Устройство для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора

Авторы патента:

G01R25 - Устройства для измерения фазового угла между напряжениями или токами (измерение коэффициента мощности G01R 21/00; измерение положения отдельных импульсов в серии импульсов G01R 29/02; фазовые дискриминаторы H03D)

Устройство для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора предназначено для функционального контроля и диагностирования линейного токоограничивающего реактора/резистора на основе его модели и позволяет измерять его активное сопротивление R и индуктивность L. К линейному токоограничивающему реактору/резистору в местах его подключения к шинам генераторного напряжения через регистратор аварийных ситуаций последовательно подключен блок расчета активного сопротивления и индуктивности. В блоке расчета R, L первое и второе устройства выборки и хранения подключены к регистратору аварийных ситуаций, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор и сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, третье устройство выборки-хранения, первый программатор, перемножитель-делитель, второй программатор, который подключен к ЭВМ. Кроме того, к регистратору аварийных ситуаций подключено четвертое устройство выборки-хранения, к которому последовательно подключены третий программатор и перемножитель-делитель. Кроме того, четвертое устройство выборки-хранения связано с первым, четвертым, пятым и шестым программаторами. При этом четвертый и пятый программаторы подсоединены к третьему программатору, а к пятому программатору последовательно подключены шестой и второй программаторы. Причем шестой программатор связан с третьим устройством выборки-хранения и с перемножителем-делителем. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор. 3 илл.

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при функциональном контроле и диагностировании линейного токоограничивающего реактора/резистора на основе его модели.

В настоящее время нет устройств для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора.

Задачей полезной модели является создание устройства для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора при его продольном и поперечном включении.

Устройство для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора, согласно полезной модели, содержит блок расчета активного сопротивления R и индуктивности L, подключенный через регистратор аварийных ситуаций к линейному токоограничивающему реактору/резистору в местах его подключения к шинам генераторного напряжения.

При этом в блоке расчета R, L первое и второе устройства выборки и хранения подключены к регистратору аварийных ситуаций, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор и сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, третье устройство выборки-хранения, первый программатор, перемножитель-делитель, второй программатор, который подключен к ЭВМ. Кроме того, к регистратору аварийных ситуаций подключено четвертое устройство выборки-хранения, к которому последовательно подключены третий программатор и перемножитель-делитель. Кроме того, четвертое устройство выборки-хранения связано с первым, четвертым, пятым и шестым программаторами. При этом четвертый

и пятый программаторы подсоединены к третьему программатору, а к пятому программатору последовательно подключены шестой и второй программаторы. Причем шестой программатор связан с третьим устройством выборки-хранения и с перемножителем-делителем. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор.

С помощью предложенной схемы устройства можно определить параметры линейного токоограничивающего реактора/резистора при его продольном и поперечном включении: активное сопротивление R и индуктивность L (фиг.3).

На фиг.1 приведена структурная схема включения устройства для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора по массивам отсчетов мгновенных значений токов и напряжений при продольном (фиг.1, а) и поперечном (фиг.1, б) включениях.

На фиг.2 изображена аппаратная схема блока 2 расчета R, L.

На фиг.3 приведены схемы замещения линейного токоограничивающего реактора/резистора при продольном (фиг.3, а) и поперечном (фиг.3, б) включениях.

Устройство (фиг.1) для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора 1 содержит блок 2 расчета R, L, входы которого связаны с местом подключения токоограничивающего реактора/резистора через регистратор аварийных ситуаций, а выходы блока 2 расчета R, L подключены к ЭВМ 3 (может быть продольное включение или поперечное включение реактора/резистора).

Блок 2 расчета R, L (фиг.2) состоит из первого 4 (УВХ 1) и второго 5 (УВХ 2) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к регистратору аварийных ситуаций. К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены инвертор 6, сумматор 7. Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены сумматор 7, третье устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3), первый программатор 9 (П 1), перемножитель-делитель 10, второй программатор 11

(П 2), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) подключен к регистратору аварийных ситуаций. К выходу четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) последовательно подключены третий программатор 13 (П 3) и перемножитель-делитель 10. Кроме того, выход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) связан с входами первого 9 (П 1), четвертого 14 (П 4), пятого 15 (П 5) и шестого 16 (П 6) программаторов. Выходы четвертого 14 (П 4) и пятого 15 (П 5) программаторов подсоединены к входам третьего программатора 13 (П 3). Кроме того, к выходу пятого программатора 15 (П 5) последовательно подключены шестой программатор 16 (П 6) и второй программатор 11 (П 2). Входы шестого программатора 16 (П 6) связаны с выходом третьего устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) и с выходом перемножителя-делителя 10. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 17 (ТГ).

Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программатор 9 (П 1), программатор 11 (П 2), программатор 13 (П 3), программатор 14 (П 4), программатор 15 (П 5) и программатор 16 (П 6) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инвертор 6 и сумматор 7 реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве перемножителя-делителя 10 может быть использована микросхема 525ПСЗ. Тактовый генератор 17 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.

Устройство работает следующим образом. На входы блока 2 расчета R, L устройства подают от регистратора аварийных ситуаций следующие сигналы:

или 1) одновременно , , на входные шины блока 2 расчета R, L, если продольное включение реактора/резистора,

или 2) одновременно , на входные шины блока 2 расчета R, L, если поперечное включение реактора/резистора,

где - массив отсчетов мгновенных значений напряжения в начале линейного токоограничивающего реактора/резистора,

- массив отсчетов мгновенных значении тока в начале линейного токоограничивающего реактора/резистора,

- массив отсчетов мгновенных значений напряжения в конце линейного токоограничивающего реактора/резистора.

