СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ ТРЕХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ
METHOD FOR MATCHING OF THREE-WIRE POWER LINE WITH ELECTRICAL LOAD

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации линий электропередачи (ЛЭП) при передаче электрической энергии к потребителю.
Передача электрической энергии по протяженным ЛЭП, а также электрическая энергии повышенной частоты по сравнительно с непротяженным ЛЭП обеспечивается: по одно- и двухпроводным ЛЭП одной парой волн электромагнитного поля (падающей и отраженной); по трехпроводным - тремя парами; по четырехпроводной - четырьмя и т.д. [1]. В результате согласования ЛЭП с электрической нагрузкой пропускная способность линий электропередачи повышается из-за исключения отраженной волны. Кроме того, уменьшается степень искажения кривых напряжения и тока, увеличивается надежность функционирования электрического оборудования, нормализуется работа релейной защиты, автоматики и связи, улучшается экологическая обстановка в районе эксплуатации ЛЭП.
Известно условие согласованного режима работы однопроводной ЛЭП [2], на основании которого работает устройство [патент RU 2390924], где реализован согласованный режим работы однопроводной протяженной ЛЭП. Однако трехпроводная ЛЭП не может быть согласована одним лишь условием согласованного режима [2] из-за специфичности распространения напряжений и токов по трехпроводным ЛЭП [3].
Известны способы согласования линий связи с нагрузкой [4]. Однако применяемые здесь технические элементы, такие как дифференциальный усилитель, не предназначены для работы на высоком напряжении, к примеру 1 кВ, а это значит, что специфика реализации способов [4] достаточно своеобразна и неприменима в протяженных линиях электропередачи высокого напряжения.
Задача изобретения - формирование способа согласования трехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой.
Технический результат заключается в обеспечении условий согласования трехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой, выполнение которых повлечет за собой уменьшение потерь электрической энергии, повышение пропускной способности линии, уменьшение степени искажения кривых напряжения и тока.
Технический результат достигается тем, что способ согласования трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях и токах в линии через устройства сопряжения поступают в процессор, согласно изобретению в процессоре проверяются условия согласования трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой для каждого провода линии в результате сравнения действительного и эталонного значений сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку, и формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов или автоматизированные технологические комплексы.
Сущность изобретения поясняется схемами: на (рис.1) показан алгоритм обеспечения и поддержания согласования трехпроводной неизолированной ЛЭП с электрической нагрузкой, на (рис.2) представлена схема алгоритма работы процессора, на (рис.3) в блоке А выполняются логические операции.
На рисунках показаны:
1 - корректирующий орган, такой как РПН трансформатора (КО1);
2 - трансформатор, питающий ЛЭП напряжением 110 кВ или выше (Т1);
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>1</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
3 - устройства сопряжения, каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, установленные в начале ЛЭП напряжением 110 кВ или выше
;
4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
5 - процессор (П);
6 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);
7 - показывающий или самопишущий прибор (РО);
8 - ЛЭП напряжением 110 кВ или выше (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ);
9 - понижающий трансформатор, напряжением 220 кВ/10 кВ (Т2);
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>2</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
10 - устройства сопряжения, каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, установленные в конце ЛЭП напряжением 110 кВ или выше
;
11 - понижающий трансформатор, напряжением 10 кВ/0,85 кВ (Т3);
12 - корректирующий орган, такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 220 кВ/10 кВ (КО2);
13 - преобразователь, выполненный в виде выпрямительной установки для электролизных ванн алюминиевого завода, фаза A, (VD1);
14 - корректирующий орган, такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 10 кВ/0,85 кВ (КО3);
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mi>А</mi><mi>Г</mi><mi>Р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
15 - обобщенная электрическая нагрузка
;
16 - корректирующий орган, такой как система электролиза алюминия ТРОЛЛЬ (КО4);
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
17 - обобщенное сопротивление нагрузки
;
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
18 - обобщенное сопротивление нагрузки с учетом реализации согласования ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ),
;
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
19 - амплитудные значения напряжения нагрузки
;
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
20 - амплитудные значения тока нагрузки
;
21 - специализированная программа для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения (LEP3 v.1.00);
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
22 - величины токов, какими должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой
;
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
23 - величины напряжений, какими должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой
.
