СИСТЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛНЫ ЧАСТОТЫ В ЭНЕРГООБЪЕДИНЕНИИ ПО ДАННЫМ ВЕКТОРНОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА

Полезная модель относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использована в устройствах для обработки результатов векторной регистрации параметров, получаемых регистраторами электрического режима на объектах энергообъединения, в частности, для определения параметров переходных процессов в энергообъединении, например, времени распространения волны частоты, под которым будем понимать максимальную разность моментов времени, за которые тренды частоты напряжения регистраторов, изменяющейся в результате аварии, достигают заданного значения.
Под векторной регистрацией понимается регистрация множества параметров электроэнергетического режима, синхронизированных по времени, на множестве объектов, в частном случае, частот, напряжений на множестве объектов, входящих в энергообъединение.
В настоящее время на объектах энергообъединений установлены цифровые регистраторы параметров электрического режима, результаты измерений которых синхронизированы по времени с помощью спутниковой системы глобального позиционирования (GPS) и объединены в систему мониторинга переходных режимов (СМПР).
Получаемая с помощью СМПР синхронизированная информация может быть использована, в том числе, и для количественной оценки параметров переходного процесса, например, времени распространения волны частоты, которое может быть получено непосредственно из анализа кривых переходных процессов, используя операции фильтрации.
Известно устройство для регистрации параметров переходных режимов изменения напряжения и тока в электрических сетях при авариях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, многоканальные первый аналоговый и второй цифровой коммутаторы, формирователь модуля, нуль-орган, источник опорных напряжений, дешифратор, первое, второе и третье оперативные запоминающие устройства, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, первый-четвертый одноканальные аналоговые коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй аналоговые компараторы, регистр, первый-пятый счетчики, первый-третий триггеры, элемент И-НЕ, первый-пятый элементы И, первый-четвертый элементы ИЛИ, первый-шестнадцатый одновибраторы, числовой компаратор и генератор тактовых импульсов [RU 2376625, CI, G06F 17/40, 20.12.2009].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку при регистрации переходных процессов оно не позволяет определить и время распространения волны частоты.
Известно также устройство дистанционного контроля за параметрами тока и напряжения в высоковольтной части электроэнергетических систем, включая контроль за переходными процессами в этих системах, содержащее подключенный к высоковольтной сети высоковольтный измерительный модуль, включающий в себя магнитно-связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью пассивный преобразователь сетевого напряжения, при чем, высоковольтный измерительный модуль содержит блок вторичного электропитания, подключенные к блоку вторичного электропитания, магнитно-связанный с высоковольтной сетью низковольтный питающий трансформатор тока и/или электрически связанный с высоковольтной сетью и включенный в цепь пассивного преобразователя сетевого напряжения низковольтный питающий трансформатор напряжения с фильтрующим конденсатором, шунтирующим первичную обмотку, и параллельным ему демпфирующим резистором, активный преобразователь сигналов измерительной информации, соединенный с пассивным преобразователем сетевого тока и/или пассивным преобразователем сетевого напряжения и блоком вторичного электропитания и имеющий радиочастотный и/или оптический выходы для преобразованных сигналов измерительной информации, а пассивный преобразователь сетевого напряжения выполнен в виде последовательно соединенных высоковольтного опорного конденсатора и низковольтного плеча, причем, все элементы высоковольтного измерительного модуля, кроме высоковольтного опорного конденсатора, помещены в электрический экран, соединенный с сетевым проводом через дроссель и параллельный ему демпфирующий резистор [RU 2143165, С1, H02J 13/00, 20.12.1999].
Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности, поскольку при регистрации переходных процессов оно не позволяет определить и время распространения волны частоты.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для регистрации параметров переходных процессов изменения напряжения и тока в электрических сетях, содержащее группу аналоговых датчиков, группу цифровых датчиков, аналоговый и цифровой коммутаторы, первый-четвертый счетчики, группу оперативных запоминающих устройств, постоянное запоминающее устройство, микроконтроллер, таймер, регистр, аналого-цифровой преобразователь, генератор тактовых импульсов, D-триггеры, первый-четвертый одновибраторы [RU 2402067, CI, G06F 17/40, 20.10.2010].
Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, поскольку при регистрации параметров переходных процессов в системах электроснабжения оно не позволяет, в частности, определить и время распространения волны частоты, под которым понимается максимальная разность моментов времени, за которые тренды частоты напряжения регистраторов, изменяющейся, в результате аварии, достигают заданного значения, например, значения, близкие к квазипостоянным.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, т.е. расширения арсенала технических средств, позволяющих определять не только текущие частоты напряжений, а и время распространения волны частоты в энергообъединении между некоторым объектом, например, на котором возникла аварийная ситуация, и другими объектами.
Требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее группу оперативных запоминающих устройств, введены группа фильтров нижних частот, входы каждого из которых соединены с выходом соответствующего ему оперативного запоминающего устройства группы, на информационные входы которых поступают результаты измерений частоты от соответствующего цифрового регистратора параметров электрического режима, установленных на объектах энергообъединения, блок определения момента достижения максимальной скорости изменения частоты, вход которого соединен с выходом фильтра нижней частоты группы, блок определения заданного значения отклонения частоты в момент достижения максимальной скорости изменения частоты, входы которого соединены с выходами фильтра нижних частот группы и блока определения момента достижения максимальной скорости изменения частоты, блок определения моментов времени достижения выходами фильтров нижних частот заданного значения, входы которого соединены с выходами блока определения заданного значения отклонения частоты в момент достижения максимальной скорости изменения частоты и фильтров нижней частоты группы, а также блок определения левой границы волны частоты и блок определения правой границы волны частоты, входы которых соединены с выходом блока определения моментов времени достижения выходами фильтров нижних частот заданного значения, и блок вычитания, первый и второй входы которого соединены с выходами, соответственно, блока определения левой границы волны частоты и блока определения правой границы волны частоты.
На чертеже представлены:
на фиг.1 - функциональная схема системы для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима;
на фиг.2 - графики, поясняющие ее работу.
Система для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима содержит группу 1-1… 1-п оперативных запоминающих устройств.
Кроме того, система для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима содержит блок 2 определения заданного значения отклонения частоты в момент достижения максимальной скорости изменения частоты и группу 3-1… 3-п фильтров нижних частот, входы каждого из которых соединены с выходом соответствующего ему оперативного запоминающего устройства 1-1… 1-п группы, на информационные входы которых поступают результаты измерений частоты от соответствующего цифрового регистратора параметров электрического режима, установленных на объектах энергообъединения.
Система для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима содержит также блок 4 определения момента достижения максимальной скорости изменения частоты, вход которого соединен с выходом фильтра 3-1 нижней частоты группы.
В системе для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима входы блока 2 определения заданного значения отклонения частоты в момент достижения максимальной скорости изменения частоты соединены с выходами фильтра 3-1 нижних частот группы и блока 4 определения момента достижения максимальной скорости изменения частоты.
Кроме того, система для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима содержит блок 5 определения моментов времени достижения выходами фильтров нижних частот заданного значения, входы которого соединены с выходами блока 2 определения заданного значения отклонения частоты в момент достижения максимальной скорости изменения частоты и фильтров 3-1… 3-п нижней частоты группы, а также блок 6 определения левой границы волны частоты и блок 7 определения правой границы волны частоты, входы которых соединены с выходом блока 5 определения моментов времени достижения выходами фильтров нижних частот заданного значения, и блок 8 вычитания, первый и второй входы которого соединены с выходами, соответственно, блока 6 определения левой границы волны частоты и блока 7 определения правой границы волны частоты.
Оперативные запоминающие устройства, блок вычитания и фильтры нижних частот являются стандартными элементами систем обработки измерительной информации.
Помимо этого, система содержит элементы, охарактеризованные на функциональном уровне, и описываемая форма их реализации предполагает использование программируемого (настраиваемого) многофункционального средства, поэтому ниже представляются сведения, подтверждающие возможность выполнения таким средством конкретной предписываемой ему в составе данной системы функции, в том числе вычислительные алгоритмы и соответствующие математические выражения.
Система для определения времени распространения волны частоты в энергообъединении по данным векторной регистрации параметров режима работает следующим образом.
В настоящее время на объектах энергообъединений установлены цифровые регистраторы параметров электрического режима, результаты измерений которых синхронизированы по времени с помощью спутниковой системы глобального позиционирования (GPS) и объединены в систему мониторинга переходных режимов (СМГР).
Получаемая с помощью СМПР синхронизированная информация может быть использована, в том числе, и для количественной оценки параметров переходного процесса, например, времени распространения волны частоты, которое может быть получено непосредственно из анализа кривых переходных процессов, используя операции фильтрации.
Предложенная система предназначена для определения одной из характеристик переходных режимов в электрических системах - времени распространения волны частоты, под которым понимается максимальная разность моментов времени, за которые тренды частоты напряжения регистраторов, изменяющейся в результате аварии, достигают заданного значения.
Для определения времени распространения волны частоты результаты измерений частот в дискретные моменты времени на интервалах времени, превышающие длительности переходных процессов, от соответствующих цифровых регистраторов параметров электрического режима, установленных на объектах энергообъединения, записываются в оперативные запоминающие устройства 1-1… 1-п группы, на информационные входы которых поступают результаты измерений частоты от соответствующего цифрового регистратора параметров электрического режима, установленных на объектах энергообъединения. Каждый результат измерений характеризуется значением частоты и моментом времени, которому оно соответствует. Объемы оперативных запоминающих устройств 1-1… 1-п группы выбираются из условия превышения максимально ожидаемой длительности переходных процессов, а сами устройства работают в скользящем интервальном режиме, когда очередной отсчет запоминается, а первый из раннее поступивших, стирается.
В фильтрах нижних частот 3-1… 3-п группы результаты измерений частоты сглаживаются с целью выделения тренда, а моменты времени, которому оно соответствует, транслируются на выходы фильтров 3-1…3- п группы без изменений.
Сигнал от одного из фильтров нижних частот 3-1… 3-п группы, в начале, например первого 3-1, поступает в блок 4 определения момента достижения максимальной скорости изменения частоты. В блоке 4 сглаженные результаты измерений частоты дифференцируются, после чего определяется максимальное значение модуля производной и соответствующий ему момент времени to.
min
max
max
min
Значение момента to поступает в блок 2 определения заданного значения отклонения частоты dF, соответствующего этому моменту времени на выходе соответствующего фильтра 3-1 низкой частоты. Полученное значение отклонения частоты dF совместно с сигналами от фильтра нижних частот поступает в блок 5 определения моментов времени достижения выходами фильтров нижних частот 3-1,…, 3-п заданного значения dF. Полученные значения моментов времени достижения выходами фильтров нижних частот заданного значения поступают в блок 6 определения наименьшего значения момента времени t и в блок 7 определения наибольшего значения момента времени t. В блоке 8 вычитания определяется разность Δt=t-t, которая соответствует времени распространения волны частоты (максимальной разности моментов времени, за которые тренды частоты напряжения регистраторов, изменяющейся в результате аварии, достигают заданного значения dF).
max
min
Таким образом, благодаря усовершенствованию известного устройства, достигается требуемый технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей и формировании дополнительного арсенала технических средств и технических возможностей, поскольку в предложенном устройстве определяется не только параметры переходного процесса, но и интервал Δt=t-t, который соответствует времени распространения волны частоты (максимальной разности моментов времени, за которые тренды частоты напряжения регистраторов, изменяющейся в результате аварии, достигают заданного значения).