Система для определения динамического отклонения параметров электрического режима в энергообъединении по данным векторной регистрации

Авторы патента:

Полезная модель относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использована в устройствах для обработки результатов регистрации параметров электрического режима на объектах энергообъединения, например, для определения динамического отклонения параметров электрического режима при технологических нарушениях или авариях в энергообъединении по данным векторной регистрации. Система содержит оперативное запоминающее устройство, регистр памяти, фильтр низких частот, блок дифференцирования параметра, блок определения момента времени, соответствующего максимуму модуля производной параметра, блок определения момента достижения экстремума при уменьшении времени, блок определения момента достижения экстремума при увеличении времени и решающий блок. 1 п.ф., 2 ил.

В настоящее время на объектах энергообъединений установлены цифровые регистраторы параметров электрического режима, результаты измерений которых синхронизированы по времени с помощью спутниковой системы глобального позиционирования (GPS) и объединены, в частности, в систему мониторинга переходных режимов (СМПР).

Получаемая с помощью СМПР согласованная во времени информация может быть использована, в том числе, и для количественной оценки параметров переходного процесса, например, для определения динамического отклонение параметра, под которым понимается максимальная разность значений параметра до и после технологического нарушения или аварии.

Известно устройство для регистрации параметров переходных процессов, изменения напряжения и тока в электрических сетях при авариях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, многоканальные первый аналоговый и второй цифровой коммутаторы, формирователь модуля, нуль-орган, источник опорных напряжений, дешифратор, первое, второе и третье оперативные запоминающие устройства, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, первый - четвертый одноканальные аналоговые коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй аналоговые компараторы, регистр, первый - пятый счетчики, первый - третий триггеры, элемент И-НЕ, первый - пятый элементы И, первый - четвертый элементы ИЛИ, первый - шестнадцатый одновибраторы, числовой компаратор и генератор тактовых импульсов [RU 2376625, C1, G06F 17/40, 20.12.2009].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.

Известно также устройство дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем, включая контроль за переходными процессами в этих системах, содержащее подключенный к высоковольтной сети измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, причем измерительный модуль содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания, магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения и блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем, все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор [RU 2143165, C1, H02J 13/00, 20.12.1999].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, аналоговый и цифровой коммутаторы, первый-четвертый счетчики, группу оперативных запоминающих устройств, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, D-триггеры, первый - четвертый одновибраторы [RU 2402067, С1, G06F 17/40, 20.10.2010].

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку при регистрации параметров переходных процессов в системах электроснабжения оно не позволяет, в частности, определить динамическое отклонение параметра, под которым понимается максимальная разность значений параметра до и после технологического нарушения или аварии.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей.

Требуемый технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее оперативное запоминающее устройство и регистр памяти, введены фильтр низких частот, вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, блок дифференцирования параметра, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, блок определения момента времени, соответствующего максимуму модуля производной параметра, вход которого соединен с выходом блока дифференцирования параметра, блок определения момента достижения экстремума при уменьшении времени и блок определения момента достижения экстремума при увеличении времени, первые входы которых соединены, с выходом блока определения момента времени, соответствующему максимуму модуля производной параметра, а вторые входы - соединены с выходом фильтра низких частот, а также блок определения максимального и минимального значений параметра, первый и второй входы которого соединены с выходом блока определения момента достижения экстремума при уменьшении времени и с выходом блока определения момента достижения экстремума при увеличении времени, соответственно, а третий вход - соединен с выходом фильтра низких частот, и решающий блок, вход которого соединен с выходом блока определения максимального и минимального значений параметра, а выход - соединен со входом регистра памяти.

На чертеже представлены:

на фиг.1 - функциональная схема системы для определения динамического отклонения параметров электрического режима при авариях в энергообъединении по данным векторной регистрации;

на фиг.2 - графики, поясняющие ее работу.

Система для определения динамического отклонения параметров электрического режима в энергообъединении по данным векторной регистрации содержит оперативное запоминающее устройство 1, регистр 2 памяти, фильтр 3 низких частот, вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего устройства 1, блок 4 дифференцирования параметра, вход которого соединен с выходом фильтра 3 низких частот, блок 5 определения момента времени, соответствующего максимуму модуля производной параметра, вход которого соединен с выходом блока 4 дифференцирования параметра, блок 6 определения момента достижения экстремума при уменьшении времени и блок 7 определения момента достижения экстремума при увеличении времени, первые входы которых соединены с выходом блока 5 определения момента времени, соответствующему максимуму модуля производной параметра, а вторые входы - соединены с выходом фильтра 3 низких частот, а также блок 8 определения максимального и минимального значений параметра, первый и второй входы которого соединены с выходом блока 6 определения момента достижения экстремума при уменьшении времени и с выходом блока 7 определения момента достижения экстремума при увеличении времени, соответственно, а третий вход - соединен с выходом фильтра 3 нижних частот, и решающий блок 9, вход которого соединен с выходом блока 8 определения максимального и минимального значений параметра, а выход - соединен со входом регистра 2 памяти.

