УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАГРУЗКИ ПО НАПРЯЖЕНИЮ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам для измерения электрической мощности с использованием цифровой техники, и может быть использована для определения статических характеристик нагрузки по напряжению.
Не известны устройства для определения статических характеристик нагрузки по напряжению в условиях значительных нерегулярных колебаний и дрейфа мощности.
Задачей изобретения является разработка устройства, позволяющего определять статические характеристики нагрузки по напряжению при наличии нерегулярных колебаний и дрейфа мощности.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для определения статических характеристик нагрузки по напряжению содержит блок управления, первый выход которого соединен с устройством регулирования напряжения под нагрузкой питающего трансформатора. Второй выход блока управления соединен с входом блока измерений, входы которого подключены к измерительным трансформаторам тока и напряжения. Выход блока измерения соединен с входом блока регулирующих эффектов и с входом блока фильтрации. Выход блока регулирующих эффектов соединен с входом блока фильтрации, выход которого соединен с входом блока задания значений базисной мощности, выход которого соединен с первым входом блока приведения, выход которого соединен с входом блока определения коэффициентов. Выход блока определения коэффициентов соединен с входом блока определения погрешности, выход которого соединен с входом блока уточнения значений базисной мощности, выход которого соединен со вторым входом блока приведения.
Предложенное устройство позволяет определять статические характеристики нагрузки по напряжению даже при наличии нерегулярных колебаний и дрейфа мощности благодаря тому, что измерения значений напряжения и мощности в блоке измерения производят до и после каждого изменения напряжения, после чего в блоке фильтрации производят фильтрацию полученных пар измерений по значениям регулирующего эффекта нагрузки, а при переводе значений мощности в относительные единицы в блоке приведения для каждой пары измерений выбирают такие значения базисных мощностей, чтобы среднеквадратическое отклонение результатов измерений в относительных единицах от полученной статической характеристики нагрузки было минимальным.
На фиг. 1 представлена аппаратная схема устройства для определения статических характеристик нагрузки по напряжению.
Устройство для определения статических характеристик нагрузки по напряжению содержит блок управления 1, первый выход которого соединен с устройством регулирования напряжения под нагрузкой питающего трансформатора 2. Второй выход блока управления 1 соединен с входом блока измерений 3, входы которого подключены к измерительным трансформаторам тока 4 и напряжения 5. Выход блока измерения 3 соединен с входом блока регулирующих эффектов бис входом блока фильтрации 7. Выход блока регулирующих эффектов 6 соединен с входом блока фильтрации 7, выход которого соединен с входом блока задания значений базисной мощности 8, выход которого соединен с первым входом блока приведения 9, выход которого соединен с входом блока определения коэффициентов 10. Выход блока определения коэффициентов 10 соединен с входом блока определения погрешности 11, выход которого соединен с входом блока уточнения значений базисной мощности 12, выход которого соединен со вторым входом блока приведения 9.
Блок измерения 3 может быть выполнен с помощью анализатора электропотребления AR5. Блок управления 1, блок регулирующих эффектов 6, блок фильтрации 7, блок задания значений базисной мощности 8, блок приведения 9, блок определения коэффициентов 10, блок определения погрешности 11, блок уточнения значений базисной мощности 12 могут быть выполнены на микроконтроллерах серии 51 производителя atmel AT89S53.