24 - логический блок (А).
Суть предлагаемой разработки заключается в реализации при помощи технических средств условий согласования трехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой [5-7], в формировании алгоритма обеспечения и поддержания согласованного режима работы протяженной трехпроводной ЛЭП. В случае нарушения симметрии электроэнергетической системы, в состав которой входит рассматриваемая линия электропередачи, условия ее согласования с электрической нагрузкой следует определять для каждого провода ЛЭП.
Пусть будет необходимо выполнить согласование фазы А с электрической нагрузкой. Для фаз В и С алгоритм согласования с электрической нагрузкой будет аналогичным.
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mi>А</mi><mi>Г</mi><mi>Р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mi>А</mi><mi>Г</mi><mi>Р</mi><mo>.</mo></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
На (рис.1) показан алгоритм обеспечения и поддержания согласования трехпроводной неизолированной ЛЭП с электрической нагрузкой. Здесь в качестве объекта согласования использована ЛЭП напряжением 110 кВ или более 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ). Кроме того, реализовано использование следующего электротехнического оборудования: трансформатора 2 (Т1) - трансформатора, питающего ЛЭП напряжением 110 кВ или выше 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ); трансформаторов 9 (Т2) и 11 (Т3) - двух различных групп понижающих трансформаторов, имеющих отличные друг от друга номинальные характеристики; преобразователя 13 (VD1) - преобразователь, выполненный в виде выпрямительной установки для электролизных ванн алюминиевого завода, фаза А, представляющих в данном случае обобщенную электрическую нагрузку 15
. Блоки 9 (Т2), 11 (Т3), 13 (VD1) и 15
образуют общий блок, полное сопротивление которого при достижении согласованного режима работы ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) определяется величиной 18
, а в иных случаях - 17
. В данном случае полное сопротивление 18
является эталонной величиной, к которой должно стремиться значение 17
в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>1</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>2</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>1</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>2</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>1</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>2</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Основным блоком работы алгоритма способа согласования трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ) с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис.1), где выполняется анализ сведений о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 17
или 18
. Эти сведения в процессор поступают от устройств сопряжения, каковыми являются датчики тока и напряжения 3
и 10
, где анализируемые характеристики электрической энергии доводятся до величин, воспринимаемых компьютерной техникой. Датчики 3
устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале исследуемой протяженной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), а датчики 10
- в конце этой линии электропередачи 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ). В качестве датчиков 3
и 10
могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, спектроанализаторы, а также делители напряжения и шунты переменного тока.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>1</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mi>Д</mi><mn>2</mn></mrow></mstyle></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>н</mi><mi>а</mi><mi>г</mi><mi>р</mi><mo>.</mo></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис.1) позволяет сформированные в датчиках 3
и 10
аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 1 (КО1), 12 (КО2), 14 (КО3) и 16 (КО4) преобразовать в аналоговые. В данном случае в качестве корректирующих органов 1 (КО1), 12 (КО2) и 14 (КО3) использованы устройства РПН силовых трансформаторов, а в качестве корректирующего органа 16 (КО4) - система электролиза алюминия ТРОЛЛЬ [8, 9], позволяющая изменять величину полного сопротивления обобщенной нагрузки 17
путем воздействия на технологический процесс. На (рис.1) это сопротивление обозначено символом 15
. Результаты действия описываемого алгоритма выводятся на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mi>А</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mi>А</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Схема алгоритма работы процессора 5 (П) представлена на (рис.2). Она достаточно проста: из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные значения тока 20
и напряжения 19
нагрузки, затем определяется величина 17
. Определенные таким образом величины 20
19
, 17
подаются в следующий блок 24 (А).
