Устройство для определения текущих параметров линии электропередачи

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при функциональном контроле и диагностировании ЛЭП, на основе ее Т-образной адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах электрического режима линии. Техническим результатом является создание устройства для определения текущих параметров линии электропередачи. Устройство для определения текущих параметров линии электропередачи содержит четыре устройства выборки-хранения, подключенные через канал связи к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи, три инвертора, два сумматора, программатор, тактовый генератор. При этом к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены первый инвертор, первый сумматор; ко второму устройству выборки-хранения подключен первый сумматор, первый программатор. К каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор. К первому программатору последовательно подключены второй программатор, третий программатор, четвертый программатор, выходы которого подключены к ЭВМ. Ко второму программатору подсоединен четвертый программатор. Кроме того, ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены пятый, шестой и седьмой программаторы, второй инвертор и восьмой программатор. К первому устройству выборки-хранения подключен пятый программатор, выход которого подключен к седьмому программатору. К первому программатору подсоединены третий и пятый программаторы. К пятому и шестому программаторам подсоединен восьмой программатор. Ко второму инвертору и восьмому программатору подключен четвертый программатор. К первому сумматору последовательно подключены девятый программатор, десятый программатор, выход которого подсоединен к четвертому программатору. К третьему устройству выборки-хранения последовательно подключены третий инвертор, второй сумматор. К четвертому устройству выборки-хранения подключен второй сумматор, выход которого связан с седьмым и восьмым программаторами. Кроме того, к четвертому устройству выборки-хранения последовательно подключены одиннадцатый программатор, двенадцатый программатор, выход которого связан с четвертым программатором. Причем к третьему устройству выборки-хранения подсоединен тринадцатый программатор, выход которого связан со вторым и третьим программаторами. Кроме того, к третьему устройству выборки-хранения подсоединены второй и третий программаторы. К девятому программатору подсоединены пятый и двенадцатый программаторы. К четвертому устройству выборки-хранения подключены десятый и двенадцатый программаторы. К одиннадцатому и двенадцатому программаторам подключен десятый программатор. 3 ил.

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при функциональном контроле и диагностировании ЛЭП, на основе ее Т-образной адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах электрического режима линии.

Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ 57016, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 27.09.2006 Бюл. 27], выбранное в качестве прототипа, содержащее три параллельно включенных блока расчета активных и реактивных сопротивлений продольных и поперечной ветвей Т-образной схемы замещения линии электропередачи, входы которых связаны с началом линии электропередачи и через канал связи с ее концом, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ, при этом в двух одинаковых блоках расчета первое и второе устройства выборки и хранения подключены к входу устройства, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор, сумматор; ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, программатор, третье устройство выборки-хранения, четвертое устройство выборки-хранения, второй инвертор, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем, к которому последовательно подключены интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ, кроме того, вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства, а к выходу пятого устройства выборки-хранения последовательно подключены шестое устройство выборки-хранения, третий сумматор, выход которого связан с первым перемножителем; к каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор; входы третьего и пятого устройств выборки-хранения связаны со вторым перемножителем, выход которого связан со вторым интегратором, выход которого соединен со вторым перемножителем-делителем, подключенным к ЭВМ; при этом к выходу пятого устройства выборки-хранения подключены третий сумматор и преобразователь действующих значений, выходы которого подключены к третьему перемножителю, связанному с входами первого и второго перемножителей-делителей; третий блок расчета активного и реактивного сопротивлений поперечной ветви Т-образной схемы замещения линии электропередачи содержит седьмое и восьмое устройства выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства; при этом к седьмому устройству выборки-хранения последовательно подключены третий инвертор, четвертый сумматор, к восьмому устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертый сумматор, второй программатор, четвертый инвертор, пятый сумматор, вход девятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства, к выходу девятого устройства выборки и хранения подсоединены последовательно пятый сумматор, десятое устройство выборки-хранения, одиннадцатое устройство выборки-хранения, пятый инвертор, шестой сумматор, выход которого связан с четвертым перемножителем, к которому последовательно подключены третий интегратор, третий перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ, входы двенадцатого и тринадцатого устройств выборки-хранения подключены к входу устройства, к выходу двенадцатого устройства выборки и хранения подсоединен шестой инвертор, выход которого связан с седьмым сумматором, к выходу тринадцатого устройства выборки-хранения последовательно подключены седьмой сумматор, четырнадцатое устройство выборки-хранения, пятнадцатое устройство выборки-хранения, восьмой сумматор, выход которого связан с четвертым перемножителем; к каждому устройству выборки-хранения подключен второй тактовый генератор; входы десятого и четырнадцатого устройств выборки-хранения связаны с пятым перемножителем, выход которого связан с четвертым интегратором, выход которого соединен с четвертым перемножителем-делителем, подключенным к ЭВМ, к выходу четырнадцатого устройства выборки-хранения также подключены восьмой сумматор и второй преобразователь действующих значений, выходы которого подключены к шестому перемножителю, связанному с входами третьего и четвертого перемножителей-делителей.