Оперативное запоминающие устройство, регистр памяти, решающий блок и фильтр низких частот являются стандартными элементами систем обработки измерительной информации.

Помимо этого, система содержит элементы, охарактеризованные на функциональном уровне, описываемая форма их реализации предполагает использование программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, поэтому ниже представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в составе данной системы функции, в том числе вычислительные алгоритмы и соответствующие математические выражения.

Динамическое отклонение параметра - это максимальная разность значений параметра до и после технологического нарушения или аварии, соответствующая наибольшей скорости изменения параметра. Определение этой величины по графику параметра не представляет труда. При автоматическом определении основная трудность заключается в определении диапазона времени, в котором ведется поиск экстремумов. Параметр до и после технологического нарушения или аварии может изменяться под воздействием причин, не связанных с ними. При выборе слишком большого диапазона в обработку могут попасть дополнительные значения параметра, при малом диапазоне, наоборот, не все изменения значения параметра, связанные с аварией, будут охвачены. Для определения диапазона времени предложено использовать производную сглаженного фильтром низких частот значения параметра (фиг.2).

Система для определения динамического отклонения параметров электрического режима в энергообъединении по данным векторной регистрации работает следующим образом.

Результаты измерений параметра режима, например частоты, в дискретные моменты времени на интервалах времени, превышающих длительности переходных процессов, от соответствующих цифровых регистраторов параметров электрического режима, установленных на объектах энергообъединения, записываются в оперативное запоминающее устройство 1, информационный вход которого является входом результатов измерения параметра. Каждый результат измерений характеризуется значением параметра d и моментом времени t, которому оно соответствует, т.е производится векторная регистрация параметра, как в области его значений, так и во времени.

Фильтр 3 низких частот сглаживает результаты измерений параметра d с целью устранения искажений, вызванных шумами и ошибками измерений, а блок 4 дифференцирования формирует производную сглаженного значения параметра, причем и фильтрация, и дифференцирование производятся с сохранением привязки к моментам времени t.

В блоке 5 производится определение максимального модуля производной параметра d и соответствующий ей момент времени t₀. Это позволяет в блоке 6, постепенно уменьшая t, определить момент t₁, при котором производная, изменив знак, впервые достигнет экстремума;

Аналогично, в блоке 7, постепенно увеличивая t, определить момент t₂ , при котором производная, изменив знак, впервые достигнет экстремума;

Полученные данные в блоках 6 и 7 и исходная информация из оперативного запоминающего устройства 1, сглаженная фильтром 3 низких частот, позволяет в блоке 8 определения максимального и минимального значений параметра определить на отрезке [t₁, t₂] максимальное и минимальное значения исходного параметра d: d_max, d_min и, соответственно, моменты времени их появления t_max, t_min .

В решающем блоке 9 искомое динамическое отклонение параметра d_динам определяется по следующему алгоритму:

если t_max>t_min, то d_динам=d_max-d_min, иначе d_динам=d_min-d_max.

Полученное динамическое отклонение параметра d_динам сохраняется в регистре 2 памяти и может быть использовано в дальнейшем для анализа электромеханических переходных процессов в энергообъединении.

Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства, достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, поскольку в предложенном устройстве определяется не только значение параметра переходного процесса, но и динамическое отклонение этого параметра d_динам, что позволяет проводить анализ динамического поведения электроэнергетической системы с учетом этих данных

Система для определения динамического отклонения параметров электрического режима в энергообъединении по данным векторной регистрации, содержащая оперативное запоминающее устройство и регистр памяти, отличающаяся тем, что введены фильтр низких частот, вход которого соединен с выходом оперативного запоминающего устройства, блок дифференцирования параметра, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, блок определения момента времени, соответствующего максимуму модуля производной параметра, вход которого соединен с выходом блока дифференцирования параметра, блок определения момента достижения экстремума при уменьшении времени и блок определения момента достижения экстремума при увеличении времени, первые входы которых соединены с выходом блока определения момента времени, соответствующего максимуму модуля производной параметра, а вторые входы соединены с выходом фильтра низких частот, а также блок определения максимального и минимального значений параметра, первый и второй входы которого соединены с выходом блока определения момента достижения экстремума при уменьшении времени и с выходом блока определения момента достижения экстремума при увеличении времени соответственно, а третий вход соединен с выходом фильтра низких частот, и решающий блок, вход которого соединен с выходом блока определения максимального и минимального значений параметра, а выход соединен со входом регистра памяти.