Устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использовано при управлении линией электропередачи (ЛЭП), на основе ее адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах электрического режима ЛЭП. Позволяет измерять действующие значения напряжений и токов, значения фазового сдвига между синусоидальными сигналами одинаковой частоты в цепях переменного тока не обязательно принадлежащих одной и той же цепи или даже одному устройству. Устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи содержит четыре параллельно включенных блока расчета, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ. При этом два блока расчета состоят каждый из первого и второго устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения последовательно подключены третье устройство выборки-хранения, инвертор, сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор. Первое устройство выборки-хранения связано со вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого соединен с перемножителем-делителем. К выходам первого и второго устройств выборки-хранения подключен преобразователь действующих значений, выходы которого подключены к ЭВМ. Два других блока расчета состоят каждый из двух устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. При этом к одному устройству выборки-

хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, инвертор, свой сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. К другому устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, свой сумматор, выход которого связан с перемножителем. Кроме того, все устройства выборки-хранения подключены к тактовому генератору. Одно устройство выборки-хранения связано со своим вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого связан с перемножителем-делителем.

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использовано при управлении линией электропередачи (ЛЭП), на основе ее адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах электрического режима ЛЭП.

В настоящее время нет устройств для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи.

Задачей полезной модели является создание устройства для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи.

Согласно полезной модели, устройство содержит четыре параллельно включенных блока расчета, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ.

При этом два блока расчета состоят каждый из первого и второго устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения последовательно подключены третье устройство выборки-хранения, инвертор, сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор. Первое устройство выборки-хранения связано со вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого соединен с перемножителем-делителем. К выходам первого и второго устройств выборки-хранения подключен преобразователь действующих значений, выходы которого подключены к ЭВМ.

Два других блока расчета состоят каждый из двух устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. При этом к одному устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, инвертор, свой сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. К другому устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, свой сумматор, выход которого связан с перемножителем. Кроме того, все устройства выборки-хранения подключены к тактовому генератору. Одно устройство выборки-хранения связано со своим вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого связан с перемножителем-делителем.

С помощью предложенной схемы устройства можно определить текущие параметры электрического режима линии электропередачи:

1) действующие значения напряжения U₁, U₂ и тока I₁, I ₂ в начале и в конце линии;

2) углы расхождения векторов ₁ между напряжением U ₁ и током I₁ в начале линии электропередачи, ₂ между напряжением U ₂ и током I₂ в конце линии, угол расхождения векторов между напряжением U₁ в начале линии электропередачи и между напряжением U₂ в ее конце и угол расхождения векторов между током I₁ в начале линии электропередачи и между током I₂ в конце линии.

На фиг.1 представлена схема включения устройства для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи в ЛЭП и к системе (ЭВМ).

На фиг.2 изображена аппаратная схема блока расчета I₁, I ₂, - 4.

Устройство для определения текущих параметров ЛЭП состоит из четырех параллельно включенных блоков: блока расчета ₁ - 1, блока

расчета ₂ - 2, блока расчета U ₁, U₂, - 3, блока расчета I₁, I ₂, - 4, входы которых подключены к началу линии электропередачи и через канал связи (КС) к ее концу, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ.

Блок расчета U₁ , U₂, - 3 и блок расчета I₁, I ₂, - 4 (фиг.2) выполнены одинаково и каждый из них включает в себя первое устройство выборки-хранения 1 (УВХ 1), второе устройство выборки-хранения 2 (УВХ 2), третье устройство выборки-хранения 3 (УВХ 3), четвертое устройство выборки-хранения 4 (УВХ 4), инвертор 5 (Инвертор), первый сумматор 6 (Сумматор 1), второй сумматор 7 (Сумматор 2), первый перемножитель 8 (Перемножитель 1), первый интегратор 9 (Интегратор 1), перемножитель-делитель 10 (Перемножитель-делитель), тактовый генератор 11 (ТГ), второй перемножитель 12 (Перемножитель 2), второй интегратор 13 (Интегратор 2), программатор действующих значений 14 (ПДЗ).