Задачей полезной модели является расширение арсенала технических средств для определения текущих параметров линии электропередачи для построения ее Т-образной адаптивной модели.

Устройство для определения текущих параметров линии электропередачи содержит четыре устройства выборки-хранения, подключенные через канал связи к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи, три инвертора, два сумматора, программатор, тактовый генератор. При этом к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены первый инвертор, первый сумматор; ко второму устройству выборки-хранения подключен первый сумматор, первый программатор. К каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор. Согласно полезной модели, к первому программатору последовательно подключены второй программатор, третий программатор, четвертый программатор, выходы которого подключены к ЭВМ. Ко второму программатору подсоединен четвертый программатор. Кроме того, ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены пятый, шестой и седьмой программаторы, второй инвертор и восьмой программатор. К первому устройству выборки-хранения подключен пятый программатор, выход которого подключен к седьмому программатору. К первому программатору подсоединены третий и пятый программаторы. К пятому и шестому программаторам подсоединен восьмой программатор. Ко второму инвертору и восьмому программатору подключен четвертый программатор. К первому сумматору последовательно подключены девятый программатор, десятый программатор, выход которого подсоединен к четвертому программатору. К третьему устройству выборки-хранения последовательно подключены третий инвертор, второй сумматор. К четвертому устройству выборки-хранения подключен второй сумматор, выход которого связан с седьмым и восьмым программаторами. Кроме того, к четвертому устройству выборки-хранения последовательно подключены одиннадцатый программатор, двенадцатый программатор, выход которого связан с четвертым программатором. Причем к третьему устройству выборки-хранения подсоединен тринадцатый программатор, выход которого связан со вторым и третьим программаторами. Кроме того, к третьему устройству выборки-хранения подсоединены второй и третий программаторы. К девятому программатору подсоединены пятый и двенадцатый программаторы. К четвертому устройству выборки-хранения подключены десятый и двенадцатый программаторы. К одиннадцатому и двенадцатому программаторам подключен десятый программатор.

С помощью предложенной схемы устройства можно определить текущие параметры Т-образной схемы замещения линии электропередачи (фиг.3):

1) активные сопротивления R^'_1i, R_1i и индуктивности L^'_1i, L_1i продольных ветвей линии;

2) активное сопротивление R_0i и емкость C_0i , поперечной ветви линии.

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

На фиг.2 изображена аппаратная схема устройства для определения текущих параметров линии.

На фиг.3 представлена Т-образная схема замещения линии электропередачи.

Устройство (фиг.1) для определения текущих параметров линии электропередачи 1 содержит блок 2 расчета R^'_1cp, L^'_1cp, R_1cp, L_1cp, R_0cp, C_0cp входы которого подключены через канал связи (КС) к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи (на фиг.1 не показаны), а выходы блока расчета 2 подключены к ЭВМ 3.

