Способ определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора для построения его модели

Способ заключается в измерении мгновенных значений тока и напряжения. Массивы отсчетов мгновенных значений тока и напряжения

получают в одни и те же моменты времени tj=t1, t2, ..., tN, с шагом дискретизации

где Т - период сигнала тока/напряжения,

N - число отсчетов на периоде Т,

затем сохраняют как текущие, определяют разность напряжений AU12(tj).

Далее сохраняют цифровые отсчеты разности напряжений как текущие, определяют напряжение на индуктивности UL(tj) по формуле

производят дифференцирование тока и , причем одновременно с определением напряжения на индуктивности UL(tj) определяют расчетную производную тока

Затем определяют значение индуктивности реактора/резистора Li как отношение напряжения на индуктивности UL(tj) к расчетной производной тока . Далее определяют значение активного сопротивления реактора/резистора

Затем рассчитывают средние за период значения активного сопротивления и индуктивности, которые принимают в качестве конечных результатов. Технический результат заключается в упрощении, повышении точности и информативности. 3 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании линейного токоограничивающего реактора/резистора на основе его модели.

Известен способ определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора с помощью метода амперметра-вольтметра [Справочник по наладке электрооборудования электростанций и подстанций. / Н.А.Воскресенский, А.Е.Гомберг, Л.Ф.Колесников и др.; Под ред. Э.С.Мусаэляна. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 344 с.: ил.] заключающийся в том, что проводят измерения при нескольких действующих значениях тока и напряжения (не менее 3-5) и определяют среднее значение параметров по формуле

- линейного токоограничивающего реактора

- резистора

где ΔU1, ΔU2, ..., ΔUn - потери напряжения на линейном токоограничивающем реакторе, соответствующие производимым измерениям;

U1, U2, ..., Un - напряжения на резисторе, соответствующие производимым измерениям;

I1, I2, ..., In - токи линейного токоограничивающего реактора/резистора, соответствующие производимым измерениям;

n - количество произведенных измерений.

Недостатком известного способа является сложность его реализации, невозможность определения значения активного сопротивления линейного токоограничивающего реактора и реактивного сопротивления резистора.

Известен способ определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора [Основы теории цепей: Учебник для вузов. / Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. - 5-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.: ил.], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что проводят измерения амплитудных или действующих значений тока и напряжения, фазового сдвига между током и напряжением (аргумент комплексного сопротивления ϕ, равный разности фаз напряжения и тока) и определяют полное сопротивление по формуле

,

где U, I - действующие значения напряжения и тока;

Um, Im - амплитудные значения напряжения и тока.

Активное и реактивное сопротивления определяют по формулам

Недостатком известного способа является сложность его реализации, необходимость определения значения фазового сдвига между током и напряжением линейного токоограничивающего реактора/резистора.

Задачей изобретения является создание простого, точного, информативного способа определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора для построения его модели.

Это достигается тем, что в способе определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора для построения его модели проводят измерение мгновенных значений сигналов напряжения и тока, затем массивы отсчетов мгновенных значений тока и напряжения полученные в одни и те же моменты времени tj=t1, t2, ..., tN, с шагом дискретизации

где Т- период сигнала тока/напряжения;

N - число отсчетов на периоде Т,

сохраняют как текущие, определяют разность напряжений ΔU12(tj), далее сохраняют цифровые отсчеты разности напряжений как текущие, определяют напряжение на индуктивности UL(tj) по формуле

производят дифференцирование тока и , причем одновременно с определением напряжения на индуктивности UL(tj) определяют расчетную производную тока

затем определяют значение индуктивности реактора/резистора Li как отношение напряжения на индуктивности UL(tj) к расчетной производной тока ip(tj), определяют значение активного сопротивления реактора/резистора

рассчитывают средние за период значения активного сопротивления и индуктивности, которые принимают в качестве конечных результатов.

Полученные значения R и L являются исходными данными при создании модели линейного токоограничивающего реактора/резистора.

Простота предложенного способа заключается в том, что нет необходимости в дополнительных измерениях и устройствах для получения значений активного сопротивления и индуктивности линейного токоограничивающего реактора/резистора.

