УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩИХ ПЕРВИЧНЫХ И ВТОРИЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Полезная модель относится к области систем обработки информации и может быть использована при функциональном контроле и диагностировании ЛЭП, на основе ее обратной Г-образной адаптивной модели, перестраиваемой по текущей информации о параметрах электрического режима линии.
Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ №49278, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 10.11.2005 Бюл. №31], характеризующееся тем, что содержит четыре параллельно включенных блока расчета, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом, а выходы блоков расчета подключены к ЭВМ. Два блока расчета состоят каждый из первого и второго устройств выборки-хранения, входы которых подключены к входу устройства, к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены третье устройство выборки-хранения, инвертор, сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор. Первое устройство выборки-хранения связано со вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого соединен с перемножителем-делителем. К выходам первого и второго устройств выборки-хранения подключен преобразователь действующих значений, выходы которого подключены к ЭВМ. Два других блока расчета состоят каждый из двух устройств выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К одному
устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, инвертор, свой сумматор, перемножитель, интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. К другому устройству выборки-хранения последовательно подключены свое устройство выборки-хранения, свой сумматор, выход которого связан с перемножителем. Все устройства выборки-хранения подключены к тактовому генератору. Одно устройство выборки-хранения связано со своим вторым перемножителем, входы которого подключены к входу устройства, а его выход связан со вторым интегратором, выход которого связан с перемножителем-делителем.
Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения текущих первичных и вторичных параметров ЛЭП для построения ее обратной Г-образной адаптивной модели.
Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ №57016, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 27.09.2006 Бюл. №27], характеризующееся тем, что 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. Выходы блоков расчета подключены к ЭВМ. В двух одинаковых блоках расчета первое и второе устройства выборки и хранения подключены к входу устройства. 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. Вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства. 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 выборкит хранения связаны со вторым перемножителем, выход которого связан со вторым интегратором, выход которого соединен со вторым перемножителем-делителем, подключенным к ЭВМ, 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. 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, одиннадцатое 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.
Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения текущих первичных и вторичных параметров ЛЭП для построения ее обратной Г-образной адаптивной модели.
Известно устройство для определения текущих параметров электрического режима линии электропередачи [Патент РФ №51752, МПК 7, G01R 25/00, опубл. 27.02.2006 Бюл. №6], выбранное в качестве прототипа, содержащее два параллельно включенных блока расчета активных и реактивных сопротивлений продольной и поперечной ветвей Г-образной схемы замещения линии электропередачи, входы которых связаны с началом линии электропередачи и ее концом через канал связи. Выходы блоков расчета подключены к ЭВМ. В первом блоке расчета первое и второе устройства выборки и хранения подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения последовательно подключены инвертор, сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены сумматор, 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. Вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства. 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. 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. Другой блок расчета содержит два устройства выборки и хранения, входы которых подключены к входу устройства. К первому устройству выборки-хранения последовательно подключены свой инвертор, сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены тот же сумматор, третье устройство выборки-хранения, четвертое устройство выборки-хранения, второй сумматор, выход которого связан с перемножителем, к которому последовательно подключены интегратор, перемножитель-делитель, выход которого подключен к ЭВМ. Вход пятого устройства выборки-хранения подключен к входу устройства, а к выходу пятого устройства выборки-хранения последовательно подключены шестое устройство выборки-хранения, второй инвертор, третий сумматор, выход которого связан с перемножителем. Все устройства выборки-хранения подключены к тактовому генератору. Входы третьего и пятого устройств выборки-хранения связаны со вторым перемножителем, выход которого связан со вторым интегратором, соединенным со вторым перемножителем-делителем, подключенным к ЭВМ. Третье устройство выборки-хранения связано с преобразователем действующих значений, выходы которого подключены к третьему перемножителю, связанному с входами первого и второго перемножителей-делителей. К выходу третьего устройства выборки-хранения подключен второй сумматор, к выходу пятого устройства выборки-хранения подключен третий сумматор.
Недостатком известного устройства является невозможность непосредственного определения текущих первичных и вторичных параметров ЛЭП для построения ее обратной Г-образной адаптивной модели.
В настоящее время нет устройств для определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи для построения ее обратной Г-образной адаптивной модели.
Задачей полезной модели является создание устройства для определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи для построения ее обратной Г-образной адаптивной модели.
Устройство для определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи, также как в прототипе, содержит блок расчета, подключенный через канал связи к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи и к ЭВМ.