Блок расчета 2 (фиг.2) состоит из первого 4 (УВХ 1), второго 5 (УВХ 2), третьего 6 (УВХ 3) и четвертого 7 (УВХ 4) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к регистраторам аварийных ситуаций. К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены первый инвертор 8, первый сумматор 9. Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены первый сумматор 9, первый программатор 10 (П 1), второй программатор 11 (П 2), третий программатор 12 (П 3), четвертый программатор 13 (П 4), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Ко второму программатору 11 (П 2) подсоединен четвертый программатор 13 (П 4). Кроме того, ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены пятый 14 (П 5), шестой 15 (П 6) и седьмой 16 (П 7) программаторы, второй инвертор 17 и восьмой программатор 18 (П 8). К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) подключен пятый программатор 14 (П 5), выход которого подключен к седьмому программатору 16 (П 7). К первому программатору 10 (П 1) подсоединены третий 12 (П 3) и пятый 14 (П 5) программаторы. К пятому 14 (П 5) и шестому 15 (П 6) программаторам подсоединен восьмой программатор 18 (П 8). Выходы второго инвертора 17 и восьмого программатора 18 (П 8) связаны с четвертым программатором 13 (П 4). К первому сумматору 9 последовательно подключены девятый программатор 19 (П 9), десятый программатор 20 (П 10), выход которого подсоединен к четвертому программатору 13 (П 4). К третьему устройству выборки-хранения 6 (УВХ 3) последовательно подключены третий инвертор 21, второй сумматор 22. К четвертому устройству выборки-хранения 7 (УВХ 4) подключен второй сумматор 22, выход которого связан с седьмым 16 (П 7) и восьмым 18 (П 8) программаторами. Кроме того, к четвертому устройству выборки-хранения 7 (УВХ 4) последовательно подключены одиннадцатый программатор 23 (П 11), двенадцатый программатор 24 (П 12), выход которого связан с четвертым программатором 13 (П 4). Причем к третьему устройству выборки-хранения 6 (УВХ 3) подсоединен тринадцатый программатор 25 (П 13), выход которого связан со вторым 11 (П 2) и третьим 12 (П 3) программаторами. Кроме того, к третьему устройству выборки-хранения 6 (УВХ 3) подсоединены второй 11 (П 2) и третий 12 (П 3) программаторы. К девятому программатору 19 (П 9) подсоединены пятый 14 (П 5) и двенадцатый 24 (П 12) программаторы. Выход четвертого устройства выборки-хранения 7 (УВХ 4) связан с десятым 20 (П 10) и двенадцатым 24 (П 12) программаторами. Входы десятого программатора 20 (П 10) соединены с одиннадцатым 23 (П 11) и двенадцатым 24 (П 12) программаторами. К каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор 26 (ТГ).

Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программаторы выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инверторы и сумматоры реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Тактовый генератор 26 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.

Устройство работает следующим образом. В режиме нагрузки на входы блока 2 расчета R^'_1cp, L^'_1cp, R_1cp, L_1cp, R_0cp, C_0cp, устройства от регистраторов аварийных ситуаций подают одновременно сигналы на входные шины блока 2 расчета R'_1cp, L'_1cp, R_1cp, L_1cp, R_0cp, C_0cp, где - массив отсчетов мгновенных значении напряжения в начале линии электропередачи,

- массив отсчетов мгновенных значений тока в начале ЛЭП,

- массив отсчетов мгновенных значении напряжения в конце линии,

- массив отсчетов мгновенных значений тока в конце линии электропередачи.

На блок 2 расчета R^'_1cp, L^'_1cp, R_1cp, L_1cp, R_0cp, C_0cp на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u₂(t_j), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) сигнал u₁(t_j), а на вход третьего устройства выборки-хранения 6 (УВХ 3) сигнал i₂(t _j), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 7 (УВХ 4) сигнал i₁(t_j),

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

N=T/t - число разбиений на периоде Т,

t=0,62510^-3 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока / напряжения в начале и в конце ЛЭП.