При продольном включении линейного токоограничивающего реактора/резистора блока 2 расчета R, L на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u₂(t_j), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал u₁(t_j), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) - сигнал i₁(t_j ),

где t_j=t₁ , t₂, ..., t_N - моменты времени,

Т - число разбиений на периоде T,

t=0,625·10^-3 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока/напряжения.

Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1), 5 (УВХ 2) и 12 (УВХ 4) и хранят там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u₂(t_j) покупает на инвертор 6. С помощью инвертора 6 отрицательное значение предыдущего сигнала u₂(t_j) преобразовывают в положительное. С выхода инвертора 6 значение сигнала u₂(t_j) поступает на вход сумматора 7. В то же время с выхода устройства

выборки-хранения 5 (УВХ 2), значение сигнала u₁(t_j) поступает на вход сумматора 7. С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u₁(t_j )-u₂(t_j). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u₁ (t_j)-u₂(t_j) поступает в третье устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3). Одновременно значение сигнала i₁(t_j) поступает в блок выборки-хранения 12 (УВХ 4). Значения сигналов, записанные в блоки выборки-хранения 8 (УВХ 3) и 12 (УВХ 4) хранят там, как текущие. С выхода устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) сигнал u₁(t_j )-u₂(t_j) поступает на вход программатора 9 (П 1) и на вход программатора 16 (П 6). С выхода устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) сигнал i₁(t_j) поступает на входы программаторов 9 (П 1), 13 (П 3), 14 (П 4), 15 (П 5) и 16 (П 6). На выходе первого программатора 9 (П 1) получают значение напряжения на индуктивности U_L(t_j) (фиг.3):

С выхода первого программатора 9 (П 1) значение напряжения на индуктивности поступает на вход перемножителя-делителя 10. В то же время с помощью четвертого программатора 14 (П 4) определяют значение производной сигнала :

С выхода четвертого программатора 14 (П 4) значение производной сигнала поступает на вход третьего программатора 13 (П 3). Одновременно с описанным выше процессом, на выходе пятого программатора 15 (П 5) получают значение производной сигнала :

С выхода пятого программатора 15 (П 5) значение производной сигнала поступает на вход шестого программатора 16 (П 6) и на вход третьего программатора 13 (П 3). С помощью третьего программатора 13 (П 3) определяют значение расчетной производной тока :

С выхода третьего программатора 13 (П 3) значение расчетной производной тока поступает на вход перемножителя-делителя 10. На выходе перемножителя-делителя 10 получают значение индуктивности линейного токоограничивающего реактора/резистора L_i (фиг.3):

С выхода третьего программатора 13 (П 3) значение индуктивности L_i подают на вход шестого программатора 16 (П 6) и на вход второго программатора 11 (П 2). С помощью шестого программатора 16 (П 6) определяют значение активного сопротивления линейного токоограничивающего реактора/резистора R_i (фиг.3):

С выхода шестого программатора 16 (П 6) значение активного сопротивления R_i подают на вход второго программатора 11 (П 2), с помощью которого определяют средние за период значения активного сопротивления и индуктивности реактора/резистора по формулам:

где N_Ri, N_Li - соответственно количества значений R_i, L_i, найденных на периоде.

При поперечном включении линейного токоограничивающего реактора/резистора работа блока 2 расчета R, L аналогична работе блока расчета при его продольном включении, но на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал не поступает (u₂(t_j)=0), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал u₁(t_j), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) - сигнал i₁(t_j ).

Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 5 (УВХ 2) и 12 (УВХ 4) и хранят там, как текущие. С выхода второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2), значение сигнала u₁(t_j) поступает на вход сумматора 7. С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u₁(t_j)-u₂(t_j). C выхода сумматора 7 разность значений сигналов u₁(t_j )-u₂(t_j)=u₁(t_j) поступает в устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3). Одновременно значение сигнала i₁ (t_j) поступает в четвертый блок выборки-хранения 12 (УВХ 4). В остальном работа блока 2 расчета R, L при поперечном включении реактора/резистора аналогична работе блока 2 расчета R, L при продольном включении и заключается в том, что определяют значение напряжения на индуктивности U_L (t_j) (фиг.3):

Затем определяют значение производной сигнала :

Далее получают значение производной сигнала :

Затем определяют значение расчетной производной тока :

Далее получают значение индуктивности линейного токоограничивающего реактора/резистора L_i (фиг.3):

Затем определяют значение активного сопротивления линейного токоограничивающего реактора/резистора R_i (фиг.3):

Далее определяют средние за период значения активного сопротивления и индуктивности реактора/резистора по формулам:

где N_Ri, N_Li - соответственно количества значений R_i, L_i, найденных на периоде.

Таким образом, полезная модель позволяет измерять активное сопротивление R и индуктивность L линейного токоограничивающего реактора/резистора при его продольном или поперечном включении.

Устройство для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора, отличающееся тем, что к линейному токоограничивающему реактору/резистору в местах его подключения к шинам генераторного напряжения через регистратор аварийных ситуаций последовательно подключен блок расчета активного сопротивления и индуктивности, при этом в блоке расчета R, L первое и второе устройства выборки и хранения подключены к регистратору аварийных ситуаций, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор и сумматор; ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, третье устройство выборки-хранения, первый программатор, перемножитель-делитель, второй программатор, который подключен к ЭВМ, кроме того, к регистратору аварийных ситуаций подключено четвертое устройство выборки-хранения, к которому последовательно подключены третий программатор и перемножитель-делитель, кроме того, четвертое устройство выборки-хранения связано с первым, четвертым, пятым и шестым программаторами, при этом четвертый и пятый программаторы подсоединены к третьему программатору, а к пятому программатору последовательно подключены шестой и второй программаторы, причем шестой программатор связан с третьим устройством выборки-хранения и с перемножителем-делителем, и к каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор.