УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использовано при управлении линией электропередачи (ЛЭП), на основе ее Г-образной адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах электрического режима ЛЭП.
В настоящее время нет устройств для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи.
Устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи 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, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ.
При этом в первом блоке 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, 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.
Другой блок расчета содержит два устройства выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. При этом 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. Кроме того, 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. При этом 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.
С помощью предложенной схемы устройства можно определить текущие параметры электрического режима Г-образной схемы замещения линии электропередачи (фиг.2):
1
1
1) продольные активное R и реактивное X сопротивления линии;
2
2
2) поперечные активное R и реактивное Х сопротивления линии. На фиг.1 представлена схема включения устройства для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи в ЛЭП и к системе (ЭВМ).
На фиг.2 изображена Г-образная схема замещения линии электропередачи.
1
1
На фиг.3 изображена аппаратная схема блока расчета R и X.
2
2
На фиг.4 изображена аппаратная схема блока расчета R и Х.
1
1
2
2
Устройство (фиг.1) содержит два параллельно включенных блока расчета: блок расчета R, X, блок расчета R, Х, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом через канал связи (КС), а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ.
1
1
Блок расчета R, X (фиг.3) состоит из первого 1 (УВХ 1) и второго 2 (УВХ 2) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения 1 (УВХ 1) последовательно подключены первый инвертор 3, первый сумматор 4. Ко второму устройству выборки-хранения 2 (УВХ 2) последовательно подключены первый сумматор 4, третье устройство выборки-хранения 5 (УВХ 3), четвертое устройство выборки-хранения 6 (УВХ 4), второй инвертор 7, второй сумматор 8, выход которого связан с первым перемножителем 9. К первому перемножителю 9 последовательно подключены первый интегратор 10, первый перемножитель-делитель 11, выход которого подключен к ЭВМ. Вход пятого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 5) подключен к входу устройства. Кроме того, к выходу третьего устройства выборки и хранения 5 (УВХ 3) подсоединен второй вход второго сумматора 8. К пятому устройству выборки-хранения 12 (УВХ 5) последовательно подключены шестое
устройство выборки-хранения 13 (УВХ 6), третий сумматор 14, выход которого связан с первым перемножителем 9. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 15 (ТГ). Входы третьего 5 (УВХ 3) и пятого 12 (УВХ 5) устройств выборки-хранения связаны со вторым перемножителем 16. Выход второго перемножителя 16 связан со вторым интегратором 17, выход которого соединен со вторым перемножителем-делителем 18, подключенным к ЭВМ. К выходу пятого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 5) также подключены третий сумматор 14 и преобразователь действующих значений 19 (ПДЗ), выходы которого подключены к третьему перемножителю 20, связанному с входами первого 11 и второго 18 перемножителей-делителей.
2
2
1
1
Блок расчета R, Х (фиг.4) по структуре аппаратной схемы является аналогичным блоку расчета R, X, но выход первого сумматора 4 связан с пятым устройством выборки-хранения 12 (УВХ 5) и со вторым перемножителем 16, а вход третьего 5 (УВХ 3) устройства выборки и хранения подключен к входу устройства.
Первое 1 (УВХ 1), второе (УВХ 2), третье 5 (УВХ 3), четвертое 6 (УВХ 4), пятое 12 (УВХ 5), шестое 13 (УВХ 6) устройства выборки-хранения могут быть реализованы на микросхемах 1100СК2. Первый инвертор 3 и второй инвертор 7 могут быть реализованы на микросхеме 140УД17А. Первый 4, второй 8 и третий 14 сумматоры могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве первого перемножителя 9, второго перемножителя 16, третьего перемножителя 20, первого перемножителя-делителя 11 и второго перемножителя-делителя 18 может быть использована микросхема 525ПС3. Первый интегратор 10, второй интегратор 17 могут быть реализованы на операционном усилителе 140УД17А. Тактовый генератор 15 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051. Программатор действующих значений 19 (ПДЗ) может быть выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53.
1
1
2
2
Устройство работает следующим образом. На входы блока расчета R, X, блока расчета R, Х устройства, реализующего способ определения текущих параметров ЛЭП для построения ее адаптивной модели, подают одновременно следующие сигналы:
1
1
1) , ,  - на выходные шины блока расчета R, X,
2
2
2) , ,  на входные шины блока расчета R, X,
где  - массив отсчетов мгновенных значений напряжения в начале линии электропередачи,
- массив отсчетов мгновенных значении тока в начале линии,
- массив отсчетов мгновенных значении напряжения в конце ЛЭП,
- массив отсчетов мгновенных значений тока в конце линии электропередачи.
1
1
2
j
1
j
1
j
На блок расчета R, X на вход первого устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) поступает сигнал u(t), на вход второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2) сигнал u (t), а на вход пятого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 5) сигнал i (t),
j
1
2
N
где t=t, t,...,t - моменты времени,
- число разбиений на периоде Т,
-3
Δt=1·10 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений токов и напряжений в начале и в конце ЛЭП.