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Блок 21 (LEP3 v.1.00) на (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования трехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения [10]. При помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 22
и 23
формируются величины токов и напряжений в конце линии, какими должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП 8 (ЛЭП 110 кВ ИЛИ ВЫШЕ), согласованной с электрической нагрузкой. Эти токи и напряжения определяются следующим образом [5-7]:
<mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>H</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>A</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>l</mi></mrow></msup><mo>;</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>H</mi><mo>.</mo><mi>B</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>B</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>l</mi></mrow></msup><mo>;</mo></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>H</mi><mo>.</mo><mi>C</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>C</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>l</mi></mrow></msup><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>A</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>l</mi></mrow></msup><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>B</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>B</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>l</mi></mrow></msup><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>C</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>C</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><msub><mi>γ</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msub><mi>l</mi></mrow></msup><mo>,</mo></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>A</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>B</mi><mtext></mtext><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>C</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>A</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>B</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mn>1</mn><mi>C</mi><mi>n</mi></mrow></msub></mrow>
1n
где
,
,
- комплексные значения действующих величин фазных напряжений в начале ЛЭП, В; γ - постоянная распространения одной из пар волн электромагнитного поля по проводам ЛЭП; l - протяженность рассматриваемой трехпроводной ЛЭП, км;
,
,
- комплексные значения действующих величин линейных токов в начале ЛЭП, А.
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
Далее определяется полное сопротивление нагрузки 18
, какое оно должно быть при согласовании трехпроводной ЛЭП с этой нагрузкой. Полученные результаты отправляются в блок 24 (А).
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mn>5</mn></munderover><mrow><msub><mi>U</mi><mi>A</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mn>5</mn></munderover><mrow><msub><mi>Z</mi><mi>A</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
В блоке 24 (А) (рис.3) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений 18
, 23
с сопротивлением нагрузки 17
и напряжением в конце линии 19
. Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ΔZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению
, а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению
. Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 1, 12, 14, 16 (КО1-4) (рис.1).
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mn>5</mn></munderover><mrow><msub><mi>Z</mi><mi>A</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
Здесь в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения в конце линии или сопротивления нагрузки. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока в конце линии. Для этого в блоке
следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце линии сформировать сигнал для корректирующих органов 1, 12, 14, 16 (КО1-4) (рис.1).
<mrow><mn>19</mn><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>></mo><mn>23</mn><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>H</mi><mo>.</mo><mi>A</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mn>17</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>></mo><mn>18</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mrow><munder accentunder="true"><mi>Z</mi><mo stretchy="true">_</mo></munder></mrow><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mover accent="true"><mi>I</mi><mo>˙</mo></mover><msub><mn>2</mn><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>В</mi><mi>О</mi><mi>Л</mi><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><msub><mover accent="true"><mi>U</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>Н</mi><mo>.</mo><mi>А</mi></mrow></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mn>5</mn></munderover><mrow><msub><mi>U</mi><mi>A</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
O
В процессе реализации предлагаемого способа согласования трехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой выяснено, что при
и
ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению ΔU в виде произведения разницы между 23
и 19
и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок
.
Блок 24 (А) (рис.3) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.
Источники информации
1. Большанин Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2кн. Кн.1 / Г.А. Большанин. - Братск: БрГУ, 2006 - 807 с.
2. Большанин Г.А. Коррекция качества электрической энергии / Г.А. Большанин - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007 - 120 с.
3. Большанин Г.А. Особенности распространения электрической энергии по трехпроводной линии электропередачи / Г.А. Большанин, Л.Ю. Большанина, Е.Г. Марьясова // Системы. Методы. Технологии. - 2011. №3 (11).- С.82-89.
4. Кэрки Д. Согласование выходного импеданса при помощи полностью дифференциальных операционных усилителей / Д. Кэрки // Компоненты и технологии. - 2010. - №5. - С.150-154.
5. Козлов В.А. Условия согласования однородной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи 10 кВ и выше с нагрузкой / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Материалы VII международной научно-практической конференции. - Прага: Печатный дом «Образование и Наука», 2011. - С.86-90.
6. Козлов В.А. Согласованный режим работы однородной трехпроводной линии электропередачи / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Системы. Методы. Технологии. - 2011. - №4. - С.70-76.
7. Козлов В.А. Согласованный режим работы однородной трехпроводной ЛЭП 220 кВ и выше как средство улучшения электромагнитной обстановки / Большанин Г.А. // Наука сегодня: теоретические аспекты и практика применения. Ч.2: Сб. науч. трудов. - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011. - С.63-66.
8. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ТРОЛЛЬ / АО ТоксСофт // http://new.toxsoft.ru. 11.05.2011.
9. Разрешение от 03.04.2007 №РРС 00-23783 Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору.
10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010611988 "Расчет параметров трехфазной трехпроводной неизолированной линии электропередачи (LEP3 v.1.00)"