1(i)
2(i)
1(i)
2(i)
1(i)
2(i)
1(i)
2(i)
i
Устройство работает следующим образом. Последовательное изменение напряжения в узле нагрузки производят с помощью устройства регулирования напряжения под нагрузкой питающего трансформатора 2, а измерение значений напряжения и мощности производят с помощью блока измерения 3, на входы которого поступают измеряемые ток и напряжение от измерительных трансформаторов тока 4 и напряжения 5, соответственно. Для координации процесса измерения с процессом изменения напряжения служит блок управления 1, в котором в соответствии с программой эксперимента последовательно формируют управляющие воздействия на блок измерения 3, привод устройства регулирования напряжения под нагрузкой питающего трансформатора 2 и снова на блок измерения 3. В соответствии с управляющими воздействиями до и после каждого изменения напряжения в блоке измерения 3 производят измерение значений трехфазной активной мощности Р и P и действующего среднефазного значения напряжения U и U, где i - порядковый номер пары измерений, индекс 1 означает, что измерение произведено до изменения напряжения, а индекс 2 означает, что измерение произведено после изменения напряжения. Далее полученные пары измеренных значений U и U, P и Р одновременно поступают с выхода блока измерения 3 на вход блока регулирующих эффектов 6 и на вход блока фильтрации 7. В блоке регулирующих эффектов 6 определяют значения регулирующих эффектов нагрузки KP для каждой пары измерений в соответствии с соотношением:
i
1(i)
2(i)
1(i)
2(i)
i
Значения регулирующих эффектов нагрузки KP поступают с выхода блока регулирующих эффектов 6 на вход блока фильтрации 7, где производят фильтрацию полученных пар измерений U и U, P и Р по значению регулирующего эффекта нагрузки KP, исключая пары измерений, значения регулирующего эффекта которых не попадают в доверительный интервал.
1(i)
2(i)
1(i)
2(i)
С выхода блока фильтрации 7 оставшиеся пары значений напряжения U и U, и мощности P и Р поступают на вход блока заданий значений базисной мощности 8, где определяют первое приближение своего значения базисной мощности для каждой пары измерений:
- для первой пары измерений,
- для последующих пар измерений.
БАЗ(i)
1(i)
2(i)
1(i)
2(i)
Далее полученные значения базисной мощности Р вместе со значениями U и U, P и Р с выхода блока заданий значений базисной мощности 8 поступают на вход блока приведения 9, где измеренные значения напряжения и мощности переводят в относительные единицы:
причем для перевода всех измеренных значении напряжения в относительные единицы используют одно и то же неизменное значение базисного напряжения.
*1(i)
*2(i)
*1(i)
*2(i)
Полученные значения U и U, P и P в относительных единицах с выхода блока приведения 9 поступают на вход блока определения коэффициентов 10, где их аппроксимируют полиномом
*
0
1
*
2
*
2
Р=а+а·U+а·U ,
0
1
2
причем коэффициенты а, а, а определяют методом наименьших квадратов по зависимостям
0
1
2
*1(i)
*2(i)
*1(i)
*2(i)
Затем полученные коэффициенты а, а, а вместе со значениями U и U, P и P с выхода блока определения коэффициентов 10 поступают на вход блока определения погрешности 11, где определяют среднеквадратическое отклонение значений напряжения и мощности в относительных единицах от полученного полинома
0
1
2
*1(i)
*2(i)
*1(i)
*2(i)
где N - количество пар измерений, оставшихся после фильтрации в блоке фильтрации 7. Затем определенные ранее значения коэффициентов а, а, а вместе со значениями U и U, P и Р поступают с выхода блока определения погрешности 11 на вход блока уточнения значений базисной мощности 12, в котором определяют второе приближение своего значения базисной мощности для каждой пары измерений:
БАЗ(i)
0
1
2
БАЗ(i)
Полученные значения базисной мощности P поступают с выхода блока уточнения значений базисной мощности 12 на вход блока приведения 9, в котором повторяют перевод измеренных значений мощности в относительные единицы по формулам (1) и далее устройство продолжает работать описанным образом в соответствии со схемой фиг. 1. При этом перевод значений мощности в относительные единицы, определение коэффициентов а, a, а, определение среднеквадратического отклонения σ и определение следующего приближения значений базисной мощности P повторяют до тех пор, пока с каждым последующим повторением среднеквадратическое отклонение σ уменьшается.
*
*
0
1
*
2
*
0
1
2
2
В качестве искомой статической характеристикой нагрузки по напряжению принимают полином P(U)=а+а·U+а·U  с коэффициентами а, а, а, соответствующими минимальному среднеквадратическому отклонению.