УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при функциональном контроле и диагностировании линейной конденсаторной батареи на основе ее модели.
В настоящее время нет устройств для определения параметров линейной конденсаторной батареи.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения параметров линейной конденсаторной батареи при ее продольном и поперечном включении.
Устройство для определения параметров линейной конденсаторной батареи, согласно полезной модели, содержит блок расчета активного сопротивления R и емкости С, подключенный через регистратор аварийных ситуаций к линии электропередачи.
В блоке расчета R, С первое и второе устройства выборки и хранения подключены к регистратору аварийных ситуаций, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор и сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, третье устройство выборки-хранения, первый программатор, второй программатор, третий программатор, четвертый программатор, который подключен к ЭВМ. К третьему устройству выборки-хранения последовательно подсоединены пятый программатор, шестой программатор, который подключен к третьему программатору. Четвертое устройство выборки-хранения подключено к регистратору аварийных ситуаций, и последовательно соединенным седьмым и четвертым программаторам. Кроме того, четвертое устройство выборки-хранения связано с шестым программатором. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор. К третьему устройству выборки-хранения подсоединены
второй и седьмой программаторы. Пятый программатор связан с вторым программатором. К первому программатору подключены шестой и седьмой программаторы. К третьему программатору подсоединен седьмой программатор.
С помощью предложенной схемы устройства можно определить параметры линейной конденсаторной батареи при ее продольном и поперечном включении: активное сопротивление R и емкость С (фиг.3).
На фиг.1 приведена структурная схема включения устройства для определения параметров линейной конденсаторной батареи по массивам отсчетов мгновенных значений токов и напряжений при продольном (фиг.1, а) и поперечном (фиг.1, б) включениях.
На фиг.2 изображена аппаратная схема блока 2 расчета R, С.
На фиг.3 приведены схемы замещения линейной конденсаторной батареи при продольном (фиг.3, а) и поперечном (фиг.3, б) включениях.
Устройство (фиг.1) для определения параметров линейной конденсаторной батареи 1 содержит блок 2 расчета R, С, входы которого связаны с местом подключения линейной конденсаторной батареи через регистратор аварийных ситуаций, а выходы блока 2 расчета R, С подключены к ЭВМ 3 (может быть продольное включение или поперечное включение батареи).
Блок 2 расчета R, С (фиг.2) состоит из первого 4 (УВХ 1) и второго 5 (УВХ 2) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к регистратору аварийных ситуаций. К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены инвертор 6, сумматор 7. Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены сумматор 7, третье устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3), первый программатор 9 (П1), второй программатор 10 (П2), третий программатор 11 (П3), четвертый программатор 12 (П4), выходы которого подключены к ЭВМ 3. К выходу третьего устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) последовательно подсоединены пятый программатор 13 (П5), шестой
программатор 14 (П6), выход которого подключен к третьему программатору 11 (П3). Вход четвертого устройства выборки-хранения 15 (УВХ 4) подключен к регистратору аварийных ситуаций. К выходу четвертого устройства выборки-хранения 15 (УВХ 4) последовательно подключены седьмой программатор 16 (П7), четвертый программатор 12 (П4). Кроме того, выход четвертого устройства выборки-хранения 15 (УВХ 4) связан с входом шестого программатора 14 (П6). К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 17 (ТГ). Кроме того, к выходу третьего устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) подсоединены второй 10 (П2) и седьмой 16 (П7) программаторы. Выход пятого программатора 13 (П5) связан с входом второго программатора 10 (П2). К выходу первого программатора 9 (П1) подключены шестой 14 (П6) и седьмой 16 (П7) программаторы. Кроме того, к выходу третьего программатора 11 (П3) подсоединен вход седьмого программатора 16 (П7).
Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программатор 9 (П1), программатор 10 (П2), программатор 11 (П3), программатор 12 (П4), программатор 13 (П5), программатор 14 (П6) и программатор 16 (П7) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инвертор 6 и сумматор 7 реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Тактовый генератор 17 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
Устройство работает следующим образом. На входы блока 2 расчета R, С устройства подают от регистратора аварийных ситуаций следующие сигналы:
или 1) одновременно , ,  на входные шины блока 2 расчета R, С, если продольное включение линейной конденсаторной батареи, или 2) одновременно ,  на входные шины блока 2 расчета R, С, если поперечное включение линейной конденсаторной батареи,
где  - массив отсчетов мгновенных значений напряжения в начале линейной конденсаторной батареи,
- массив отсчетов мгновенных значений тока в начале линейной конденсаторной батареи,
- массив отсчетов мгновенных значений напряжения в конце линейной конденсаторной батареи.