Согласно полезной модели, в качестве блока расчета выбран блок расчета коэффициентов затухания тока и напряжения, коэффициентов сдвига фазы тока и сдвига фазы напряжения линии электропередачи, активных и реактивных сопротивлений продольной и поперечных ветвей обратной Г-образной схемы замещения линии электропередачи, в котором первое и второе устройства выборки и хранения подключены к регистраторам аварийных ситуаций, а к первому устройству выборки-хранения последовательно подключены первый инвертор, первый сумматор. Ко второму устройству выборки-хранения последовательно подключены первый сумматор, первый программатор, второй программатор, третий программатор, который подключен к ЭВМ. Третье и четвертое устройства выборки-хранения подключены к регистраторам аварийных ситуаций, причем к третьему устройству выборки-хранения последовательно подключены второй инвертор, второй сумматор, а к четвертому устройству выборки-хранения последовательно подключены второй сумматор, четвертый программатор, пятый программатор, который подключен к
третьему программатору. Третий программатор соединен с кнопочной клавиатурой. Кроме того, ко второму сумматору подсоединен первый программатор действующих значений, связанный с пятым программатором. Причем четвертое устройство выборки-хранения подключено к первому программатору и ко второму программатору действующих значений, связанному со вторым программатором. Кроме того, к первому устройству выборки-хранения подсоединены шестой и седьмой программаторы, которые связаны с третьим программатором. К первому устройству выборки-хранения подключен четвертый программатор. Ко второму устройству выборки-хранения подключены шестой и седьмой программаторы. Кроме того, третье устройство выборки-хранения связано с шестым и седьмым программаторами. Причем к четвертому устройству выборки-хранения подсоединены шестой и седьмой программаторы. К каждому устройству выборки-хранения подсоединен тактовый генератор.
С помощью предложенной схемы устройства можно определить текущие первичные и вторичные параметры обратной Г-образной схемы замещения линии электропередачи (фиг.3):
1(0)
1(0)
1) продольные активное R и реактивное X сопротивления линии;
0(0)
0(0)
2) поперечные активное R и реактивное X сопротивления линии;
I
U
3) коэффициенты затухания тока α и напряжения α;
I
U
4) коэффициенты сдвига фазы тока β и сдвига фазы напряжения β.
На фиг.1 представлена структурная схема включения устройства для определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи в ЛЭП и к системе (ЭВМ).
На фиг.2 изображена аппаратная схема устройства для определения текущих первичных и вторичных параметров линии.
На фиг.3 представлена обратная Г-образная схема замещения линии электропередачи.
1(0)
1(0)
0(0)
0(0)
U(0)
I(0)
U(0)
I(0)
Устройство (фиг.1) для определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи 1 содержит блок 2 расчета R, X, R, X, β, β, α, α, входы которого подключены через канал связи (КС) к регистраторам аварийных ситуаций в начале и в конце линии электропередачи (на фиг.1 не показаны), а выходы блока расчета 2 подключены к ЭВМ 3.
Блок расчета 2 (фиг.2) состоит из первого 4 (УВХ 1) и второго 5 (УВХ 2) устройств выборки и хранения, входы которых подключены к регистраторам аварийных ситуаций. К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) последовательно подключены первый инвертор 6, первый сумматор 7. Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены первый сумматор 7, первый программатор 8 (П 1), второй программатор 9 (П 2), третий программатор 10 (П 3), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Входы третьего 11 (УВХ 3) и четвертого 12 (УВХ 4) устройств выборки-хранения подключены к регистраторам аварийных ситуаций. К третьему устройству выборки-хранения 11 (УВХ 3) последовательно подключены второй инвертор 13, второй сумматор 14. К четвертому устройству выборки-хранения 12 (УВХ 4) последовательно подключены второй сумматор 14, четвертый программатор 15 (П 4), пятый программатор 16 (П 5), выходы которого подключены к третьему программатору 10 (П 3). Вход третьего программатора 10 (П 3) соединен с кнопочной клавиатурой (на фиг.2 не показана). К выходу второго сумматора 14 подсоединен первый программатор действующих значений 17 (ПДЗ 1), связанный с пятым программатором 16 (П 5). Выход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) подключен к первому программатору 8 (П 1) и ко второму программатору действующих значений 18 (ПДЗ 2), связанному со вторым программатором 9 (П 2). К первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) подсоединены шестой 19 (П 6) и седьмой 20 (П7) программаторы, выходы которых связаны с третьим программатором 10 (П 3). Кроме того, к первому устройству выборки-хранения 4 (УВХ 1) подключен четвертый 8
программатор 15 (П 4). Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) подключены шестой 19 (П 6) и седьмой 20 (П 7) программаторы. Кроме того, третье устройство выборки-хранения 11 (УВХ 3) связано с шестым 19 (П 6) и седьмым 20 (П 7) программаторами. К четвертому устройству выборки-хранения 12 (УВХ 4) подсоединены шестой 19 (П 6) и седьмой 20 (П 7) программаторы. К каждому устройству выборки-хранения подсоединен. тактовый генератор 21 (ТГ).
Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программаторы действующих значений и программаторы выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инверторы и сумматоры реализованы на операционных усилителях 140УД17А. Тактовый генератор 21 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
1(0)
1(0)
0(0)
0(0)
U(0)
I(0)
U(0)
I(0)
1(0)
1(0)
0(0)
0(0)
U(0)
I(0)
U(0)
I(0)
Устройство работает следующим образом. На входы блока 2 расчета R, X, R, X, β, β, α, α устройства от регистраторов аварийных ситуаций подают одновременно сигналы , , ,  на входные шины блока 2 расчета R, X, R, X, β, β, α, α,
где  - массив отсчетов мгновенных значений напряжения в начале линии передач
- массив отсчетов мгновенных значений тока в начале ЛЭП,
- массив отсчетов мгновенных значений напряжения в конце линии,
- массив отсчетов мгновенных значений тока в конце линии электропередачи.