Входные шины этих блоков расчета подключены к входам устройств выборки-хранения: первого 1 (УВХ 1) и второго 2 (УВХ 2), выходы которых - к входам третьего 3 (УВХ 3), четвертого 4 (УВХ 4) устройств выборки-хранения, к входам программатора действующих значений 14 (ПДЗ). Выходы программатора действующих значений 14 (ПДЗ) подключены к входам сегментного индикатора для вывода действующих значений токов и напряжений, входящим в состав ЭВМ (на фиг.1 не показан). Первое устройство выборки-хранения 1 (УВХ 1) подключено к входам первого сумматора 6 (Сумматор 1). Второе устройство выборки-хранения 2 (УВХ 2) подсоединено к входу второго сумматора 7 (Сумматор 2). Вход третьего устройства выборки-хранения 3 (УВХ 3) подключен к входу инвертора 5 (Инвертор), выход которого соединен с входом первого сумматора 6 (Сумматор 1). Выход четвертого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 4) подключен к входу второго сумматора 7 (Сумматор 2). Выходы первого 6 (Сумматор 1) и второго 7 (Сумматор 2) сумматоров связаны с входами первого перемножителя 8 (Перемножитель 1), выход которого соединен с

входом первого интегратора 9 (Интегратор 1). Выход первого интегратора 9 (Интегратор 1) связан с входом перемножителя-делителя 10 (Перемножитель-делитель). Выходы тактового генератора 11 (ТГ) связаны с входами управления первого 1 (УВХ 1), второго 2 (УВХ 2), третьего 3 (УВХ 3) и четвертого 4 (УВХ 4) устройств выборки-хранения. Входы второго перемножителя 12 (Перемножитель 2) подключены к входным шинам, а его выход к входу второго интегратора 13 (Интегратор 2). Выход второго интегратора 13 (Интегратор 2) подключен к множительным входам перемножителя-делителя 10 (Перемножитель-делитель). Выход перемножителя-делителя 10 (Перемножитель-делитель) соединен с входом сегментного индикатора для вывода значения сдвига фаз (на фиг.1 не показан).

Схемы блока расчета ₁ - 1 и блока расчета ₂ - 2 идентичны схемам блока расчета U₁, U₂, - 3 и блока расчета I₁, I ₂, - 4, за исключением того, что схемы блока расчета ₁ - 1 и блока расчета ₂ - 2 выполняются без программатора действующих значений 14 (ПДЗ).

Первое 1 (УВХ 1), второе 2 (УВХ 2), третье 3 (УВХ 3) и четвертое 4 (УВХ 4) устройства выборки-хранения могут быть реализованы на микросхемах 1100СК2. Инвертор 5 (Инвертор) может быть реализован на микросхеме 140УД17А. Первый 6 (Сумматор 1) второй 7 (Сумматор 2), сумматоры могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве первого перемножителя 8 (Перемножитель 1), второго перемножителя 12 (Перемножитель 2) и перемножителя-делителя 10 (Перемножитель-делитель) может быть использована микросхема 525ПС3. Первый интегратор 9 (Интегратор 1), второй интегратор 13 (Интегратор 2) могут быть реализованы на операционном усилителе 140УД17А. Тактовый генератор 11 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051. Программатор действующих значений 14 (ПДЗ) может быть выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.

Устройство работает следующим образом. На входы блока расчета ₁ - 1, блока расчета ₂ - 2, блока расчета U ₁, U₂, - 3 и блока расчета I₁, I ₂, - 4 устройства, реализующего способ определения текущих параметров ЛЭП для построения ее адаптивной модели, подавали одновременно следующие сигналы:

на входные шины блока расчета ₁ - 1,

на входные шины блока расчета ₂ - 2,

на входные шины блока расчета U₁ , U₂, - 3,

на входные шины блока расчета I₁ , I₂, - 4.

На блок расчета I₁, I ₂, - 4 на вход первого устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) поступает сигнал , а на вход второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2) сигнал ,

гдe t_j=t₁ , t₂, ..., t_N,

- число разбиений на периоде Т,

t=1·10^-3 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений токов и напряжений в начале и в конце ЛЭП.

Массивы значений сигналов с ЛЭП представлены в табл.1. Значения сигналов записывали в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1) и 2 (УВХ 2) и хранили там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал поступал на первый вход программатора действующих значений 14 (ПДЗ), затем поступил в устройство выборки-хранения 3 (УВХ 3) и стал предыдущим значением, а с выхода устройства выборки-хранения 2

(УВХ 2), значение сигнала поступило на второй вход программатора действующих значений 14 (ПДЗ), затем поступило в устройство выборки-хранения 4 (УВХ 4) и стало предыдущим значением. На выходах программатора действующих значений 14 (ПДЗ) получили действующие значения сигналов I ₁ и I₂. Для массивов значений , . С выхода устройства выборки-хранения 3 (УВХ 3) предыдущее значение сигнала поступало в инвертор 5 (Инвертор). С помощью инвертора 5 (Инвертор) отрицательное значение предыдущего сигнала преобразовывалось в положительное. С выхода инвертора 5 (Инвертор) значение сигнала поступало на вход сумматора 6 (Сумматор 1). В то же время с выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) текущее значение сигнала поступало на вход сумматора 6 (Сумматор 1). С помощью сумматора 6 (Сумматор 1) определяли разность текущего и предыдущего значений сигнала . Одновременно с описанным выше процессом, с выхода устройства выборки-хранения 4 (УВХ 4) предыдущее значение сигнала поступало на вход сумматора 7 (Сумматор 2), а с выхода устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), текущее значение сигнала поступает на вход сумматора 7 (Сумматор 2). С помощью сумматора 7 (Сумматор 2) определяли сумму текущего и предыдущего значений сигнала . С выхода сумматора 6 (Сумматор 1) разность текущего и предыдущего значений сигнала поступала на вход первого перемножителя 8 (Перемножитель 1), а с выхода сумматора 7

