УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при управлении линией электропередачи (ЛЭП), на основе ее Т-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 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, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ.
При этом в двух одинаковых блоках 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, 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. 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.
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. При этом 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, одинадцатое 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.
С помощью предложенной схемы устройства можно определить текущие параметры электрического режима Т-образной схемы замещения линии электропередачи (фиг.4):
1) продольные активные ,  и реактивные ,  сопротивления линии;
0
0
2) поперечные активное R и реактивное X 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 показана аппаратная схема блока расчета  и .
0
0
На фиг.3 изображена аппаратная схема блока расчета R и X.
На фиг.4 представлена Т-образная схема замещения линии электропередачи.
0
0
Устройство (фиг.1) содержит три параллельно включенных блока расчета: блок расчета ,  блок расчета ,  и блок расчета R, X, входы которых связаны с началом линии электропередачи и через канал связи (КС) с ее концом, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ.
Блоки расчета ,  (фиг.2) и ,  аналогичны и состоят каждый 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, программатор 5, третье устройство выборки-хранения 6 (УВХ 3), четвертое устройство выборки-хранения 7 (УВХ 4), второй инвертор 8, второй сумматор 9, выход которого связан с первым перемножителем 10. К первому перемножителю 10 последовательно подключены первый интегратор 11, первый перемножитель-делитель 12, выход которого подключен к ЭВМ. Кроме того, к выходу третьего устройства выборки и хранения 6 (УВХ 3) подсоединен второй вход второго сумматора 9. Вход пятого устройства выборки-хранения 7 (УВХ 5) подключен к входу устройства. К пятому устройству выборки-хранения 13 (УВХ 5) последовательно подключены шестое устройство выборки-хранения 14 (УВХ 6), третий сумматор 15, выход которого связан с первым перемножителем 10. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 16 (ТГ). Входы третьего 6 (УВХ 3) и пятого 13 (УВХ 5) устройств выборки-хранения связаны со вторым перемножителем 17. Выход второго перемножителя 17 связан со вторым интегратором 18, выход которого соединен со вторым перемножителем-делителем 19, подключенным к ЭВМ. К выходу пятого устройства выборки-хранения 13 (УВХ 5) подключены третий сумматор 15 и преобразователь действующих значений 20 (ПДЗ), выходы которого подключены к третьему перемножителю 21, связанному с входами первого 12 и второго 19 перемножителей-делителей.
0
0
Блок расчета R, X (фиг.3) состоит из седьмого 22 (УВХ 7) и восьмого 23 (УВХ 8) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К седьмому устройству выборки-хранения 22 (УВХ 7) последовательно подключены третий инвертор 24, четвертый сумматор 25. К восьмому устройству выборки-хранения 23 (УВХ 8) последовательно подключены четвертый сумматор 25, второй программатор 26, четвертый инвертор 27, пятый сумматор 29. Вход девятого устройства
выборки-хранения 28 (УВХ 9) подключен к входу устройства. К выходу девятого устройства выборки и хранения 28 (УВХ 9) подсоединены последовательно пятый сумматор 29, десятое устройство выборки-хранения 30 (УВХ 10), одинадцатое устройство выборки-хранения 31 (УВХ 11), пятый инвертор 32, шестой сумматор 33, выход которого связан с четвертым перемножителем 34, к которому последовательно подключены третий интегратор 35, третий перемножитель-делитель 36, выход которого подключен к ЭВМ. Входы двенадцатого 37 (УВХ 12) и тринадцатого устройств выборки-хранения 38 (УВХ 13) подключены к входу устройства. К выходу двенадцатого устройства выборки и хранения 37 (УВХ 12) подсоединен шестой инвертор 39, выход которого связан с седьмым сумматором 40. К выходу тринадцатого устройства выборки-хранения 38 (УВХ 13) последовательно подключены седьмой сумматор 40, четырнадцатое устройство выборки-хранения 41 (УВХ 14), пятнадцатое устройство выборки-хранения 42 (УВХ 15), восьмой сумматор 43, выход которого связан с четвертым перемножителем 34. К каждому устройству выборки-хранения подключен второй тактовый генератор 44 (ТГ 2). Входы десятого 30 (УВХ 10) и четырнадцатого 41 (УВХ 14) устройств выборки-хранения связаны с пятым перемножителем 45, выход которого связан с четвертым интегратором 46, выход которого соединен с четвертым перемножителем-делителем 47, подключенным к ЭВМ. К выходу четырнадцатого устройства выборки-хранения 41 (УВХ 14) также подключены восьмой сумматор 43 и второй преобразователь действующих значений 48 (ПДЗ 2), выходы которого подключены к шестому перемножителю 49, связанному с входами третьего 36 и четвертого 47 перемножителей-делителей.