1(0)
1(0)
0(0)
0(0)
U(0)
I(0)
U(0)
I(0)
2
j
1
j
2
j
1
j
На блок 2 расчета R, X, R, X, β, β, α, αна вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u(t), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) сигнал u(t), а вход третьего устройства выборки-хранения 11 (УВХ 3) сигнал i(t), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) сигнал i(t),
j
1
2
N
где t=t, t,..., t - моменты времени,
- число разбиений на периоде T,
-3
Δt=0,625·10 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока/напряжения в начале и в конце ЛЭП.
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
2
j
1
j
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1), 5 (УВХ 2), 11 (УВХ 3) и 12 (УВХ 4) и хранят там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на инвертор 6, в программаторы 15 (П 4), 19 (П 6) и 20 (П 7). 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 второй вход сумматора 7, в программаторы 19 (П 6) и 20 (П 7). С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u(t)-u(t). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u(t)-u(t) поступает в программатор 8 (П 1). Одновременно значение сигнала i(t) поступает в блок выборки-хранения 11 (УВХ 3), а значение сигнала i(t) поступает в блок выборки-хранения 12 (УВХ 4). Значения сигналов, записанные в блоки
2
j
2
j
2
j
1
j
1
j
2
j
1
j
2
j
12
1
12
1
выборки-хранения 11 (УВХ 3) и 12 (УВХ 4) хранят там, как текущие. Затем с выхода устройства выборки-хранения 11 (УВХ 3) сигнал i(t) поступает в программаторы 19 (П 6), 20 (П 7) и на инвертор 13. С помощью инвертора 13 отрицательное значение предыдущего сигнала i(t) преобразовывают в положительное. С выхода инвертора 13 значение сигнала i(t) поступает на вход сумматора 14. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) значение сигнала i(t) поступает в программаторы 8 (П 1), 19 (П 6), 20 (П 7), в программатор действующих значений 18 (ПДЗ 2) и на второй вход сумматора 14. С помощью сумматора 14 определяют разность значений сигналов i(t)-i(t). С выхода сумматора 14 разность значений сигналов i(t)-i(t) поступает в программатор 15 (П 4) и программатор действующих значений 17 (ПДЗ 1). С помощью первого программатора 8 (П 1) определяют значения потери активной мощности ΔP на продольном активном сопротивлении R линии электропередачи и потери реактивной мощности ΔQ на продольном реактивном сопротивлении X линии:
,
.
1
С выходов первого программатора 8 (П 1) значения потерь активной и реактивной мощностей поступают на входы второго программатора 9 (П 2). В то же время с помощью второго программатора действующих значений 18 (ПДЗ 2) определяют действующее значение сигнала I:
.
1
1
1
С выхода второго программатора действующих значений 18 (ПДЗ 2) значение сигнала I поступает на вход второго программатора 9 (П 2). С помощью второго программатора 9 (П 2) определяют значения продольных активного R реактивного X сопротивлений линии электропередачи (фиг.3):
,
.
I
U
Одновременно с помощью шестого программатора 19 (П 6) определяют значение коэффициента сдвига фазы тока β и коэффициента сдвига фазы напряжения β:
;
.
I
U
В то же время с помощью седьмого программатора 20 (П 7) определяют значение коэффициента затухания тока α и коэффициента затухания напряжения α:
или
или ;
или
или .
0
0
0
0
С помощью четвертого программатора 15 (П 4) определяют значения потери активной мощности ΔP на поперечном активном сопротивлении R линии электропередачи и потери реактивной мощности ΔQ на поперечном реактивном сопротивлении X линии:
,
.
0
С выходов четвертого программатора 15 (П 4) значения потерь активной и реактивной мощностей поступают на входы пятого программатора 16 (П 5). В то же время с помощью первого программатора действующих значений 17 (ПДЗ 1) определяют действующее значение сигнала I:
.
0
0
0
С выхода первого программатора действующих значений 17 (ПДЗ 1) значение сигнала I поступает на вход пятого программатора 16 (П 5). С помощью пятого программатора 16 (П 5) определяют значения поперечных активного R реактивного X сопротивлений линии электропередачи (фиг.3):
,
.
1
1
0
0
U
I
U
I
С выходов программаторов 9 (П 2), 19 (П 6), 20 (П 7) и 16 (П 5) значения сигналов R, X, R, X, β, β, α, α поступают на входы третьего программатора 10 (П 3). В третий программатор 10 (П 3) вводят значение длины линии электропередачи L. С помощью третьего программатора 10 (П 3) определяют значения этих сигналов на единицу длины линии электропередачи:
0(0)
0
0(0)
0
R=R·L, X=X·L;
или ;
.
1(0)
1(0)
Таким образом, полезная модель позволяет измерять продольные активное R и реактивное X сопротивления линии, поперечные
0(0)
0(0)
I
U
I
U
активное R и реактивное X сопротивления линии, коэффициенты затухания тока α и напряжения α, а также коэффициенты сдвига фазы тока β и сдвига фазы напряжения β линии электропередачи.