Способ определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей
Владельцы патента RU 2402027:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" (RU)
Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании силового конденсатора на основе его последовательной схемы замещения. Способ заключается в том, что производят измерения мгновенных значений сигналов напряжения и тока в одни и те же моменты времени tj=t1, t2, …,tn c шагом дискретизации где Т - период сигнала тока/напряжения; N - число отсчетов на периоде Т, сохраняют их как текущие. Далее одновременно определяют потери активной мощности ΔР на активном сопротивлении конденсатора, значение реактивной мощности Q и действующее значение тока I. После этого определяют параметры последовательной схемы замещения силового конденсатора: активное сопротивление и емкость
где ω - циклическая частота. Технический результат заключается в том, что нет необходимости в дополнительных измерениях. 3 ил., 3 табл.
Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании силового конденсатора на основе его последовательной схемы замещения.
Способы определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора неизвестны.
Задачей изобретения является создание способа определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора.
Поставленная задача решена за счет того, что в способе определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей производят измерения мгновенных значений сигналов напряжения и тока 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 их как текущие. Далее одновременно определяют потери активной мощности ΔР на активном сопротивлении конденсатора, значение реактивной мощности Q и действующее значение тока I. После этого определяют параметры последовательной схемы замещения силового конденсатора:
активное сопротивление
и емкость
где ω - циклическая частота.
Достоинство предложенного способа заключается в том, что нет необходимости в дополнительных измерениях и приборах для получения значений активного сопротивления 1.1 (фиг.1) и емкости 1.2 (фиг.2) силового конденсатора, 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 последовательной схемы замещения силового конденсатора определяют непосредственно (напрямую), без дополнительных устройств, вносящих погрешность в результаты измерений.
Предложенный способ является информативным за счет того, что позволяет напрямую определять все параметры последовательной схемы замещения силового конденсатора
На фиг.1 приведена последовательная схема замещения силового конденсатора, где активное сопротивление 1.1 последовательно соединено с емкостью 1.2.
На фиг.2 приведена структурная схема устройства для реализации предложенного способа определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей.
На фиг.3 изображена аппаратная схема блока расчета активного сопротивления и емкости 2.
В таблице 1 приведены цифровые отсчеты мгновенных значений напряжений и токов 
и 
В таблице 2 приведены результаты расчета параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей.
В таблице 3 приведены паспортные значения параметров силового конденсатора.
Способ может быть осуществлен с помощью устройства, представленного на фиг.2. Устройство для определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей содержит блок расчета активного сопротивления и емкости 2 (блок расчета R, С), входы которого связаны с местом подключения конденсатора 1 к линии электропередачи через регистратор аварийных ситуаций, а выходы блока расчета активного сопротивления и емкости 2 (блок расчета R, С) подключены к ЭВМ 3.
Блок расчета активного сопротивления и емкости 2 (блок расчета R, C) (фиг.3) 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 первый программатор 6 (П 1) и второй программатор 7 (П 2), выход которого подключен к ЭВМ 3. К выходу первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) подключен третий программатор 8 (П 3), к которому подсоединен четвертый программатор 9 (П 4), выход которого подключен к ЭВМ 3. К выходу второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) подсоединены первый 6 (П1), третий 8 (П 3) программаторы и программатор действующих значений 10 (ПДЗ), к выходу которого подключены второй 7 (П2) и четвертый 9 (П4) программаторы. К каждому устройству выборки-хранения подключен тактовый генератор 11 (ТГ).
Все устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) и 5 (УВХ2) реализованы на микросхемах 1100СК2. Программаторы 6 (П 1), 7 (П 2), 8 (П 3), 9 (П 4) и программатор действующих значений 10 (ПДЗ) могут быть выполнены на микроконтроллере серии 51 производителя atmel АТ89853. Тактовый генератор 11 (ТГ) может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
Для исследований был выбран силовой конденсатор продольной компенсации КСП-0,66-40.