Все устройства выборки-хранения каждого блока расчета могут быть реализованы на микросхемах 1100СК2. Программаторы и программаторы действующих значений выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инверторы, сумматоры и интеграторы
реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве перемножителей и перемножителей-делителей может быть использована микросхема 525ПСЗ. Тактовые генераторы реализованы на микроконтроллере АТ80С2051.
0
0
Устройство работает следующим образом. На входы блока расчета ,  блок расчета ,  и блока расчета R, X устройства, реализующего рассматриваемый способ определения текущих параметров ЛЭП для построения ее Т-образной адаптивной модели, подавали одновременно следующие сигналы нагрузочного режима и режима холостого хода линии:
1) , ,  на входные шины блока расчета , ,
2) , ,  на входные шины блока расчета , ,
0
0
3) , , ,  нa входные шины блока расчета R, X.
2
j
1
j
1
j
В нагрузочном режиме на блок расчета ,  нa 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 13 (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.
Значения сигналов записывали в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1), 2 (УВХ 2) и 13 (УВХ 5) и хранили там, как текущие, затем с выхода устройства
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
1
j
выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал u(t) поступал на инвертор 3. С помощью инвертора 3 отрицательное значение предыдущего сигнала u(t) преобразовывалось в положительное. С выхода инвертора 3 значение сигнала u(t) поступало на вход сумматора 4. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), значение сигнала u(t) поступало на второй вход сумматора 4. С помощью сумматора 4 определяли разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода сумматора 4 разность значений сигналов u(t)-u(t) поступала в программатор 5. С помощью программатора 5 разность значений сигналов u(t)-u(t) изменялась пропорционально коэффициенту k=0; 0, 1...1. С выхода программатора 5 сигнал  поступал в устройство выборки-хранения 6 (УВХ 3) и на вход перемножителя 17. Одновременно значение сигнала i(t) поступало в блок выборки-хранения 13 (УВХ 5) и на второй вход перемножителя 17. Значения сигналов, записанные в блоки выборки-хранения 6 (УВХ 3) и 13 (УВХ 5) хранили там, как текущие. С выхода устройства выборки-хранения 6 (УВХ 3) сигнал  поступал на вход сумматора 9 и в устройство выборки-хранения 7 (УВХ 4), в котором становился предыдущим значением, а с выхода устройства выборки-хранения 13 (УВХ 5), значение сигнала i(t) поступало на первый и второй входы программатора действующих значений 20 (ПДЗ), затем поступало в устройство выборки-хранения 14 (УВХ 6) и становилось предыдущим значением. На выходах программатора действующих значений 20 (ПДЗ) получали дважды действующее значение сигнала .