1
j
2
j
1
j
При продольном включении линейной конденсаторной батареи блока 2 расчета R, С на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u(t), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал u(t), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 15 (УВХ 4) - сигнал i(t),
j
1
2
N
где t=t, t,...,t - моменты времени,
- число разбиений на периоде T,
-3
Δt=0,3125·10 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока / напряжения.
1
j
1
j
1
j
2
j
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1), 5 (УВХ 2) и 15 (УВХ 4) и хранят там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на инвертор 6. С помощью инвертора 6 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 вход сумматора 7. С помощью сумматора 7 определяют разность значений
2
j
1
j
2
j
2
j
1
j
2
j
2
j
1
j
сигналов u(t)-u(t). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u(t)-u(t) поступает в третье устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3). Одновременно значение сигнала i(t) поступает в блок выборки-хранения 15 (УВХ 4). Значения сигналов, записанные в блоки выборки-хранения 8 (УВХ 3) и 15 (УВХ 4) хранят там, как текущие. С выхода устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) сигнал u(t)-u(t) поступает на входы программаторов 9 (П1), 10 (П2), 13 (П5) и 16 (П7). С выхода устройства выборки-хранения 15 (УВХ 4) сигнал i(t) поступает на входы программаторов 14 (П6) и 16 (П7). На выходе первого программатора 9 (П1) получают значение производной сигнала :
.
С выхода первого программатора 9 (П1) значение производной сигнала  поступает на входы второго 10 (П2), шестого 14 (П6) и седьмого 16 (П7) программаторов. В то же время с помощью пятого программатора 13 (П5) определяют значение производной сигнала :
.
12P
j
С выхода пятого программатора 13 (П5) значение производной сигнала поступает на входы второго 10 (П2) и шестого 14 (П6) программаторов. С помощью второго программатора 10 (П2) определяют значение расчетной потери напряжения ΔU(t):
.
R
j
С выхода второго программатора 10 (П2) значение расчетной потери напряжения поступает на вход третьего программатора 11 (П3). В то же время с помощью шестого программатора 14 (П6) определяют значение активной составляющей тока i(t):
.
i
С выхода шестого программатора 14 (П6) значение активной составляющей тока поступает на вход третьего программатора 11 (П3). С помощью третьего программатора 11 (П3) определяют значение активного сопротивления конденсаторной батареи R (фиг.3):
.
i
С выхода третьего программатора 11 (П3) значение активного сопротивления конденсаторной батареи поступает на входы четвертого 12 (П4) и седьмого 16 (П7) программаторов. С помощью седьмого программатора 16 (П7) получают значение емкости конденсаторной батареи C (фиг.3):
.
С выхода седьмого программатора 16 (П7) значение емкости конденсаторной батареи поступает на вход четвертого программатора 12 (П4), с помощью которого определяют средние за период значения активного сопротивления и емкости конденсаторной батареи по формулам:
,
,
Ri
Ci
i
i
где N, N - соответственно количества значений R, С, найденных на периоде.
2
j
1
j
1
j
При поперечном включении линейной конденсаторной батареи работа блока 2 расчета R, С аналогична работе блока расчета при ее продольном включении, но на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал не поступает (u(t)=0), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал u(t), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 15 (УВХ 4) - сигнал i(t).
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
1
j
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 5 (УВХ 2) и 15 (УВХ 4) и хранят там, как текущие. С выхода второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2), значение сигнала u(t) поступает на вход сумматора 7. С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u(t)-u(t)=u(t)поступает в устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3). Одновременно значение сигнала i(t) поступает в четвертый блок выборки-хранения 15 (УВХ 4). В остальном работа блока 2 расчета R, С при поперечном включении конденсаторной батареи аналогична работе блока 2 расчета R, С при продольном включении и заключается в том, что определяют значение производной сигнала :
.
Затем получают значение производной сигнала :
.
1P
j
Далее определяют значение расчетной потери напряжения ΔU(t):
.
R
j
Затем получают значение активной составляющей тока i(t):
.
i
Далее определяют значение активного сопротивления конденсаторной батареи R (фиг.3):
.
i
Затем получают значение емкости конденсаторной батареи C (фиг.3):
.
Далее определяют средние за период значения активного сопротивления и емкости конденсаторной батареи по формулам:
,
,
Ri
Ci
i
i
где N, N - соответственно количества значений R, С, найденных на периоде.
Таким образом, полезная модель позволяет измерять активное сопротивление R и емкость С линейной конденсаторной батареи при ее продольном или поперечном включении.