На входы блока расчета активного сопротивления и емкости 2 (блок расчета R, С) устройства, реализующего способ определения параметров последовательной схемы замещения конденсатора с помощью интегральных мощностей, с регистратора аварийных ситуаций подают следующие сигналы (таблица 1):
и 
где 
- массив отсчетов мгновенных значений напряжения на клеммах силового конденсатора 1,
- массив отсчетов мгновенных значений тока в начале силового конденсатора 1.
На вход первого устройства выборки-хранения 4 (УВХ 1) поступает сигнал 
, на вход второго устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает сигнал 
,
где tj=t1, t2, …,tn - моменты времени,
- число разбиений на периоде Т,
Δt=0,3125-10-3 с - шаг дискретизации массивов мгновенных значений тока/напряжения.
Значения сигналов записывают в блоки выборки-хранения 4 (УВХ 1) и 5 (УВХ 2) и хранят там как текущие. Затем с выходов устройств выборки-хранения 4 (УВХ 1) и 5 (УВХ 2) сигналы 
и 
одновременно поступают на входы программаторов 6 (П1) и 8 (П 3). В то же время сигнал 
с выхода устройства выборки-хранения 5 (УВХ 2) поступает на вход программатора действующих значений 10 (ПДЗ).
На выходе первого программатора 6 (П 1) получают значение потери активной мощности ΔP на активном сопротивлении конденсатора:
(таблица 2).
С выхода программатора 6 (П 1) значение потери активной мощности поступает на вход второго программатора 7 (П 2). В то же время с помощью третьего программатора 8 (П 3) определяют значение реактивной мощности Q:
(таблица2).
С выхода третьего программатора 8 (П 3) значение реактивной мощности поступает на вход четвертого 9 (П 4) программатора. Одновременно с помощью программатора действующих значений 10 (ПДЗ) определяют действующее значение тока I:
(таблица 2).
С выхода программатора действующих значений 10 (ПДЗ) значение сигнала I поступает на входы второго 7 (П 2) и четвертого 9 (П 4) программаторов.
С помощью второго программатора 7 (П 2) получают значение активного сопротивления 1.1 (фиг.1) силового конденсатора:
(таблица 2).
Одновременно на выходе четвертого программатора 9 (П 4) получают значение емкости 1.2 (фиг.1) силового конденсатора:
(таблица 2).
По результатам расчетов таблицы 2 видно, что параметры силового конденсатора, полученные с помощью предлагаемого способа, являются близкими по величине к их паспортным значениям. Относительную погрешность ε вычисляли по формуле [Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник для инженеров и учащихся ВТУзов. - М.: Наука, 1980, - 976 с.]:
где а - расчетное значение параметра (является приближенным значением числа), z - паспортное значение (таблица 3).
Для активного сопротивления:
Для емкости:
Таким образом, заявляемый способ позволяет определять активное сопротивление 1.1 (фиг.1) и емкость 1.2 (фиг.1) последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей.
| Таблица 2 | |||||
| Способ определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей | |||||
| Элемент электрической цепи | Р, Вт | Q, вар | I, А | R, Ом | С, Ф |
| Конденсатор продольной компенсации КСП-0,66-40 | 150,0029 | -38690,6 | 60,6065 | 0,040838 | 0,000302 |
| Таблица 3 | |||||
| Элемент электрической цепи | Uном, кВ | Qном, квар | tgδ | Rпасп, Ом | С, Ф |
| Конденсатор продольной компенсации КСП-0,66-40 | 0,66 | 40 | 0,00375 | 0,04084 | 0,000292 |
Способ определения параметров последовательной схемы замещения силового конденсатора с помощью интегральных мощностей, заключающийся в том, что производят измерения мгновенных значений сигналов напряжения и тока 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 их как текущие, далее одновременно определяют потери активной мощности ΔР на активном сопротивлении конденсатора, значение реактивной мощности Q и действующее значение тока I; после этого определяют параметры последовательной схемы замещения силового конденсатора:
активное сопротивление
и емкость
,
где ω - циклическая частота.