Точность предложенного способа заключается в том, что параметры схемы замещения линейного токоограничивающего реактора/резистора определяются непосредственно (напрямую) без дополнительных устройств, вносящих погрешность измерений.

Предложенный способ является информативным за счет того, что позволяет определять все параметры линейного токоограничивающего реактора/резистора.

На фиг.1 приведена структурная схема реализации предложенного способа определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора по массивам отсчетов мгновенных значений токов и напряжений при продольном (фиг.1, а) и поперечном (фиг.1, б) включениях.

На фиг.2 изображена аппаратная схема устройства, реализующего рассматриваемый способ определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора по массивам отсчетов мгновенных значений токов и напряжений.

На фиг.3 приведены схемы замещения линейного токоограничивающего реактора/резистора при продольном (фиг.3, а) и поперечном (фиг.3, б) включениях.

В табл.1 приведены цифровые отсчеты мгновенных значений напряжений и токов токоограничивающего реактора РБ-10-400-0,3 5УЗ и резистора ШС-300.

В табл.2 приведены результаты расчета параметров линейного токоограничивающего реактора и резистора.

В табл.3 приведены паспортные значения параметров линейного токоограничивающего реактора и резистора.

Способ может быть осуществлен с помощью устройства, представленного на фиг.1. В месте подключения токоограничивающего реактора/резистора 1 к шинам генераторного напряжения установлен регистратор аварийных ситуаций (РАС, на фиг.1 не показан) для создания массивов мгновенных значений напряжения и тока с шагом дискретизации Δt. Устройство для определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора состоит из одного блока 2 расчета R, L, входы которого связаны с местом подключения токоограничивающего реактора/резистора через регистратор аварийных ситуаций, а выходы блока 2 расчета R, L подключены к ЭВМ 3. На фиг.1, а представлено продольное включение реактора/резистора, а на фиг.1, б представлено поперечное включение реактора/резистора.

Блок 2 расчета R, L (фиг.2) состоит 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 инвертор 6, сумматор 7. Ко второму устройству выборки-хранения 5 (УВХ 2) последовательно подключены сумматор 7, третье устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3), первый программатор 9 (П 1), перемножитель-делитель 10, второй программатор 11 (П 2), выходы которого подключены к ЭВМ 3. Вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) подключен к регистратору аварийных ситуаций. К выходу четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) последовательно подключены третий программатор 13 (П 3) и перемножитель-делитель 10. Кроме того, выход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) связан с входами первого 9 (П 1), четвертого 14 (П 4), пятого 15 (П 5) и шестого 16 (П 6) программаторов. Выходы четвертого 14 (П 4) и пятого 15 (П 5) программаторов подсоединены к входам третьего программатора 13 (П 3). Кроме того, к выходу пятого программатора 15 (П 5) последовательно подключены шестой программатор 16 (П 6) и второй программатор 11 (П 2). Входы шестого программатора 16 (П 6) связаны с выходом третьего устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) и с выходом перемножителя-делителя 10. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 17 (ТГ).

Все устройства выборки-хранения реализованы на микросхемах 1100СК2. Программатор 9 (П 1), программатор 11 (П 2), программатор 13 (П 3), программатор 14 (П 4), программатор 15 (П 5) и программатор 16 (П 6) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel AT89S53. Инвертор 6 и сумматор 7 реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве перемножителя-делителя 10 может быть использована микросхема 525ПСЗ. Тактовый генератор 17 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.

Для исследований были выбраны резистор ШС-300 и токоограничивающий реактор РБ-10-400-0,3 5УЗ.

На входы блока 2 расчета R, L устройства, реализующего способ определения параметров реактора/резистора для построения его модели, с регистратора аварийных ситуаций подают следующие сигналы (табл.1):

или 1) одновременно на входные шины блока 2 расчета R, L, если продольное включение реактора/резистора,

или 2) одновременно на входные шины блока 2 расчета R, L, если поперечное включение реактора/резистора,

где - массив отсчетов мгновенных значений напряжения в начале реактора/резистора,

- массив отсчетов мгновенных значений тока в начале реактора/резистора,

- массив отсчетов мгновенных значений напряжения в конце реактора/резистора.

При продольном включении линейного токоограничивающего реактора/резистора блока 2 расчета R, L на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал u2(tj), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал u1(tj), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) - сигнал i1(tj),

где tj=t1, t2, ..., tN - моменты времени,

Δt=0,625·10-3 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока/напряжения.

Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1), 5 (УВХ 2) и 12 (УВХ 4) и хранят там, как текущие, затем с выхода устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал u2(tj) поступает на инвертор 6. С помощью инвертора 6 отрицательное значение предыдущего сигнала u2(tj) преобразовывают в положительное. С выхода инвертора 6 значение сигнала u2(tj) поступает на вход сумматора 7. В то же время с выхода устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2), значение сигнала u1(tj) поступает на вход сумматора 7. С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u1(tj)-u2(tj). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u1(tj)-u2(tj) поступает в третье устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3). Одновременно значение сигнала i1(tj) поступает в блок выборки-хранения 12 (УВХ 4). Значения сигналов, записанные в блоки выборки-хранения 8 (УВХ 3) и 12 (УВХ 4) хранят там как текущие. С выхода устройства выборки-хранения 8 (УВХ 3) сигнал u1(tj)-u2(tj) поступает на вход программатора 9 (П 1) и на вход программатора 16 (П 6). С выхода устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) сигнал i1(tj) поступает на входы программаторов 9 (П 1), 13 (П 3), 14 (П 4), 15 (П 5) и 16 (П 6). На выходе первого программатора 9 (П 1) получают значение напряжения на индуктивности UL(tj) (фиг.3)

С выхода первого программатора 9 (П 1) значение напряжения на индуктивности поступает на вход перемножителя-делителя 10. В то же время с помощью четвертого программатора 14 (П 4) определяют значение производной сигнала

С выхода четвертого программатора 14 (П 4) значение производной сигнала поступает на вход третьего программатора 13 (П 3). Одновременно с описанным выше процессом, на выходе пятого программатора 15 (П 5) получают значение производной сигнала :

С выхода пятого программатора 15 (П 5) значение производной сигнала поступает на вход шестого программатора 16 (П 6) и на вход третьего программатора 13 (П 3). С помощью третьего программатора 13 (П 3) определяют значение расчетной производной тока

С выхода третьего программатора 13 (П 3) значение расчетной производной тока поступает на вход перемножителя-делителя 10. На выходе перемножителя-делителя 10 получают значение индуктивности линейного токоограничивающего реактора/резистора Li (фиг.3)

С выхода третьего программатора 13 (П 3) значение индуктивности Li подают на вход шестого программатора 16 (П 6) и на вход второго программатора 11 (П 2). С помощью шестого программатора 16 (П 6) определяют значение активного сопротивления линейного токоограничивающего реактора/резистора Ri (фиг.3)

С выхода шестого программатора 16 (П 6) значение активного сопротивления Ri подают на вход второго программатора 11 (П 2), с помощью которого определяют средние за период значения активного сопротивления и индуктивности реактора/резистора по формулам

где NRi, NLi - соответственно количества значений Ri, Li, найденных на периоде.

При поперечном включении линейного токоограничивающего реактора/резистора работа блока 2 расчета R, L аналогична работе блока расчета при его продольном включении, но на вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) сигнал не поступает (u2(tj)=0), на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал u1(tj), а на вход четвертого устройства выборки-хранения 12 (УВХ 4) - сигнал i1(tj).

Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 5 (УВХ 2) и 12 (УВХ 4) и хранят там, как текущие. С выхода второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2), значение сигнала u1(tj) поступает на вход сумматора 7. С помощью сумматора 7 определяют разность значений сигналов u1(tj)-u2(tj). С выхода сумматора 7 разность значений сигналов u1(tj)-u2(tj)=u1(tj) поступает в устройство выборки-хранения 8 (УВХ 3). Одновременно значение сигнала i1(tj) поступает в четвертый блок выборки-хранения 12 (УВХ 4). В остальном работа блока 2 расчета R, L при поперечном включении реактора/резистора аналогична работе блока 2 расчета R, L при продольном включении и заключается в том, что определяют значение напряжения на индуктивности UL(tj) (фиг.3)

Затем определяют значение производной сигнала

Далее получают значение производной сигнала

Затем определяют значение расчетной производной тока

Далее получают значение индуктивности линейного токоограничивающего реактора/резистора Li (фиг.3)

Затем определяют значение активного сопротивления линейного токоограничивающего реактора/резистора Ri (фиг.3)

Далее определяют средние за период значения активного сопротивления и индуктивности реактора/резистора по формулам

где NRi, NLi - соответственно количества значений Ri, Li, найденных на периоде.