1
1
1
1
1
j
1
j
1
j
1
j
С выходов программатора действующих значений 20 (ПДЗ) действующие значения сигналов I, и I поступали на входы перемножителя 21. С помощью третьего перемножителя 21 значения сигналов I и I перемножали и подавали на входы первого 12 и второго 19 перемножителей-делителей. С выхода четвертого устройства выборки-хранения 7 (УВХ 4) предыдущее значение сигнала  поступало во второй инвертор 8, с помощью которого отрицательное значение предыдущего сигнала  преобразовывалось в положительное. С выхода второго инвертора 8 значение сигнала  поступало на вход второго сумматора 9. В то же время с выхода третьего устройства выборки-хранения 6 (УВХ 3) текущее значение сигнала  поступало на вход второго сумматора 9, с помощью которого определяли разность текущего и предыдущего значений сигнала . Одновременно с описанным выше процессом, с выхода шестого устройства выборки-хранения 14 (УВХ 6) предыдущее значение сигнала i(t) поступало на вход третьего сумматора 15 и с выхода пятого устройства выборки-хранения 13 (УВХ 5) текущее значение сигнала i(t) поступало на вход третьего сумматора 15. С помощью третьего сумматора 15 определяли сумму текущего и предыдущего значений сигнала i(t). С выхода второго сумматора 9 разность текущего и предыдущего значений сигнала  поступала на вход первого перемножителя 10, а с выхода третьего сумматора 15 сумма текущего и предыдущего значений сигнала i(t) поступала на второй вход первого перемножителя 10. С помощью первого перемножителя 10 значения разности и суммы сигналов перемножали и подавали на вход первого интегратора 11. С помощью первого интегратора 11 суммировали
произведения разности и суммы сигналов и определяли значение потери реактивной мощности .
1
j
С выхода первого интегратора 11 значение потери реактивной мощности поступало на вход первого перемножителя-делителя 12. В то же время с помощью второго перемножителя 17 определяли произведения текущих значений сигналов  и i(t), которые поступали на вход второго интегратора 18. С помощью второго интегратора 18 определяли потери активной мощности .
С выхода второго интегратора 18 значение потери активной мощности поступало на вход второго перемножителя-делителя 19. С помощью первого перемножителя-делителя 12 определяли значение продольного реактивного сопротивления линии электропередачи (фиг.4) .
С помощью второго перемножителя-делителя 19 определяли значение продольного активного сопротивления линии (фиг.4) .
2
j
1
j
2
j
Работа другого блока расчета ,  аналогична работе первого блока расчета , , но на вход первого устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) поступал сигнал u(t), на вход второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2) сигнал u(t), а на вход пятого устройства выборки-хранения 13 (УВХ 5) сигнал i(t).
2
j
Значения сигналов записывали в блоки выборки-хранения 1 (УВХ 1), 2 (УВХ 2) и 13 (УВХ 5) и хранили там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 1 (УВХ 1) сигнал u(t) поступал 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
1
j
2
j
2
j
сигнала u(t) преобразовывалось в положительное. С выхода первого инвертора 3 значение сигнала u(t) поступало на вход первого сумматора 4. В то же время с выхода второго устройства выборки-хранения 2 (УВХ 2), значение сигнала u(t) поступало на второй вход первого сумматора 4. С помощью первого сумматора 4 определяли разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода первого сумматора 4 разность значений сигналов u(t)-u(t) поступала в программатор 5. С помощью программатора 5 разность значений сигналов u(t)-u(t) изменялась пропорционально (1-k), причем коэффициент k=0; 0, 1...1. С выхода программатора 5 сигнал  поступал в устройство выборки-хранения 6 (УВХ 3) и на вход перемножителя 17. Одновременно значение сигнала i(t) поступало в пятый блок выборки-хранения 13 (УВХ 5) и на второй вход второго перемножителя 17. В остальном работа второго блока расчета ,  аналогична работе блока расчета ,  и заключалась в том, что определяли дважды действующее значение тока .
Затем сохраняли каждый цифровой отсчет как текущий и предыдущий, определяли разность и сумму каждой пары текущего и предыдущего значений, перемножали их разность и сумму, суммировали эти произведения.
Далее определяли потери реактивной мощности  на продольном реактивном сопротивлении  линии электропередачи: .
