УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ Т-ОБРАЗНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО ТРЕХОБМОТОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ

Полезная модель относится к области электромеханики, а именно, к применению средств обработки информации в электромеханике, и может быть использована для определения параметров Т-образной схемы замещения трехфазного трансформатора в рабочем режиме.
Известно устройство для определения параметров Т-образной схемы замещения многообмоточного однофазного трансформатора с одной ненагруженной обмоткой в рабочем режиме [Пат. РФ на полезную модель №61891, G01R 27/02 (2006.01), опубл. 10.03.2007.], выбранное в качестве прототипа, содержащее последовательно соединенные блок приведения и блок вычисления массивов, который связан с блоком расчета действующих значений и блоком определения мощностей, выходы которых соединены с соответствующими входами блока расчета сопротивлений.
Недостатками известного устройства является то, что оно не может быть использовано для определения параметров схемы замещения трансформатора, не имеющего ни одной ненагруженной обмотки, а так же то, что с его помощью невозможно определить параметры Т-образной схемы замещения трехфазного трансформатора.
Задача предлагаемой полезной модели - создание устройства для определения параметров Т-образной схемы замещения трехфазного трехобмоточного трансформатора при отсутствии свободных от нагрузок обмоток трансформатора в его рабочем режиме.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство для определения параметров Т-образной схемы замещения трехфазного трехобмоточного трансформатора в рабочем режиме, также как в прототипе, содержит последовательно соединенные блок приведения и блок вычисления массивов, который связан с блоком расчета действующих значений и блоком определения мощностей, выходы которых соединены с соответствующими входами блока расчета сопротивлений.
В отличие от прототипа, предлагаемое устройство содержит блок расчета действующих значений напряжений, который соединен с аналого-цифровым преобразователем регистратора электрических сигналов и с блоком приведения, который подключен к аналого-цифровому преобразователю регистратора электрических сигналов. Блок расчета сопротивлений соединен с устройством визуализации результатов расчетов.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получать информацию о значениях активных и реактивных составляющих сопротивлений отдельных обмоток и сопротивлений ветви намагничивания схемы замещения трехфазного трехобмоточного трансформатора в его рабочих режимах при отсутствии ненагруженной обмотки.
На фиг.1 - представлена аппаратная схема устройства для определения параметров Т-образной схемы замещения трехфазного трехобмоточного трансформатора в рабочем режиме.
Данное устройство содержит: блок расчета действующих значений напряжений 1 (БРН), блок приведения 2 (БПр), блок вычисления массивов 3 (БВМ), блок расчета действующих значений 4 (РДЗ), блок определения мощностей 5 (БМ) и блок расчета сопротивлений 6 (БС).
Вход блока расчета действующих значений напряжений 1 (БРН) соединен с аналого-цифровым преобразователем, входящим в состав регистратора электрических сигналов (на фиг.1 не показан), подключенным через коммутатор к датчикам токов и напряжений схемы измерений трехфазного трехобмоточного трансформатора. Выход блока расчета действующих значений напряжений 1 (БРН) соединен с одним из входов блока приведения 2 (БПр), второй вход блока приведения соединен с АЦП. Выход блока приведения 2 (БПр) соединен с входом блока вычисления массивов 3 (БВМ), соответствующие выходы которого соединены с входом блока расчета действующих значений 4 (РДЗ) и с входом блока определения мощностей 5 (БМ). Выходы блока расчета действующих значений 4 (РДЗ) и блока определения мощностей 5 (БМ) соединены с соответствующими входами блока расчета сопротивлений 6 (БС), выход которого соединен с входом устройства визуализации результатов расчетов, в качестве которого может выступать персональный компьютер ПК (на фиг.1 не показан).
Блок расчета действующих значений напряжений 1 (БРН), блок приведения 2 (БПр), блок вычисления массивов 3 (БВМ), блок расчета действующих значений 4 (РДЗ), блок определения мощностей 5 (БМ) и блок расчета сопротивлений 6 (БС) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя Atmel AT89S53.
В рабочем режиме трансформатора, когда его обмотку высокого напряжения подключают к источнику переменного напряжения с известной частотой, а к обмоткам среднего и низкого напряжения подключают нагрузки, при помощи регистратора электрических сигналов в рабочем режиме для одних и тех же моментов времени регистрируют массивы мгновенных значений напряжений и токов в обмотках фаз А, В, С трансформатора с некоторой дискретностью по времени Δt, соответствующей числу отсчетов на периоде N.