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
1
1
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1), 2 (УВХ 2) и 12 (УВХ 5) и хранили там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на инвертор 3. С помощью инвертора 3 отрицательное значение предыдущего сигнала u(t) преобразовывается в положительное. С выхода инвертора 3 значение сигнала u(t) поступает на вход сумматора 4. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), значение сигнала u(t) поступает на второй вход сумматора 4. С помощью сумматора 4 определяют разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода сумматора 4 разность значений сигналов u(t)-u(t)поступает в устройство выборки-хранения 5 (УВХ 3) и на вход перемножителя 16. Одновременно значение сигнала i(t) поступает в блок выборки-хранения 12 (УВХ 5) и на второй вход перемножителя 16. Значения сигналов, записанные в блоки выборки-хранения 5 (УВХ 3) и 12 (УВХ 5) хранят там, как текущие. С выхода устройства выборки-хранения 5 (УВХ 3) сигнал u(t)-u(t) поступает на вход сумматора 8 и в устройство выборки-хранения 6 (УВХ 4), в котором становится предыдущим значением, а с выхода устройства выборки-хранения 12 (УВХ 5), значение сигнала i(t) поступает на первый и второй входы программатора действующих значений 19 (ПДЗ), затем поступает в устройство выборки-хранения 13 (УВХ 6) и становится предыдущим значением. На выходах программатора действующих значений 19 (ПДЗ) получают действующие значения сигналов I и I:
1
1
1
1
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
1
j
1
j
1
j
2
j
1
j
С выходов программатора действующих значений 19 (ПДЗ) действующие значения сигналов I и I поступают на входы перемножителя 20. С помощью третьего перемножителя 20 значения сигналов I и I перемножают и подают на входы первого 11 и второго 18 перемножителей-делителей. С выхода четвертого устройства выборки-хранения 6 (УВХ 4) предыдущее значение сигнала u(t)-u(t) поступает во второй инвертор 7, с помощью которого отрицательное значение предыдущего сигнала u(t)-u(t) преобразовывается в положительное. С выхода второго инвертора 7 значение сигнала u(t)-u(t) поступает на вход второго сумматора 8. В то же время с выхода третьего устройства выборки-хранения 5 (УВХ 3) текущее значение сигнала u(t)-u(t) поступает на вход второго сумматора 8, с помощью которого определяют разность текущего и предыдущего значений сигнала u(t)-u(t). Одновременно с описанным выше процессом, с выхода шестого устройства выборки-хранения 13 (УВХ 6) предыдущее значение сигнала i(t) поступает на вход третьего сумматора 14 и с выхода пятого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 5) текущее значение сигнала i(t) поступает на вход третьего сумматора 14. С помощью третьего сумматора 14 определяют сумму текущего и предыдущего значений сигнала i(t). С выхода второго сумматора 8 разность текущего и предыдущего значений сигнала u(t)-u(t) поступает на вход первого перемножителя 9, а с выхода третьего сумматора 14 сумма текущего и предыдущего значений сигнала i(t) поступает на вход первого перемножителя 9. С помощью первого перемножителя 9 значения разности и суммы сигналов перемножают и подавают на вход первого интегратора 10. С помощью первого интегратора 10 суммируют произведения разности и
1
суммы сигналов и определяют значение потери реактивной мощности ΔQ:
1
j
2
j
1
j
С выхода первого интегратора 10 значение потери реактивной мощности поступает на вход первого перемножителя-делителя 11. В то же время с помощью второго перемножителя 16 определяют произведения текущих значений сигналов u(t)-u(t) и i(t) которые поступают на вход второго интегратора 17. С помощью второго интегратора 17 определяют потери активной мощности: .
С выхода второго интегратора 17 значение потери активной мощности поступает на вход второго перемножителя-делителя 18. С помощью первого перемножителя-делителя 11 определяют значение продольного реактивного сопротивления линии электропередачи .
С помощью второго перемножителя-делителя 18 определяют значение др. продольного активного сопротивления линии .
2
2
1
1
2
j
1
j
2
j
Работа другого блока расчета R, X аналогична работе первого блока расчета R, X, но на вход первого устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) поступает сигнал i(t), на вход второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2) сигнал i (t), а на вход третьего устройства выборки-хранения 5 (УВХ 3) сигнал u(t).
2
j
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1), 2 (УВХ 2) и 5 (УВХ 3) и хранят там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на первый инвертор 3. С помощью первого инвертора 3 отрицательное значение предыдущего
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
2
j
2
2
1
1
12
12
сигнала u(t) преобразовывают в положительное. С выхода первого инвертора 3 значение сигнала i(t) поступает на вход первого сумматора 4. В то же время с выхода второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), значение сигнала i(t) поступает на второй вход первого сумматора 4. С помощью первого сумматора 4 определяют разность значений сигналов i(t)-i(t). С выхода первого сумматора 4 разность значений сигналов i(t)-i(t) поступает в устройство выборки-хранения 12 (УВХ 5) и на вход второго перемножителя 16. Одновременно значение сигнала u(t)поступает в третий блок выборки-хранения 5 (УВХ 3) и на второй вход второго перемножителя 16. В остальном работа второго блока расчета R, Х аналогична работе блока расчета R, X и заключается в том, что определяют действующие значения токов ΔI и ΔI по формуле: .
2
2
Затем сохраняют каждый цифровой отсчет как текущий и предыдущий, далее определяют разность и сумму каждой пары текущего и предыдущего значений, перемножают разность и сумму, затем суммируют произведения. Далее определяют потери реактивной мощности ΔQ на поперечном реактивном сопротивлении Х линии электропередачи:
2
2
Далее перемножают текущие отсчеты сигналов и определяют потери активной мощности ΔP на поперечном активном сопротивлении R линии электропередачи:
2
2
Затем определяют параметры R и Х по формулам:
1
1
2
2
Таким образом, полезная модель позволяет измерять продольные активное R и реактивное X сопротивления линии, а также поперечные активное R и реактивное Х сопротивления линии.