Значения сигналов записывают в устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1), 5 (УВХ 2), 6 (УВХ 3) и 7 (УВХ 4) и хранят там, как текущие, затем с выхода первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u₂(t_j) поступает в пятый программатор 14 (П 5) и на первый инвертор 8, с помощью которого отрицательное значение предыдущего сигнала u₂(t_j) преобразовывают в положительное. С выхода первого инвертора 8 значение сигнала u₂(t_j) поступает на вход первого сумматора 9. В то же время с выхода второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) значение сигнала u₁(t_j) поступает на второй вход первого сумматора 9 и в пятый программатор 14 (П 5). С помощью первого сумматора 9 определяют разность значений сигналов u₁(t_j)-u₂(t_j ). С выхода сумматора 9 разность значений сигналов u₁ (t_j)-u₂(t_j) поступает в программаторы 10 (П 1) и 19 (П 9). Одновременно значение сигнала i₂ (t_j) поступает в третье устройство выборки-хранения 6 (УВХ 3), а значение сигнала i₁(t_j) поступает в четвертое устройство выборки-хранения 7 (УВХ 4). Значения сигналов, записанные в устройства выборки-хранения 6 (УВХ 3) и 7 (УВХ 4) хранят там, как текущие. Затем с выхода третьего устройства выборки-хранения 6 (УВХ 3) сигнал i₂(t_j) поступает в программаторы 11 (П 2), 12 (П 3), 25 (П 13) и на третий инвертор 21, с помощью которого отрицательное значение предыдущего сигнала i₂ (t_j) преобразовывают в положительное. С выхода третьего инвертора 21 значение сигнала i₂(t_j) поступает на вход второго сумматора 22. В то же время с выхода четвертого устройства выборки-хранения 7 (УВХ 4) значение сигнала i ₁(t_j) поступает в программаторы 20 (П 10), 23 (П 11), 24 (П 12) и на второй вход второго сумматора 22, с помощью которого определяют разность значений сигналов i₁(t _j)-i₂(t_j). С выхода второго сумматора 22 разность значений сигналов i₁(t_j)-i ₂(t_j) поступает в седьмой 16 (П 7) и восьмой 18 (П 8) программаторы. С помощью первого программатора 10 (П 1) разность значений сигналов u₁(t_j)-u ₂(t_j) изменяют пропорционально коэффициенту (1-k), причем k=0; 0,11. С выхода первого программатора 10 (П 1) сигнал u₁₂(t_j)=(1-k)·u₁₂(t_j) поступает в программаторы 11 (П 2), 12 (П 3) и 14 (П 5). Одновременно с помощью девятого программатора 19 (П 9) разность значений сигналов u₁ (t_j)-u₂(t_j) изменяют пропорционально k, причем коэффициент k=0; 0,11. С выхода девятого программатора 19 (П 9) сигнал поступает в программаторы 14 (П 5), 20 (П 10) и 24 (П 12). В то же время с помощью одиннадцатого программатора 23 (П 11) определяют значения производных сигнала и :

С выхода одиннадцатого программатора 23 (П 11) значения производных сигнала и поступают на входы десятого 20 (П 10) и двенадцатого 24 (П 12) программаторов. Одновременно с помощью тринадцатого программатора 25 (П 14) определяют значения производных сигнала и :

С выходов тринадцатого программатора 25 (П 14) значения производных сигнала и поступают на входы второго 11 (П 2) и третьего 12 (П 3) программаторов. С помощью пятого программатора 14 (П 5) определяют или разность значений сигналов u₀(t_j)=u ₁(t_j)-u'₁₂(t_j) или сумму значений сигналов u₀(t_j)=u₂(t_j)-u₁₂(t_j). С выхода пятого программатора 14 (П 5) сигнал u₀(t_j) поступает в шестой 15 (П 6), седьмой 16 (П 7) и восьмой 18 (П 8) программаторы. С помощью шестого программатора 15 (П 6) определяют значения производных сигнала и :

С выхода шестого программатора 15 (П 6) значения производных сигнала и поступают седьмой 16 (П 7) и восьмой 18 (П 8) программаторы. С помощью двенадцатого программатора 24 (П 12) определяют значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

С выхода двенадцатого программатора 24 (П 12) значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи поступает на входы четвертого 13 (П 4) и десятого 20 (П 10) программаторов. Одновременно с помощью второго программатора 11 (П 2) определяют значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

С выхода второго программатора 11 (П 2) значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи поступает на входы третьего 12 (П 3) и четвертого 13 (П 4) программаторов. В то же время с помощью седьмого программатора 16 (П 7) определяют значение емкости С_0i, поперечной ветви линии электропередачи (фиг.3):

С выхода седьмого программатора 16 (П 7) значение емкости С_0i, поперечной ветви линии электропередачи на входы четвертого программатора 13 (П 4) и второго инвертора 17, с помощью которого отрицательное значение емкости С_0i , преобразовывают в положительное. С выхода второго инвертора 17 значение емкости С_0i, поступает на вход восьмого программатора 18 (П 8). С помощью десятого программатора 20 (П 10) определяют значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

С выхода десятого программатора 20 (П 10) значение активного сопротивления продольной ветви линии электропередачи поступает на вход четвертого программатора 13 (П 4). Одновременно с помощью третьего программатора 12 (П 3) определяют значение активного сопротивления продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

