СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОНДЕНСАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ КОНДЕНСАТОРА
METHOD OF DETERMINING PARAMETRES OF CAPACITOR INSTALLATION WHEN USING SERIES EQUIVALENT CIRCUIT OF CAPACITOR

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании конденсаторной установки на основе использования последовательной схемы замещения конденсатора.
Способы определения параметров конденсаторной установки на основе использования последовательной схемы замещения конденсатора неизвестны.
Задачей изобретения является создание способа определения параметров конденсаторной установки на основе использования последовательной схемы замещения конденсатора.
j
1
2
n
Поставленная задача решена за счет того, что в способе определения параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора производят измерения мгновенных значений сигналов напряжения и тока в каждой фазе в одни и те же моменты времени t=t, t, …,t, с шагом дискретизации
где Т - период сигнала тока/напряжения;
N - число отсчетов на периоде Т,
сохраняют их как текущие. Одновременно осуществляют дифференцирование этих сигналов, после чего определяют активное сопротивление R и емкость С каждой фазы конденсаторной установки для, по крайней мере, трех моментов времени, используя выражение:
Затем определяют принимаемые в качестве конечных результатов эквивалентные параметры каждой фазы конденсаторной установки как средние арифметические полученных значений активного сопротивления и емкости.
Достоинство предложенного способа заключается в том, что нет необходимости в дополнительных измерениях и приборах для получения значений активных сопротивлений 1.1, 1.2, 1.3 (фиг.1) и емкостей 1.4, 1.5, 1.6 (фиг.1) каждой фазы конденсаторной установки, так как регистраторы электрических сигналов, с помощью которых можно получить массивы мгновенных значений токов и напряжений, уже имеются в большинстве энергетических систем.
Точность предложенного способа заключается в том, что параметры конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора определяют непосредственно (напрямую), без дополнительных устройств, вносящих погрешность в результаты измерений. Для повышения точности определения параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора целесообразно активное сопротивление и емкость определять для трех моментов времени и более.
Предложенный способ является информативным за счет того, что позволяет напрямую определять все параметры конденсаторной установки.
На фиг.1 приведена эквивалентная схема замещения конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора, в каждой фазе эквивалентное активное сопротивление 1.1, 1.2, 1.3 последовательно соединено с эквивалентной емкостью 1.4, 1.5, 1.6.
На фиг.2 приведена структурная схема устройства для реализации предложенного способа определения параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора.
На фиг.3 изображена аппаратная схема блока расчета активного сопротивления и емкости.
В таблице 1 приведены цифровые отсчеты мгновенных значений напряжений и токов  и
В таблице 2 приведены результаты расчета параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора.
Способ может быть осуществлен с помощью устройства, представленного на фиг.1. Устройство для определения параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора состоит из блока расчета активного сопротивления и емкости фазы А 2.1, блока расчета активного сопротивления и емкости фазы В 2.2 и блока расчета активного сопротивления и емкости фазы С 2.3 конденсаторной установки (блок расчета R, C). Вход каждого блока расчета активного сопротивления и емкости фаз А, В, С 2.1, 2.2, 2.3 связан с местом подключения соответствующей фазы конденсаторной установки к линии электропередачи через регистратор аварийных ситуаций, а выходы каждого блока расчета активного сопротивления и емкости фаз А, В, С 2.1, 2.2, 2.3 подключены к ЭВМ 3.
Блоки расчета активного сопротивления и емкости фаз А, В, С 2.1, 2.2, 2.3 (блок расчета R, C) (фиг.3) имеют одинаковое конструктивное исполнение и состоят 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 первый 6 (П 1), второй 7 (П 2) и четвертый 8 (П4) программаторы, выходы последнего подключены к ЭВМ 3. К выходу второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) подключены второй 7 (П 2) и третий 9 (П 3) программаторы. К выходу третьего программатора 9 (П 3) подключен второй 7 (П2) программатор. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 10 (ТГ).
Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программатор 6 (П 1), программатор 7 (П 2), программатор 9 (П 3), программатор 8 (П 4) может быть выполнен на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89853. Тактовый генератор 10 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
Для исследований была выбрана конденсаторная установка БСК напряжением 110 кВ на подстанции установки подготовки нефти Катыльгинского месторождения.
Одновременно на вход блока расчета активного сопротивления и емкости фазы А 2.1 (блок расчета R, C) конденсаторной установки с регистратора аварийных ситуаций подают массив отсчетов мгновенных значений напряжения  и тока  в фазе А конденсаторной установки (таблица 1):
j
j
На вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u(t), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал i(t),
j
1
2
n
где t=t, t, …,t - моменты времени,
- число отсчетов на периоде Т,
Δt=0,000625 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока/напряжения.
j
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1) и 5 (УВХ 2) и хранят там как текущие, затем с выхода первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u(t) поступает на вход первого программатора 6 (П1), с помощью которого осуществляют его дифференцирование (с использованием одной из формул):
а) явной трехточечной формулы дифференцирования:
б) формулы дифференцирования после сглаживания:
j
Одновременно с выхода второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) сигнал i(t) поступает на вход третьего программатора 9 (ПЗ), с помощью которого осуществляют его дифференцирование (с использованием одной из формул):
а) явной трехточечной формулы дифференцирования:
б) формулы дифференцирования после сглаживания:
j
Одновременно на вход второго программатора 7 (П 2) поступают сигналы  с выхода программатора 6 (П 1),  с выхода третьего программатора 9 (П 3) и i(t) с выхода второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2).
