УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩИХ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при управлении линией электропередачи (ЛЭП), при функциональном контроле и диагностировании линии на основе ее П-образной адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах ЛЭП.
Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ №49278, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 10.11.2005 Бюл. №31], характеризующееся 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. 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. 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. 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. 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.
Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения текущих параметров ЛЭП для построения ее П-образной адаптивной модели.
Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ №51752, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 27.02.2006 Бюл. №6], характеризующееся тем, что содержит два параллельно включенных блока расчета активных и реактивных сопротивлений продольной и поперечной ветвей Г-образной схемы замещения линии электропередачи, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом через канал связи. Выходы блоков расчета подключены к ЭВМ. В первом блоке расчета первое и второе устройства выборки и хранения подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор, сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, 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. Вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства. 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. 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. Другой блок расчета содержит два устройства выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения последовательно подключены свой инвертор, сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены тот же сумматор, третье устройство выборки-хранения, четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем, к которому последовательно подключены интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. Вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства, а к выходу пятого устройства выборки-хранения последовательно подключены шестое устройство выборки-хранения, второй инвертор, третий сумматор, выход которого связан с перемножителем. Все устройства выборки-хранения подключены к тактовому генератору. Входы третьего и пятого устройств выборки-хранения связаны со вторым перемножителем, выход которого связан со вторым интегратором, соединенным со вторым перемножителем-делителем, подключенным к ЭВМ. Третье устройство выборки-хранения связано с преобразователем действующих значений, выходы которого подключены к третьему перемножителю, связанному с входами первого и второго перемножителей-делителей. К выходу третьего устройства выборки-
хранения подключен второй сумматор, к выходу пятого устройства выборки-хранения подключен третий сумматор.
Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения текущих параметров ЛЭП для построения ее П-образной адаптивной модели.
Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ №57016, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 27.09.2006 Бюл. №27], характеризующееся тем, что содержит 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. Выходы блоков расчета подключены к ЭВМ. В двух одинаковых блоках расчета первое и второе устройства выборки и хранения подключены к входу устройства. 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. Вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства. 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. 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. 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.
Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения текущих параметров ЛЭП для построения ее П-образной адаптивной модели.
В настоящее время нет устройств для определения текущих параметров линии электропередачи для построения ее П-образной адаптивной модели.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения текущих параметров линии электропередачи для построения ее П-образной адаптивной модели.
Устройство для определения текущих параметров линии электропередачи, согласно полезной модели, содержит блок расчета активных и реактивных сопротивлений продольной и поперечных ветвей П-образной схемы замещения линии электропередачи, подключенный через канал связи к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи.
При этом в блоке расчета первое и второе устройства выборки и хранения подключены к регистраторам аварийных ситуаций, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены первый инвертор, первый сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены первый сумматор, первый программатор, второй программатор, который подключен к ЭВМ. Кроме того, к первому сумматору подсоединен третий программатор, связанный со вторым программатором, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертый программатор, пятый программатор, который подключен к ЭВМ. Кроме того, к первому устройству выборки-хранения подсоединен шестой программатор, связанный с пятым программатором. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены седьмой программатор, восьмой программатор, который подключен к ЭВМ. Причем к второму устройству выборки-хранения подсоединен девятый
программатор, связанный с восьмым программатором. При этом третье и четвертое устройства выборки-хранения подключены к регистраторам аварийных ситуаций. К третьему устройству выборки-хранения последовательно подключены второй инвертор, второй сумматор. К четвертому устройству выборки-хранения последовательно подключены второй сумматор, десятый программатор, первый программатор действующих значений, связанный с пятым программатором, а к второму сумматору последовательно подсоединены одиннадцатый программатор, второй программатор действующих значений, связанный с восьмым программатором. К четвертому устройству выборки-хранения последовательно подключены двенадцатый программатор, третий программатор действующих значений, связанный со вторым программатором. К каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор. Кроме того, десятый программатор связан с четвертым, шестым и двенадцатым программаторами. Одиннадцатый программатор связан с седьмым, девятым и двенадцатым программаторами, который связан с первым и третьим программаторами. Кроме того, третье устройство выборки-хранения связано с двенадцатым программатором.
С помощью предложенной схемы устройства можно определить текущие параметры П-образной схемы замещения линии электропередачи (фиг.3):
1
1
1) продольное активное R и реактивное X сопротивления линии;
2) поперечные активные ,  и реактивные ,  сопротивления линии.
На фиг.1 представлена структурная схема включения устройства для определения текущих параметров линии электропередачи в ЛЭП и к системе (ЭВМ).
На фиг.2 изображена аппаратная схема устройства для определения текущих параметров линии.
На фиг.3 представлена П-образная схема замещения линии электропередачи.