С выхода третьего программатора 12 (П 3) значение активного сопротивления продольной ветви линии электропередачи поступает на вход четвертого программатора 13 (П 4). В то же время с помощью восьмого программатора 18 (П 8) определяют значение активного сопротивления R_0i, поперечной ветви линии электропередачи (фиг.3):

С выхода восьмого программатора 18 (П 8) значение активного сопротивления R_0i поперечной ветви линии электропередачи поступает на вход четвертого программатора 13 (П 4). С помощью четвертого программатора 13 (П 4) определяют средние за период значения активных сопротивлений и индуктивностей продольных ветвей, активного сопротивления и емкости поперечной ветви линии электропередачи по формулам:

,

где ,,,, , - соответственно количество значений , , , ,, , найденных на периоде.

В режиме холостого хода работа блока 2 расчета , , , , , аналогична работе в режиме нагрузки, причем коэффициент k=1.

При работе блок 2 расчета , , , , , сохраняют пары цифровых отсчетов напряжений и токов как текущие, определяют разность значений сигналов u₁(t _j)-u₂(t_j) и i₁(t_j )-i₂(t_j), изменяют разность значений сигналов u'₁₂(t_j)=k·u₁₂(t_j) и u₁₂(t_j)=(1-k)·u₁₂(t_j) пропорционально коэффициенту k=1. В то же время определяют значения производных сигнала и :

Одновременно определяют значения производных сигнала и :

Далее определяют или разность значений сигналов u₀(t_j)=u₁(t_j )-u^'₁₂(t_j) или сумму значений сигналов u₀(t_j)=u₂(t_j)+u₁₂(t_j). Определяют значения производных сигнала и :

Затем определяют значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

Одновременно определяют значение индуктивности продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

В то же время определяют значение емкости С_0i поперечной ветви линии электропередачи (фиг.3):

Далее определяют значение активного сопротивления продольной ветви линии электропередачи:

Одновременно определяют значение активного сопротивления продольной ветви линии электропередачи (фиг.3):

В то же время определяют значение активного сопротивления R_0i поперечной ветви линии электропередачи (фиг.3):

Затем определяют средние за период значения активных сопротивлений и индуктивностей продольных ветвей, активного сопротивления и емкости поперечной ветви линии электропередачи по формулам:

где ,,,, , - соответственно количество значений , , ,, , , найденных на периоде.

Таким образом, полезная модель позволяет измерять активные сопротивления , и индуктивность , продольных ветвей, активное сопротивление , и емкость поперечной ветви Т-образной схемы замещения линии электропередачи.

Устройство для определения текущих параметров линии электропередачи, содержащее четыре устройства выборки-хранения, подключенные через канал связи к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи, три инвертора, два сумматора, программатор, тактовый генератор, при этом к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены первый инвертор, первый сумматор; ко второму устройству выборки-хранения подключен первый сумматор, первый программатор, к каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор, отличающееся тем, что к первому программатору последовательно подключены второй программатор, третий программатор, четвертый программатор, выходы которого подключены к ЭВМ, ко второму программатору подсоединен четвертый программатор, кроме того, ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены пятый, шестой и седьмой программаторы, второй инвертор и восьмой программатор, к первому устройству выборки-хранения подключен пятый программатор, выход которого подключен к седьмому программатору, к первому программатору подсоединены третий и пятый программаторы, к пятому и шестому программаторам подсоединен восьмой программатор, ко второму инвертору и восьмому программатору подключен четвертый программатор, к первому сумматору последовательно подключены девятый программатор, десятый программатор, выход которого подсоединен к четвертому программатору, к третьему устройству выборки-хранения последовательно подключены третий инвертор, второй сумматор, к четвертому устройству выборки-хранения подключен второй сумматор, выход которого связан с седьмым и восьмым программаторами, кроме того, к четвертому устройству выборки-хранения последовательно подключены одиннадцатый программатор, двенадцатый программатор, выход которого связан с четвертым программатором, причем к третьему устройству выборки-хранения подсоединен тринадцатый программатор, выход которого связан со вторым и третьим программаторами, кроме того, к третьему устройству выборки-хранения подсоединены второй и третий программаторы, к девятому программатору подсоединены пятый и двенадцатый программаторы, к четвертому устройству выборки-хранения подключены десятый и двенадцатый программаторы, к одиннадцатому и двенадцатому программаторам подключен десятый программатор.