Перемножали текущие отсчеты сигналов и определяли потери активной мощности  на продольном активном сопротивлении  линии электропередачи:
Параметры  и  (фиг.4) определяли по формулам:
0
0
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
На блок расчета R, X нa вход седьмого устройства выборки-хранения 22 (УВХ 7) поступал сигнал u(t), на вход восьмого устройства выборки-хранения 23 (УВХ 8) сигнал u(t), на вход девятого устройства выборки-хранения 28 (УВХ 9) сигнал u(t) нa вход двенадцатого устройства выборки-хранения 37 (УВХ 12) сигнал i(t), а на вход тринадцатого устройства выборки-хранения 38 (УВХ 13) сигнал i(t).
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
Значения сигналов записывали в блоки выборки-хранения 22 (УВХ 7), 23 (УВХ 8), 28 (УВХ 9), 37 (УВХ 12) и 38 (УВХ 13) и хранили там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 22 (УВХ 7) сигнал u(t) поступал на третий инвертор 24. С помощью третьего инвертора 24 отрицательное значение предыдущего сигнала u(t) преобразовывалось в положительное. С выхода третьего инвертора 24 значение сигнала u(t) поступало на вход четвертого сумматора 25. В то же время с выхода восьмого устройства выборки-хранения 23 (УВХ 8), значение сигнала u(t) поступало на второй вход четвертого сумматора 25. С помощью четветого сумматора 25 определяли разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода четвертого сумматора 25 разность значений сигналов
1
j
2
j
1
j
2
j
1
j
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
0
j
1
j
2
j
u(t)-u(t) поступала в программатор 26. С помощью программатора 26 разность значений сигналов u(t)-u(t) изменялась пропорционально коэффициенту k=0; 0, 1...1. С выхода программатора 26 сигнал  поступал на четвертый инвертор 27. С помощью четвертого инвертора 27 отрицательное значение предыдущего сигнала  преобразовывалось в положительное. С выхода четвертого инвертора 27 значение сигнала  поступало на вход пятого сумматора 29. В то же время с выхода девятого устройства выборки-хранения 28 (УВХ 9), значение сигнала u(t) поступало на второй вход пятого сумматора 29. С помощью пятого сумматора 29 определяли разность значений сигналов . С выхода пятого сумматора 29 разность значений сигналов  поступала в десятое устройство выборки-хранения 30 (УВХ 10), в пятый перемножитель 45. Одновременно с выхода двенадцатого устройства выборки-хранения 37 (УВХ 12) сигнал i(t) поступал на шестой инвертор 39. С помощью шестого инвертора 39 отрицательное значение предыдущего сигнала i(t) преобразовывалось в положительное. С выхода шестого инвертора 39 значение сигнала i(t) поступало на вход седьмого сумматора 40. В то же время с выхода тринадцатого устройства выборки-хранения 38 (УВХ 13), значение сигнала i(t) поступало на второй вход седьмого сумматора 40. С помощью седьмого сумматора 40 определяли разность значений сигналов i(t)-i(t). С выхода седьмого сумматора 40 разность значений сигналов i(t)=i(t)-i(t) поступала в четырнадцатое устройство выборки-
0
0
хранения 41 (УВХ 14) и на второй вход перемножителя 45. В остальном работа третьего блока расчета R, X аналогична работе блока расчета ,  и блока расчета ,  и заключалась в том, что определяли дважды действующее значение тока .
0
0
Затем сохраняли каждый цифровой отсчет как текущий и предыдущий, определяли разность и сумму каждой пары текущего и предыдущего значений, перемножали их разность и сумму, суммировали эти произведения. Далее определяли потери реактивной мощности ΔQ на поперечном реактивном сопротивлении X линии электропередачи: .
0
0
Перемножали текущие отсчеты сигналов и определяли потери активной мощности ΔP на поперечном активном сопротивлении R линии электропередачи:
0
0
Определяли параметры R и X (фиг.4) по формулам:
0
0
Таким образом, полезная модель позволяет измерять продольные активные ,  и реактивные ,  сопротивления линии, а также поперечные активное R и реактивное X сопротивления линии.