УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НЕЙТРАЛИ И ПОЛОЖЕНИЯ НУЛЕВОЙ ТОЧКИ

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при определении напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений.
В настоящее время нет устройств для определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения напряжения и положения нулевой точки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки, согласно полезной модели, к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены третье устройство выборки-хранения, инвертор, сумматор, перемножитель, интегратор, первый перемножитель-делитель. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого подключен ко второму входу первого перемножителя. Кроме того, к выходу первого устройства выборки и хранения подсоединен второй вход первого сумматора и вход преобразователя действующих значений, а к выходу второго устройства выборки и хранения подсоединен второй вход второго сумматора и второй вход преобразователя действующих значений. При этом к первому выходу преобразователя действующих значений подключен второй перемножитель, к которому последовательно подключены третий сумматор, второй инвертор, третий перемножитель, четвертый сумматор, второй перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ и к входам третьего и четвертого перемножителей-делителей. Кроме того, к первому выходу преобразователя действующих значений подсоединены первый и
второй входы четвертого перемножителя, выход которого связан с пятым сумматором. При этом к первому выходу преобразователя действующих значений подключен второй вход третьего перемножителя-делителя, а ко второму выходу преобразователя действующих значений подсоединены первый и второй входы пятого перемножителя, выход которого связан со вторым входом пятого сумматора, соединенного со вторым входом четвертого сумматора, причем второй выход преобразователя действующих значений связан со вторым входом второго перемножителя и со вторым входом четвертого перемножителя-делителя. Кроме того, входы первого и второго устройств выборки-хранения связаны с шестым перемножителем, выход шестого перемножителя связан со вторым интегратором, выход которого соединен с пятым перемножителем-делителем, подключенным ко второму входу третьего перемножителя. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор. Причем выход второго перемножителя связан со вторым входом третьего сумматора, вторыми входами первого и пятого перемножителей-делителей; выход первого перемножителя-делителя подключен к ЭВМ и к третьим входам третьего и четвертого перемножителей-делителей, которые связаны с ЭВМ. К нейтрали звезды резисторов подключен второй вход дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом второго устройства выборки-хранения, а входами устройства связанного с концом линии электропередачи являются резисторы соединенные в звезду и вход дифференциального усилителя.
С помощью предложенного устройства можно определить напряжение нейтрали и положение нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений (фиг.2):
A
AO1
1) угол расхождения векторов F между напряжением U и между напряжением U;
N
2) действующее значение напряжения нейтрали U;
N
AO1
3) угол расхождения векторов D между напряжением U и напряжением U;
A
N
4) угол расхождения векторов E между напряжением U и напряжением U.
На фиг.1 представлена схема включения устройства для определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений в ЛЭП и к системе (ЭВМ).
На фиг.2 изображена векторная диаграмма линейных и фазных напряжений.
N
На фиг.3 изображена аппаратная схема блока расчета D, E, F, U.
Устройство для определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки (фиг.1) состоит из одного блока расчета, входы которого связаны с концом линии электропередачи, а выходы блока расчета подключены к ЭВМ.
N
Блок расчета D, E, F, U (фиг.3) содержит два устройства выборки-хранения. К первому устройству выборки-хранения 1 (УВХ 1) последовательно подключены третье устройство выборки-хранения 3 (УВХ 3), инвертор 4, сумматор 5, перемножитель 6, интегратор 7, первый перемножитель-делитель 8. Ко второму устройству выборки-хранения 2 (УВХ 2) последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения 9 (УВХ 4), второй сумматор 10, выход которого подключен ко второму входу первого перемножителя 6. Кроме того, к выходу первого устройства выборки и хранения 1 (УВХ 1) подсоединен второй вход первого сумматора 5, вход преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ), а к выходу второго устройства выборки и хранения 2 (УВХ 2) подсоединен второй вход второго сумматора 10, второй вход преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ). К первому выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подключен второй перемножитель 12, к
N
которому последовательно подключены третий сумматор 13, второй инвертор 14, третий перемножитель 15, четвертый сумматор 16, второй перемножитель-делитель 17. Выход второго перемножителя-делителя 17 подключен к ЭВМ, а также к входу третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей. Кроме того, к первому выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подсоединены первый и второй входы четвертого перемножителя 20, выход которого связан с пятым сумматором 21. Также к первому выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подключен второй вход третьего перемножителя-делителя 18. Ко второму выходу преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) подсоединены первый и второй входы пятого перемножителя 22, выход которого связан со вторым входом пятого сумматора 21, подключенным ко второму входу четвертого сумматора 16. Второй выход преобразователя действующих значений 11 (ПДЗ) связан со вторым входом второго перемножителя 12 и со вторым входом четвертого перемножителя-делителя 19. Входы первого 1 (УВХ 1) и второго (УВХ 2) устройств выборки-хранения связаны с шестым перемножителем 23. Выход шестого перемножителя 23 связан со вторым интегратором 24, выход которого соединен с пятым перемножителем-делителем 25, подключенным ко второму входу третьего перемножителя 15. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 26 (ТГ). Кроме того, выход второго перемножителя 12 связан со вторым входом третьего сумматора 13, вторыми входами первого 8 и пятого 25 перемножителей-делителей. Выход первого перемножителя-делителя 8 подключен к ЭВМ, к третьим входам третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей, подключенных в свою очередь к ЭВМ. Блок расчета D, E, F, U (фиг.3) также включает в себя резисторы, соединенные в звезду, входы которых подключены к входу устройства. К нейтрали звезды резисторов подключен второй вход дифференциального усилителя 27 (ДУ), выход которого соединен с входом второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2). Второй вход дифференциального усилителя 27 (ДУ) подключен к входу устройства.
Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. В качестве резисторов могут быть использованы высокоомные активные сопротивления (например, 3 МОм и более). Программатор действующих значений 11 (ПДЗ) выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Дифференциальный усилитель 27 (ДУ), инверторы, сумматоры и интеграторы реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве перемножителей и перемножителей-делителей может быть использована микросхема 525ПС3. Тактовый генератор 26 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
N
Устройство работает следующим образом. На входы блока расчета D, Е, F, U устройства, реализующего способ определения напряжения нейтрали и положения нулевой точки по массивам отсчетов мгновенных значений фазных напряжений, подают одновременно следующие сигналы:
1)  - режим симметричной нагрузки фазы А,
2)  - режим несимметричной нагрузки фазы В,
3)  - режим несимметричной нагрузки фазы С,
N
AO1
j
На блок расчета D, E, F, U на вход первого устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) поступает сигнал u(t), на соответствующие резисторы поступают сигналы:
1)  - на резистор фазы А,
2)  - на резистор фазы В,
3)  - на резистор фазы С,
AO1
j
на первый вход дифференциального усилителя (ДУ) сигнал U(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.
A
j
AO1
j
A
j
Суммарный сигнал трех фаз с нейтрали звезды резисторов поступает на второй вход дифференциального усилителя 27 (ДУ). С помощью дифференциального усилителя 27 (ДУ) суммируют сигнал фазы А и суммарный сигнал трех фаз с нейтрали звезды резисторов. На выходе дифференциального усилителя 27 (ДУ) получают симметричную составляющую сигнала фазы A u(t). Значения сигналов подавают на соответствующие входы шестого перемножителя 23 и записывают в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1), 2 (УВХ 2) и хранят там, как текущие. С выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на второй вход сумматора 5, на первый вход программатора действующих значений 11 (ПДЗ) и в устройство выборки-хранения 3 (УВХ 3), в котором становится предыдущим значением. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), значение сигнала u(t) поступает на второй вход второго сумматора 10, на второй вход программатора действующих значений 11 (ПДЗ) и в устройство выборки-хранения 9 (УВХ 4), в котором становится предыдущим значением. На выходах программатора действующих значений 11 (ПДЗ) получают действующие значения сигналов
AO1
j
A
j
u(t) и u(t)
AO1
j
AO1
j
AO1
j
AO1
j
AO1
j
A
j
A
j
A
j
С выхода устройства выборки-хранения 3 (УВХ 3) предыдущее значение сигнала u(t) поступает в инвертор 4, в котором отрицательное значение предыдущего сигнала u(t) преобразовывается в положительное. С выхода инвертора 4 значение сигнала u(t) поступает на вход сумматора 5. С помощью сумматора 5 определяют разность текущего и предыдущего значений сигнала u(t). С выхода сумматора 5 разность текущего и предыдущего значений сигнала u(t) поступает на вход перемножителя 6. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 9 (УВХ 4), предыдущее значение сигнала u(t) поступает на первый вход второго сумматора 10. С помощью второго сумматора 10 определяют разность текущего и предыдущего значений сигнала u(t). С выхода второго сумматора 10 разность текущего и предыдущего значений сигнала u(t) поступает на второй вход перемножителя 6. С помощью перемножителя 6 значения разности и суммы сигналов перемножают и подавают на вход первого интегратора 7. С помощью первого интегратора 7 суммируют произведения разности и суммы сигналов и определяют значение реактивной квазимощности
AO1
j
A
j
С выхода первого интегратора 7 значение реактивной квазимощности поступает на вход первого перемножителя-делителя 8. Одновременно с описанным выше процессом, в шестом перемножителе 23 сигналы u(t) и u(t) перемножают и подают на вход второго интегратора 24. С помощью второго интегратора 24 суммируют произведения сигналов и определяют значение активной квазимощности
AO1
A
AO1
A
AO1
A
AO1
A
AO1
A
A
AO1
С выхода второго интегратора 24 значение активной квазимощности поступает на вход пятого перемножителя-делителя 25. В то же время с первого выхода программатора действующих значений 11 (ПДЗ) действующее значение сигнала U поступает на первый вход второго перемножителя 12, на первый и второй входы четвертого перемножителя 20, на второй вход третьего перемножителя-делителя 18. Со второго выхода программатора действующих значений 11 (ПДЗ) действующее значение сигнала U поступает на второй вход второго перемножителя 12, на первый и второй входы пятого перемножителя 22, на второй вход четвертого перемножителя-делителя 19. Значения сигналов U и U перемножают с помощью четвертого 20 и пятого 22 перемножителей и подают на первый и второй входы пятого сумматора 21, в котором суммируют произведения сигналов U и U. С выхода пятого сумматора 21 сумма произведений сигналов U и U поступает на второй вход четвертого сумматора 16. Одновременно с описанным выше процессом, во втором перемножителе 12 сигналы U и U перемножают и подают на второй вход пятого перемножителя-делителя 25, на второй вход перемножителя-делителя 8, на первый и второй входы третьего сумматора 13. С помощью пятого перемножителя-делителя 25 определяют значение косинуса угла расхождения векторов F между напряжением U и между напряжением U, которое затем подают на первый вход третьего перемножителя 15.
A
С помощью первого перемножителя-делителя 8 определяют значение синуса угла расхождения векторов F между напряжением U и между
AO1
напряжением U (см. фиг.3), которое затем подают на первые входы третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей.
AO1
A
AO1
A
AO1
A
AO1
A
В то же время с помощью третьего сумматора 13 определяют сумму произведений сигналов U и U. С выхода третьего сумматора 13 сумма произведений сигналов U и U поступает во второй инвертор 14, с помощью которого отрицательное значение суммы произведений сигналов U и U преобразовывалось в положительное. С выхода второго инвертора 14 значение сумма произведений сигналов U и U поступает на второй вход третьего перемножителя 15. С помощью третьего перемножителя 15 значения сигналов перемножают и подают на первый вход четвертого сумматора 16, в котором суммируют произведения сигналов. С выхода четвертого сумматора сигнал поступает на первый вход второго перемножителя-делителя 17. При этом третий вход второго перемножителя-делителя 17 имеет отрицательную обратную связь со своим выходом. С помощью второго перемножителя-делителя 17 определяют действующее значение напряжения нейтрали
N
AO1
С выхода второго перемножителя-делителя 17 действующее значение напряжения нейтрали поступает на третьи входы третьего 18 и четвертого 19 перемножителей-делителей. С помощью третьего перемножителя-делителя 18 определяют значение синуса угла расхождения векторов D между напряжением U и напряжением U (см. фиг.3)
A
N
С помощью четвертого перемножителя-делителя 19 определяют значение синуса угла расхождения векторов E между напряжением U и напряжением U (см. фиг.3)
A
AO1
N
N
AO1
A
N
Таким образом, полезная модель позволяет измерять синус угла расхождения векторов F между напряжением U и между напряжением U; действующее значение напряжения нейтрали U; синус угла расхождения векторов D между напряжением U и напряжением U; угла расхождения векторов E между напряжением U и напряжением U.