По результатам расчетов из табл.2 видно, что параметры линейного токоограничивающего реактора/резистора, полученные с помощью предлагаемого способа являются близкими по значению к их паспортным значениям. Относительную погрешность ε вычисляли по формуле [Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗов. - М.: Наука, 1980. - 976 с.]:

,

где а=R (расчетное значение параметра) является приближенным значением числа z=RПАСП (паспортное значение из табл.3).

- линейный токоограничивающий реактор

- для R

- для X

- резистор

- для R

- для X

Таким образом, получен простой, точный и информативный способ определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора по массивам отсчетов мгновенных значений токов и напряжений для построения его модели.

Табл.1
Время t, cТокоограничивающий реактор РБ-10-400-0.35УЗРезистор ШС-300
u1, Bu2, Bt1, Au1, Bi1, A
000-565,4540-0,47882
0,0006251672,5511633,909-551,4375575,1736,69789
0,001253280,8273205,028-516,22910936,0972,46433
0,0018754763,0234652,98-461,18215876,74105,446
0,00256062,1785922,12-388,41320207,26134,3754
0,0031257128,3676963,677-300,71723761,22158,1409
0,003757920,6177737,623-201,46426402,06175,8291
0,0043758408,4828214,217-94,469428028,27186,7603
0,0058573,2148375,14316,1556528577,38190,5144
0,0056258408,4828214,217126,159928028,27186,9471
0,006257920,6177737,623231,315826402,06176,1956
0,0068757128,3676963,677327,582523761,22158,673
0,00756062,1785922,12411,260320207,26135,0526
0,0081254763,0224652,98479,133615876,74106,2423
0,008753280,8273205,028528,594110936,0973,34908
0,0093751672,5511633,909557,7415575,1737,63714
0,01-3,5Е-06-3,4E-06565,4543-1,2Е-050,478821
0,010625-1672,55-1633,91551,4374-5575,17-36,6979
0,01125-3280,83-3205,03516,2291-10936,1-72,4643
0,011875-4763,02-4652,98461,1824-15876,7-105,446
0,0125-6062,18-5922,12388,4128-20207,3-134,375
0,013125-7128,37-6963,68300,7166-23761,2-158,141
0,01375-7920,62-7737,62201,4641-26402,1-175,829
0,014375-8408,48-8214,2294,46943-28028,3-186,76
0,015-8573,21-8375,14-16,1556-28577,4-190,514
0,015625-8408,48-8214,22-126,16-28028,3-186,947
0,01625-7920,62-7737,62-231,316-26402,1-176,196
0,016875-7128,37-6963,68-327,582-23761,2-158,673
0,0175-6062,18-5922,12-411,26-20207,3-135,053
0,018125-4763,02-4652,98-479,134-15876,7-106,242
0,01875-3280,83-3205,03-528,594-10936,1-73,3491
0,019375-1672,55-1633,91-557,741-5575,17-37,6371
0,027,03Е-066,87E-06-565,4542,34Е-05-0,47882

Табл.2
Элемент электрической цепиUL(tj), В, A, A, ALi, ГнRi, ОмRCP, ОмLCP, ГнXCP, Ом
Токоограничивающий19,4143522462,975075,43117426,190,0011140,010,010,0011140,35
20,4653272669,7956423,6818369,530,0011140,01
реактор23,80387116618,3102912,821366,190,0011140,01
РБ-10-400-0,35УЗ31,70687150523,8140539,128459,860,0011140,01
Резистор ШС-3002801,07359578,2259851,6823341880,0012150,0002150,00,00120,377
-24,454555353,3157318,15-20378,410,0012150,0002002
-12,719446361,449848,42-10599,340,0012150,0002
-9,1260133376,8938085,78-7604,8810,0012150,0002