С выхода регистратора электрических сигналов массивы мгновенных значений напряжений обмотки высокого напряжения  обмоток среднего  и низкого  напряжений поступают на вход блока расчета действующих значений напряжений 1 (БРН), с помощью которого определяют:
-действующие значения напряжений обмотки высокого напряжения:
где N - число отсчетов мгновенных значений на периоде напряжения;
-действующие значения напряжений обмотки среднего напряжения:
-действующие значения напряжений обмотки низкого напряжения:
По действующим значениям напряжений фаз обмоток высокого, среднего и низкого напряжения определяют соответствующие коэффициенты трансформации между этими обмотками, по формулам:
- коэффициенты трансформации между фазами А, В, С обмотки высокого и среднего напряжений:
- коэффициенты трансформации между фазами А, В, С обмотки высокого и низкого напряжений:
ВНА-СНа
ВНВ-СНb
ВНС-СНс
ВНА-ННа
ВНB-ННb
BHC-HHc
Далее, для всех трех фаз, массивы мгновенных значений тока  и напряжения  обмотки высокого напряжения, токов в обмотках среднего  и низкого  напряжений и напряжений обмоток среднего  и низкого  напряжений, а также коэффициенты трансформации между обмоткой высокого и среднего напряжений k, k, k, высокого и низкого напряжений k, k, k поступают на входы блока приведения 2 (БПр). В блоке приведения 2 (БПр) токи и напряжения обмоток среднего и низкого напряжений при помощи коэффициентов трансформации приводят к цепи обмотки высокого напряжения по формулам
- токи обмотки среднего напряжения:
где  - массивы мгновенных значений приведенных токов обмотки среднего напряжения, фазы a, b и с соответственно;
- напряжения обмотки среднего напряжения:
где  - массивы мгновенных значений приведенных напряжений обмотки среднего напряжения, фазы a, b и с соответственно;
- токи обмотки низкого напряжения:
где  - массивы мгновенных значений приведенных токов обмотки низкого напряжения, фазы а, b и с соответственно;
HHА
HHB
HHC
U, U, U - действующие значения напряжений обмотки низкого напряжения, фазы а, b, и с соответственно;
- напряжения обмотки низкого напряжения:
где  - массивы мгновенных значений приведенных напряжений обмотки низкого напряжения, фазы а, b и с соответственно;
,
Затем массивы мгновенных значений , , , ,  c выхода блока приведения 2 (БПр) поступают на вход блока вычисления массивов 3 (БВМ), в котором формируют массивы мгновенных значений напряжения ветви намагничивания схемы замещения трансформатора, для фаз А, В, С по формулам:
После этого одновременно формируют массивы мгновенных значений
- падения напряжения на сопротивлениях обмотки высокого напряжения:
- падения напряжения на сопротивлениях обмотки низкого напряжения, приведенные к цепи обмотки высокого напряжения:
- тока намагничивания:
С первого выхода блока вычисления массивов 3 (БВМ) массивы мгновенных значений токов ,  поступают на вход блока расчета действующих значений 4 (РДЗ), в котором одновременно определяют
- действующие значения токов в обмотке высокого напряжения
где N - число отсчетов мгновенных значений на периоде тока;
- действующие значения приведенных токов в обмотке низкого напряжения:
- действующие значения токов в ветвях намагничивания схем замещения фаз А, В, С трансформатора:
BHA
BHB
BHC
0A
0B
0C
Далее действующие значения токов I, I, I, ,  I, I, I с выхода блока расчета действующих значений 4 (РДЗ) поступают на соответствующий вход блока расчета сопротивлений 6 (БС).
Одновременно с этим со второго выхода блока вычисления массивов 3 (БВМ) массивы мгновенных значений  поступают на вход блока определения мощностей 5 (БМ), в котором определяют
- потери активной мощности в обмотке высокого напряжения:
- потери активной мощности в обмотке низкого напряжения:
- потери активной мощности в ветви намагничивания:
- потери реактивной мощности в обмотке высокого напряжения:
где  - площадь вольт-амперной характеристики  фазы A обмотки высокого напряжения;
- площадь вольт-амперной характеристики  фазы В обмотки высокого напряжения;
- площадь вольт-амперной характеристики  фазы С обмотки высокого напряжения;
- потери реактивной мощности в обмотке низкого напряжения:
где  - площадь вольт-амперной характеристики  фазы А обмотки низкого напряжения;
- площадь вольт-амперной  характеристики  фазы В обмотки низкого напряжения;
- площадь вольт-амперной характеристики  С обмотки низкого напряжения;
- потери реактивной мощности в ветви намагничивания:
где  - площадь вольт-амперной характеристики  ветви намагничивания схемы замещения фазы А;
- площадь вольт-амперной характеристики  ветви намагничивания схемы замещения фазы В;
- площадь вольт-амперной характеристики  ветви намагничивания схемы замещения фазы С;
BHA
BHB
BHC
HHa
HHb
HHc
0A
0B
0C
BHA
BHB
BHC
HHa
HHb
HHc
0A
0B
0C
Далее значения активных ΔP,ΔP,ΔP,ΔP,ΔP,ΔP,ΔP,ΔP,ΔP и реактивных ΔQ,ΔQ,ΔQ,ΔQ,ΔQ,ΔQ,ΔQ,ΔQ,ΔQ потерь мощности с выхода блока определения мощностей 5 (БМ) поступают на второй вход блока расчета сопротивлений 6 (БС). В блоке расчета сопротивлений 6 (БС) по действующим значениям токов и потерь активных и реактивных мощностей определяют, для всех трех фаз
- активные и реактивные составляющие сопротивлений обмотки высокого напряжения:
- активные и реактивные составляющие приведенных сопротивлений обмотки низкого напряжения:
- активные и реактивные составляющие сопротивлений ветвей намагничивания:
BHA
BHB
BHC
0A
0B
0C
BHA
BHB
BHC
0A
0B
0C
В качестве окончательного результата на выходе блока сопротивлений 6 (БС) получают значения активных R, R, R,  R, R, R и реактивных Х, Х, Х,  Х, Х, Х сопротивлений Т-образной схемы замещения трехфазного трехобмоточного трансформатора.