. Karami, G. B. Gharehpetian and M. Madrigal, “A Step Forward in Application of Dynamic Harmonic Domain: Phase Shifting Property of Harmonics,” IEEE Trans. Power Deliv., vol. 32, no. 1, pp. 219–225, 2017.
[19] E. Karami, S. M. Kouhsari, and S. M. Mazhari, “Dynamic Harmonic Analysis of Long Term over Voltages Based on Time Varying Fourier series in Extended Harmonic Domain,” Amirkabir Int. J. Electr. Electron. Eng., vol. 48, no. 1, pp. 29–39, 2016.
[20] E. Karami, M. Madrigal, and G. B. Gharehpetian, “Dynamic Harmonic Modeling and Analysis of VSC-HVDC Systems,” Amirkabir Int. J. Electr. Electron. Eng., vol. 49, no. 1, pp. 41–52, 2017.
[21] E. Karami, M. Madrigal, G. B. Gharehpetian, K. Rouzbehi and P. Rodriguez, “Single-Phase Modeling Approach in Dynamic Harmonic Domain,” IEEE Trans. Power Syst., DOI: 10.1109/TPWRS.2017.2686985.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار