Методика определения параметров фильтра второго порядка в устройствах токовой стабилизации

возможностями. Эти комплексы с использованием современных цифровых вычислительных средств, создаваемых на основе новейших достижений в цифровой обработке сигналов, могут оснащаться дополнительными датчиками, программным обеспечением, информационными каналами связи. Объект исследования может отражать различные виды физических процессов, поэтому возникает необходимость привлечения специалистов кафедр физики, высшей математики к созданию лаборатории. Все это позволит поднять лабораторную базу до того высокого уровня, на котором уже много лет на кафедре ТОЭ преподается теоретический материал

Г. Е. Кувшинов, Н. Н. Мазадева

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФИЛЬТРА ВТОРОГО ПОРЯДКА В УСТРОЙСТВАХ ТОКОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ

В настоящее время для измерения переменных токов все шире применяются дифференцирующие индукционные преобразователи тока (ДИПТ или катушки Роговского) в сочетании с аналоговыми фильтрами первого порядка. Такой филыр, восстанавливающий (с некоторой ошибкой) форму измеряемого сигнала по его производной, не годится для поставленной цели - выделять первую гармонику - по двум причинам.

Во-первых, он недостаточно подавляет высшие гармоники - уменьшает амплитуду высшей гармоники примерно пропорционально ее номеру. При трапецеидальных токах синхронного генератора (СГ) сигналы ДИПТ имеют прямоугольную форму. На выходе фильтра они превращаются в трапеции, а не в синусоиды.

Во-вторых, если фильтр первого порядка подавляет ближайшие к первой высшие гармоники, ю его коэффициент усиления на первой гармонике существенно зависит от значения ее частоты. При этом напряжение СГ станет существенно зависеть от его угловой скорости. С увеличением скорости будет расти и напряжение СГ.

Для устранения указанных недостатков предлагается использовать фильтр второго порядка.

У регулятора напряжения (PH) с однофазным входом аналоговый фильтр выполняется в виде четырехполюсника с двумя входными и двумя выходными зажимами. Передаточная функция такого фильтра в общем виде определяется выражением:

ТГ

1 + а * з 4- о. • я >

1 2

где Ь , а и й 2 - коэффициенты передаточной функции фильтра.

Одним из вариантов реализации этой передаточной функции является пассивный фильтр, состоящий из делителя напряжения, образованного двумя реакторами с индуктивностями 1^ и  Напряжение УТС

подводится к делителю, а выходное напряжение снимается с реактора > параллельно которому

подключен также конденсатор с емкостью С

В связи с гем, что для аналоговых фильтров характерны погрешности, вызываемые температурным дрейфом операционных усилителей, разбросом номиналов элементов, входящих в цепи этих усилителей, и неточностью настройки нулей операционных усилителей, они повсеместно заменяются цифровыми фильтрами.

Широкое распространение цифровой техники позволяет предположить, что в будущем PH будут выполняться в виде микроконтроллеров. При этом входной фильтр PH может быть совмещен с PH и реализован в виде подпрограммы микроконтроллера. Еще одно обстоятельство подтверждает

целесообразность и необходимость определения параметров дискретного фильтра, характеристики которого соответствуют характеристикам найденного аналогового фильтра. Дело в том, что для произведения изображения по Лапласу напряжения СГ при его работе на УВП на передаточную функцию вида (Л в настоящее время нельзя найти оригинал. Тем самым этот путь определения переходного процесса при подаче на вход фильтра указанного напряжения не может быть реализован Для подобных изображений в справочниках по преобразованию Лапласа - Карсона и в программах типа Мар1е существуют ограничения. Для решения подобных задач используется так называемый метод импульсного моделирования. Методика получения операторов импульсного моделирования аналогична показанной ниже методики синтеза системной функции дискретного фильтра по передаточной функции аналогового фильтра - прототипа.

Для задач, подобных рассматриваемой, обычно используют рекурсивные дискретные фильтры, синтез которых выполняется по аналоговому прототипу.

Известны разные методы такого синтеза. Но в настоящее время, когда применяются цифровые фильтры с частотой дискретизации свыше 5 кГц, погрешности цифровой обработки сигналов практически не зависят от способа синтеза системной функции дискретного фильтра по передаточной функции аналогового прототипа. Поэтому теперь чаще всего применяют наиболее простой мегод - билинейного г-преобразования.

Билинейное г-преобразование производится подстановкой

2 1

5 = -^-------Т\-

..................... тух+г

в выражение передаточной функции аналогового прототипа, в данном случае в (1). Здесь Т - период

дискретизации, а 2 ^ = ехр(— эТ) - функция чистого запаздывания-

Б результате указанной подстановки получается следующая системная функция цифрового

фильтра:

я

По + щ * 2 + П2 ' %

т0=Лт2; т1=247Т2; т2=Лт2;

*

щ = АТ2 +2л/бГ + 12;и1 = 8Т2 -24; и2 =4Г2 -2л/бГ + 12.

Алгоритм работы фильтра второго порядка определяется выражением :

2 - • < 2

иайо

{кт) = ^тг ийо{кТ - ІТ) - 2] п\- иш (кТ -ІТ).

/—О і—1

1 к - п...Ы\ т\ - —; Щ = —.

Щ п0

Здесь и^^т) - последовательность импульсов входного напряжения фильтра, заданная для ] с

номерами от нуля до и^йд )" получаемая последовательность отсчетов выходного напряжения фильтра с номерами от двух до N. Первые два значения этой последовательности (о-г) и Щйок-Т) , необходимые для расчета по формуле (6), находятся аналогичным образом или, в рассматриваемом случае, могут быть приняты равными нулю.

Предложенный фильтр обеспечивает выполнение всех возложенных на него задач;

форма выходного напряжения фильтра при подаче на его вход суммы напряжений СГ, нагруженного трапецеидальными токами, и ДИПТ практически не отличается от синусоидального напряжения,

отклонение частоты СГ от номинальной в допустимых пределах ± 5 % вызывает отклонение (увеличение) его напряжения от заданного в пределах всего 0 - 0,7 % ; зависимость статизма внешней характеристики СГ от угла <р практически такая же, как и при нагрузке СГ синусоидальными токами:

переходный процесс в фильтре, возникающий при изменении нагрузки СГ, завершается за два периода его напряжения (за 0,04 с).

Н.В.Силин, А.Б.Попович

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ

ОБСТАНОВКИ НА ПОДСТАНЦИИ 500 КВ

На территории подстанций 500 кВ и выше основными единицами силового оборудования являются: автотрансформаторы, блочные трансформаторы, реакторы, трансформаторы тока,

трансформаторы напряжения, разъединители, выключатели, ограничители от перенапряжений. Работа высоковольтного электроэнергетического оборудования (ВВЭС0 сопровождается электромагнитным излучением, спектральный состав которого может быть использован для контроля его технического состояния,

В данной работе представлены результаты регистрации электромагнитных полей, излучаемых ВВЭО на территории подстанции «Чугуевка-2» 500 кВ. Регистрация электромагнитных излучений проводилась при помощи информационно-измерительного комплекса, состоящего из логопериодической антенны, спектроанализатора параллельного типа, устройств записи я обработки информации.

План расположения оборудования на подстанции представлен на рисунке 1. На рисунке приняты следующие обозначения: АТ - автотрансформатор, К - реактор, ТТ - трансформатор тока, Наг -разъединитель, В - выключатель, ОПН - ограничитель от перенапряжений