Табл.3
Элемент электрической цепиПаспортные данные
UНОМ, кВIНОМ, ASНОМ, МВаRПАСП, ОмXПАСП, Ом
Токоограничивающий реактор РБ-10-400-0,3 5УЗ104006,90,010,35
Резистор ШС-30047,51838,71500,377

Способ определения параметров линейного токоограничивающего реактора/резистора для построения его модели, включающий измерение напряжения и тока, отличающийся тем, что проводят измерение мгновенных значений сигналов напряжения и тока, затем массивы отсчетов мгновенных значений тока и напряжения , , , полученные в одни и те же моменты времени tj=t1, t2, ..., tN, с шагом дискретизации ,

где Т - период сигнала тока/напряжения,

N - число отсчетов на периоде Т,

сохраняют как текущие, определяют разность напряжений ΔU12(tj), далее сохраняют цифровые отсчеты разности напряжений как текущие, определяют напряжение на индуктивности UL(tj) по формуле:

,

производят дифференцирование тока и , причем одновременно с определением напряжения на индуктивности UL(tj) определяют расчетную производную тока:

,

затем определяют значение индуктивности реактора/резистора Li как отношение напряжения на индуктивности UL(tj) к расчетной производной тока определяют значение активного сопротивления реактора/резистора:

,

рассчитывают средние за период значения активного сопротивления и индуктивности, которые принимают в качестве конечных результатов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к кондуктометрии, предназначено для измерений электрической проводимости воды и других электролитов и может быть использовано при физико-химических исследованиях жидкостей и в системах контроля технологических процессов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах дистанционного контроля электрических цепей измерительных комплексов или технологических процессов при экспресс-контроле их параметров и оценке работоспособности.
Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) деталей из токопроводящих материалов и может быть использовано в условиях производства, ремонта и эксплуатации машин и механизмов при неразрушающих измерениях остаточных напряжений ( ост) в поверхностном слое (ПС) деталей.

Изобретение относится к области радиоизмерений параметров радиопоглощающих низкоимпедансных композиционных диэлектрических материалов на СВЧ типа углепластиков, характеризующихся большими значениями комплексной относительной диэлектрической проницаемости.

Изобретение относится к медицине и медицинской технике, в частностик способам и устройствам электровоздействия на живой организм, и может найти применение в диагностических, лечебных, реабилитационных, профилактических целях, а также в области исследований, связанных с изучением влияния на живой организм воздействия различных факторов.
Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к определению электрических характеристик наночастиц, и может быть использовано в технологии наноэлектроники.

Изобретение относится к области измерения электрических величин и может быть использовано в производстве существующих и новых поглощающих материалов типа углепластиков и применяется в СВЧ диапазоне, а также для контроля электрических параметров диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.

Изобретение относится к области электроэнергетики. .

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерениям сопротивления изоляции электрических сетей любого рода тока, находящихся под рабочим напряжением или обесточенных и изолированных от "земли".

Изобретение относится к области измерения электрических величин и может быть использовано в производстве существующих и новых поглощающих материалов типа углепластиков, применяется в СВЧ-диапазоне, а также для контроля электрических параметров диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для периодического контроля состояния различных электрических сетей

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании линейного токоограничивающего реактора/резистора на основе его модели

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам компенсации емкостных токов однофазного замыкания на землю в электрических сетях с компенсированной нейтралью напряжением 6-35 кВ, и направлено на повышение точности резонансной настройки дугогасящих реакторов на суммарную емкость цепи для оптимизации процессов ее самозащиты в режиме однофазного короткого замыкания на землю

Изобретение относится к способам измерения диэлектрической проницаемости и удельной проводимости жидких дисперсных систем и может быть использовано для контроля и регулирования величин диэлектрической проницаемости и удельной проводимости пожаро-взрывоопасных и агрессивных жидких сред в процессе их производства в химической и других областях промышленности

Изобретение относится к биологии, сельскому хозяйству, пищевой промышленности, аналитической химии, материаловедению, медицине, косметологии и пр

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах распределения электроэнергии, например, в составе самолета, корабля или космического аппарата (КА)
Наверх