10
15
25
С помощью второго программатора 7 (П2) определяют значения активного сопротивления и емкости силового конденсатора для n моментов времени, равного трем: t=0,00625 с; t=0,009375 с; t=0,015625 с:
а) С использованием явной трехточечной формулы дифференцирования:
1
R=0,205 Ом (таблица 2);
1
C=31,292 мкФ (таблица 2).
б) С использованием формулы дифференцирования после сглаживания:
1
R=0,205 Ом (таблица 2);
1
C=31,093 мкФ (таблица 2).
Полученные значения активного сопротивления и емкости силового конденсатора поступают на вход четвертого программатора 8 (П4), с помощью которого определяют средние значения эквивалентных активного сопротивления 1.1 (фиг.1) и емкости 1.2 (фиг.1) фазы А конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора:
а) С использованием явной трехточсчной формулы дифференцирования:
б) С использованием формулы дифференцирования после сглаживания:
Работа блоков расчета активного сопротивления и емкости фаз В и С 2.2 и 2.3 (блок расчета R, C) конденсаторной установки аналогична и осуществляется одновременно.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет измерять эквивалентные активные сопротивления 1.1, 1.2, 1.3 (фиг.1) и емкости 1.4, 1.5, 1.6 (фиг.1) каждой фазы конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора.
Таблица 1
Способ определения параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора
Фаза
А
В
С
Время t, с
u, B
i, A
u, B
i, A
u, B
i, A
0
-97423,7
-176,57
64915,42
-745,211
32774,02
927,4303
0,000625
-99040,3
12,40408
48758,69
-854,885
50655,01
847,5178
0,00125
-96850,9
200,9014
30728,19
-931,707
66589,36
735,0358
0,001875
-90939,6
381,6783
11516,82
-972,723
79964,72
594,3067
0,0025
-81533,4
547,7874
-8137,13
-976,359
90267,08
430,7387
0,003125
-68994
692,8454
-27478,4
-942,473
97100,53
250,6177
0,00375
-53803,3
811,2777
-45763,6
-872,369
100202,5
60,86555
0,004375
-36544,8
898,5331
-62290,2
-768,74
99453,66
-131,226
0,005
-17882
951,2583
-76423,1
-635,569
94882,91
-318,274
0,005625
1468,018
967,4273
-87619
-477,973
86665,87
-493,091
0,00625
20761,62
946,4185
-95447,8
-302,009
75118,31
-648,959
0,006875
39257,37
889,0394
-99608,5
-114,439
60683,99
-779,888
0,0075
56244,48
797,495
-99941,4
77,52871
43917,62
-880,846
0,008125
71070,14
675,3034
-96433,6
266,5172
25463,52
-947,954
0,00875
83164,62
527,1602
-89219,9
445,2635
6030,874
-978,632
0,009375
92063,13
358,7585
-78577,5
606,8987
-13633,5
-971,702
0,01
97423,7
176,57
-64915,4
745,211
-32774
-927,43
0,010625
99040,34
-12,4041
-48758,7
854,8854
-50655
-847,518
0,01125
96850,91
-200,901
-30728,2
931,7069
-66589,4
-735,036
0,011875
90939,55
-381,678
-11516,8
972,7235
-79964,7
-594,307
0,0125
81533,44
-547,787
8137,132
976,3588
-90267,1
-430,739
0,013125
68994,05
-692,845
27478,38
942,4733
-97100,5
-250,618
0,01375
53803,25
-811,278
45763,65
872,369
-100202
-60,8656
0,014375
36544,82
-898,533
62290,24
768,7401
-99453,7
131,2256
0,015
17882
-951,258
76423,06
635,5689
-94882,9
318,2738
0,015625
-1468,02
-967,427
87618,98
477,9731
-86665,9
493,0909
0,01625
-20761,6
-946,419
95447,75
302,0092
-75118,3
648,9589
0,016875
-39257,4
-889,039
99608,52
114,4391
-60684
779,8877
0,0175
-56244,5
-797,495
99941,39
-77,5287
-43917,6
880,8458
0,018125
-71070,1
-675,303
96433,57
-266,517
-25463,5
947,9536
0,01875
-83164,6
-527,16
89219,86
-445,264
-6030,87
978,632
0,019375
-92063,1
-358,759
78577,48
-606,899
13633,54
971,7021
0,02
-97423,7
-176,57
64915,42
-745,211
32774,02
927,4303
Таблица 2
Способ определения параметров конденсаторной установки при использовании последовательной схемы замещения конденсатора
Фаза
<img file="00000019.tif" he="6" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />, В/с
<img file="00000020.tif" he="7" wi="9" img-content="undefined" img-format="tif" />, А/с
R, Ом
С, мкФ
R, Ом
С, мкФ
при явной трехточечной формуле дифференцирования
А
30231482,0
-62710,3
0,205
31,292
0,205
31,292
11407264,0
-280472
0,205
31,293
-30914880,0
3871,2
0,205
31,292
В
-9591600,0
290827,2
0,205
31,292
0,205
31,292
19443600,0
239958,0
0,205
31,292
15219752,0
-266848,0
0,205
31,292
С
-20785504,0
-229437,6
0,205
31,292
0,205
31,292
-31043899,2
40961,6
0,205
31,292
15811680,0
264548,1
0,205
31,292
при формуле дифференцирования после сглаживания
А
30425111,5
-63112,0
0,205
31,093
0,205
31,093
11480325,3
-282269,0
0,205
31,093
-31112877,3
3895,733
0,205
31,093
В
-9653026,7
292689,9
0,205
31,093
0,205
31,093
19568146,7
241494,9
0,205
31,093
15317232,0
-268557,0
0,205
31,093
С
-20918633,3
-230907,2
0,205
31,093
0,205
31,093
-31242729,6
41224,0
0,205
31,093
15912946,7
266242,5
0,205
31,093