1
1
Устройство (фиг.1) для определения текущих параметров линии электропередачи 1 содержит блок 2 расчета , , , , R, X, 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) и второго 5 (УВХ 2) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к регистраторам аварийных ситуаций. К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены первый инвертор 6, первый сумматор 7. Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены первый сумматор 7, первый программатор 8 (П1), второй программатор 9 (П2), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Кроме того, к выходу первого сумматора 7 подсоединен третий программатор 10 (П3), связанный со вторым программатором 9 (П2). К выходу первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены четвертый программатор 11 (П4), пятый программатор 12 (П5), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Кроме того, к выходу первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) также подсоединен шестой программатор 13 (П6), связанный с пятым программатором 12 (П5). К выходу второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены седьмой программатор 14 (П7), восьмой программатор 15 (П8), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Кроме того, к выходу второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) также подсоединен девятый программатор 16 (П9), связанный с восьмым программатором 15 (П8). Входы третьего 17 (УВХ 3) и четвертого 18 (УВХ 4) устройств выборки-хранения подключены к регистраторам аварийных ситуаций. К третьему устройству выборки-хранения 17 (УВХ 3) последовательно подключены второй инвертор 19, второй сумматор 20. К четвертому устройству выборки-
хранения 18 (УВХ 4) последовательно подключены второй сумматор 20, десятый программатор 21 (П10), первый программатор действующих значений 22 (ПДЗ 1), связанный с пятым программатором 12 (П5). Кроме того, к выходу второго сумматора 20 также последовательно подсоединены одиннадцатый программатор 23 (П11), второй программатор действующих значений 22 (ПДЗ 2), связанный с восьмым программатором 15 (П8). К выходу четвертого устройства выборки-хранения 18 (УВХ 4) также последовательно подключены двенадцатый программатор 25 (П12), третий программатор действующих значений 26 (ПДЗ 3), связанный со вторым программатором 9 (П2). К каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор 27 (ТГ). Кроме того, десятый программатор 21 (П10) связан с четвертым 11 (П4), шестым 13 (П6) и двенадцатым 25 (П12) программаторами. Одиннадцатый программатор 23 (П11) связан с седьмым 14 (П7), девятым 16 (П9) и двенадцатым 25 (П12) программаторами. Двенадцатый программатор 25 (П12) связан с первым 8 (П1) и третьим 10 (П3) программаторами. Кроме того, выход третьего устройства выборки-хранения 17 (УВХ 3) связан с двенадцатым программатором 25 (П12).
Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программаторы действующих значений и программаторы выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инверторы и сумматоры реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Тактовый генератор 27 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
1
1
Устройство работает следующим образом. На входы блока 2 расчета , , , , R, X устройства подают от регистраторов аварийных ситуаций следующие сигналы:
1
1
или 1) одновременно , , ,  на входные шины блока 2 расчета , , , , R, X в нагрузочном режиме ЛЭП,
1
1
или 2) одновременно , ,  на входные шины блока 2 расчета , , , , R, X в режиме холостого хода линии,
где  - массив отсчетов мгновенных значений напряжения в начале линии электропередачи,
- массив отсчетов мгновенных значений тока в начале ЛЭП,
- массив отсчетов мгновенных значений напряжения в конце линии,
- массив отсчетов мгновенных значений тока в конце линии электропередачи.
1
1
2
j
1
j
2
j
1
j
В режиме нагрузки на блок 2 расчета , , , , R, X на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u(t), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) сигнал u (t), а на вход третьего устройства выборки-хранения 17 (УВХ 3) сигнал i(t), a на вход четвертого устройства выборки-хранения 18 (УВХ 4) сигнал i(t),
j
1
2
N
где t=t, t,..., t - моменты времени,
- число разбиений на периоде Т,
-3
Δt=0,625·10 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока / напряжения в начале и в конце ЛЭП.