(Сумматор 2) сумма текущего и предыдущего значений сигнала поступала на вход первого перемножителя 8 (Перемножитель 1). С помощью первого перемножителя 8 (Перемножитель 1) значения разности и суммы сигналов перемножали и подавали на вход первого интегратора 9 (Интегратор 1). С помощью первого интегратора 9 (Интегратор 1) суммировали произведения разности и суммы сигналов и определяли значение реактивной квазимощности . В данном случае . С выхода первого интегратора 9 (Интегратор 1) значение реактивной квазимощности поступало на вход перемножителя-делителя 10 (Перемножитель-делитель). В тоже время, когда значения сигналов поступали в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1) и 2 (УВХ 2), они поступали и на второй перемножитель 12 (Перемножитель 2). С помощью второго перемножителя 12 (Перемножитель 2) определяли произведения текущих значений сигналив и , которые поступали на вход второго интегратора 13 (Интегратор 2). С помощью второго интегратора 13 (Интегратор 2) определяли активную квазимощность. В данном случае .С выхода второго интегратора 13 (Интегратор 2) значение активной квазимощности поступало на вход перемножителя-делителя 10 (Перемножитель-делитель), с помощью которого определяли сдвиг фазы между сигналами .

Работа остальных блоков расчета аналогична и заключается в том, что определяют действующие значения напряжения U ₁, U₂ в начале и в конце линии с помощью блока расчета U₁, U ₂, - 3 по формулам:

и . Затем сохраняют каждый цифровой отсчет как текущий и предыдущий, далее определяют разность и сумму каждой пары текущего и предыдущего значений, перемножают разность и сумму, затем суммируют произведения. Далее с помощью блока расчета ₁ - 1 определяют реактивную мощность в начале линии электропередачи Q₁ и с помощью блока расчета ₂ - 2 определяют реактивную мощность в конце линии электропередачи Q₂:

Затем используя блок расчета U ₁, U₂, - 3 определяют реактивную квазимощность по формуле:

Далее с помощью блока расчета ₁ - 1 перемножают текущие отсчеты сигналов и определяют их активную мощность в начале линии Р ₁ и с помощью блока расчета ₂ - 2 перемножают текущие отсчеты сигналов и определяют их активную мощность в конце линии Р ₂:

Затем используя блок расчета U₁ , U₂, - 3 определяют активную квазимощность по формуле:

Далее определяют углы расхождения векторов ₁ между напряжением U ₁ и током I₁ в начале линии электропередачи, ₂ между напряжением U ₂ и током I₂ в конце линии по следующим формулам:

определяют угол расхождения векторов между напряжением в начале линии электропередачи U ₁ и между напряжением в конце ЛЭП U₂ по формуле:

Полезная модель позволяет измерять действующие значения напряжения U₁ и тока I₁ в начале и в конце линии U₂ и I ₂, углы расхождения векторов ₁ между напряжением U ₁ и током I₁ в начале линии электропередачи, ₂ между напряжением U ₂ и током I₂ в конце линии, а также углы расхождения векторов между напряжением в начале линии электропередачи U ₁ и между напряжением в конце ЛЭП U₂ и между током в начале линии электропередачи I ₁ и между током в конце ЛЭП I₂.

Устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи, отличающееся тем, что содержит четыре параллельно включенных блока расчета, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ, при этом два блока расчета состоят каждый из первого и второго устройств выборки-хранения, входы которых подключены к входу устройства, к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены третье устройство выборки-хранения, инвертор, сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ; ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем, к каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор, а первое устройство выборки-хранения связано со вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого соединен с перемножителем-делителем, к выходам первого и второго устройств выборки-хранения подключен преобразователь действующих значений, выходы которого подключены к ЭВМ; два других блока расчета состоят каждый из двух устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства, при этом к одному устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, инвертор, свой сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ; к другому устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, свой сумматор, выход которого связан с перемножителем, кроме того, все устройства выборки-хранения подключены к тактовому генератору, одно устройство выборки-хранения связано со своим вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого связан с перемножителем-делителем.