2
j
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1), 5 (УВХ 2), 17 (УВХ 3) и 18 (УВХ 4) и хранят там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на инвертор 6, в программаторы 11 (П4) и 13 (П6). С помощью инвертора 6
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
2
j
1
j
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
2
j
отрицательное значение предыдущего сигнала u(t) преобразовывают в положительное. С выхода инвертора 6 значение сигнала u(t) поступает на вход сумматора 7. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2), значение сигнала u(t) поступает на второй вход сумматора 7, в программаторы 14 (П7) и 16 (П9). С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u(t)-u(t) поступает в программаторы 8 (П1) и 10 (П3). Одновременно значение сигнала i(t) поступает в блок выборки-хранения 17 (УВХ 3), а значение сигнала i(t) поступает в блок выборки-хранения 18 (УВХ 4). Значения сигналов, записанные в блоки выборки-хранения 17 (УВХ 3) и 18 (УВХ 4) хранят там, как текущие. Затем с выхода устройства выборки-хранения 17 (УВХ 3) сигнал i(t) поступает в программатор 25 (П12) и на второй инвертор 19. С помощью второго инвертора 19 отрицательное значение предыдущего сигнала i(t) преобразовывают в положительное. С выхода второго инвертора 19 значение сигнала i(t) поступает на вход второго сумматора 20. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 18 (УВХ 4), значение сигнала i(t) поступает в программатор 25 (П12) и на второй вход второго сумматора 20. С помощью второго сумматора 20 определяют разность значений сигналов i(t)-i(t). С выхода второго сумматора 20 разность значений сигналов i(t)-i(t) поступает в программаторы 21 (П10) и 23 (П11). С помощью программатора 21 (П10) разность значений сигналов i(t)-i(t) изменяют пропорционально (1-k), причем коэффициент k=0; 0, 1...1. С
1
j
2
j
12
j
выхода программатора 21 (П10) сигнал  поступает в программаторы 11 (П4), 13 (П6), 25 (П12) и в программатор действующих значений 22 (ПДЗ 1). С помощью программатора 23 (П11) разность значений сигналов i(t)-i(t) изменяют пропорционально k, причем коэффициент k=0; 0, 1...1. С выхода программатора 23 (П11) сигнал  поступает в программаторы 14 (П7), 16 (П9), 25 (П12) и в программатор действующих значений 24 (ПДЗ 2). На выходе двенадцатого программатора 25 (П12) получают сигнал . C выхода двенадцатого программатора 25 (П12) сигнал i(t) поступает на входы программаторов 8 (П1), 10 (П3) и на вход программатора действующих значений 26 (ПДЗ 3). С помощью четвертого программатора 11 (П4) определяют значение потери активной мощности  на поперечном активном сопротивлении  линии электропередачи:
.
С выхода четвертого программатора 11 (П4) значение потери активной мощности поступает на вход пятого программатора 12 (П5). В то же время с помощью первого программатора действующих значений 22 (ПДЗ 1) определяют действующее значение сигнала:
.
С выхода первого программатора действующих значений 22 (ПДЗ 1) значение сигнала  поступает на вход пятого программатора 12 (П5). Одновременно с помощью шестого программатора 13 (П6) определяют
значение потери реактивной мощности  на поперечном реактивном сопротивлении  линии электропередачи:
.
С выхода шестого программатора 13 (П6) значение потери реактивной мощности поступает на вход пятого программатора 12 (П5). С помощью пятого программатора 12 (П5) определяют значение поперечных активного и реактивного сопротивлений линии электропередачи (фиг.3):
,
.
С помощью седьмого программатора 14 (П7) определяют значение потери активной мощности  на поперечном активном сопротивлении  линии электропередачи:
.
С выхода седьмого программатора 14 (П7) значение потери активной мощности поступает на вход восьмого программатора 15 (П8). В то же время с помощью второго программатора действующих значений 24 (ПДЗ 2) определяют действующее значение сигнала:
.
С выхода второго программатора действующих значений 24 (ПДЗ 2) значение сигнала  поступает на вход восьмого программатора 15 (П8). Одновременно с помощью девятого программатора 16 (П9) определяют значение потери реактивной мощности  на поперечном реактивном сопротивлении  линии электропередачи:
.
С выхода девятого программатора 16 (П9) значение потери реактивной мощности поступает на вход восьмого программатора 15 (П8). С помощью восьмого программатора 15 (П8) определяют значение поперечных активного и реактивного сопротивлений линии электропередачи (фиг.3):
,
.
12
С помощью первого программатора 8 (П1) определяют значение потери активной мощности ΔP на продольном активном сопротивлении R1 линии электропередачи:
.
С выхода первого программатора 8 (П1) значение потери активной мощности поступает на вход второго программатора 9 (П2). В то же время с помощью третьего программатора действующих значений 26 (ПДЗ 3) определяют действующее значение сигнала:
.
12
12
1
С выхода третьего программатора действующих значений 26 (ПДЗ 3) значение сигнала I поступает на вход второго программатора 9 (П2). Одновременно с помощью третьего программатора 10 (П3) определяют значение потери реактивной мощности ΔQ на продольном реактивном сопротивлении X линии электропередачи:
.
С выхода третьего программатора 10 (П3) значение потери реактивной мощности поступает на вход второго программатора 9 (П2). С помощью второго программатора 9 (П2) определяют значение продольных активного и реактивного сопротивлений линии электропередачи (фиг.3):
,
.
1
1
Таким образом, полезная модель позволяет измерять продольное активное R и реактивное X сопротивления линии, а также поперечные активные ,  и реактивные ,  сопротивления линии электропередачи.