Способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника

Способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника относится к области контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основании многополюсников. Способ заключается в замещении однородного участка трехпроводной линии электропередачи восьмиполюсником, в экспериментальном определении его коэффициентов, в вычислении первичных и вторичных параметров этого участка. Коэффициенты восьмиполюсника определяются в результате выполнения двух опытов холостого хода и двух опытов короткого замыкания в полнофазном и неполнофазном режимах. В результате аналитической обработки экспериментальных данных определяются постоянная распространения результирующей волны электромагнитного поля, обобщенные собственные и взаимные волновые сопротивления, фазовая скорость, активные сопротивления, собственные и взаимные индуктивности линейных проводов. Технический результат заключается в повышении точности определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. 3 ил.

 

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании трехфазных линий электропередачи (ЛЭП) трехпроводного исполнения на основании теории многополюсников.

Известен способ определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи для построения ее прямой Г-образной адаптивной модели [1], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что проводят измерения мгновенных значений сигналов напряжений и токов. Эти массивы отсчетов мгновенных значений тока и напряжения в начале и в конце ЛЭП, полученные в одни и те же моменты времени с определенным шагом дискретизации, передают с конца линии в ее начало по каналу связи. Далее по измеренным массивам отсчетов тока и напряжения сохраняют пары цифровых отсчетов токов и напряжений. Затем определяют потери активной мощности на активном сопротивлении продольной ветви ЛЭП, одновременно определяя действующее значение сигнала тока в ней и потери реактивной мощности на реактивном сопротивлении этой ветви. Далее определяют значения активного и реактивного сопротивлений продольной ветви ЛЭП. Затем определяют потери активной мощности на активном сопротивлении поперечной ветви ЛЭП, одновременно определяя действующие значения сигнала тока в ней и потери реактивной мощности на реактивном сопротивлении этой ветви. Далее определяют величины активного и реактивного сопротивлений поперечной ветви ЛЭП. Затем определяют численные значения коэффициентов затухания тока и напряжения и численные значения коэффициента сдвига фазы тока и сдвига фазы напряжения. Далее определяют численные значения активных и реактивных сопротивлений продольных и поперечных ветвей ЛЭП, а также коэффициентов затухания и сдвига фаз напряжений и токов на единицу длины линии электропередачи.

Достоверность полученных по этому патенту результатов возможна лишь при абсолютной синхронизации измерения мгновенных значений напряжений и токов в начале и в конце линии. Технически это трудно осуществимо.

Кроме того, представленный в прототипе алгоритм пригоден для определения вторичных параметров ЛЭП, представленных здесь лишь коэффициентами затухания и сдвига фаз, только в однопроводной линии электропередачи, где передача электрической энергии осуществляется лишь одной парой волн электромагнитного поля, или для симметричной многопроводной линии электропередачи, входящей в состав абсолютно симметричной электроэнергетической системы, где передача электрической энергии осуществляется несколькими равновеликими парами волн электромагнитного поля [2]. При нарушении симметрии напряжений и токов, а тем более самой многопроводной ЛЭП, передача электрической энергии будет осуществляться несколькими разновеликими (в трехпроводной - тремя) парами волн электромагнитного поля [3, 4]; в таком случае использование предлагаемого способа определения вторичных параметров ЛЭП без ряда допущений не корректно.

Представление однородного участка ЛЭП в виде четырехполюсника широко применяется в электротехнике и методики определения параметров ЛЭП через коэффициенты четырехполюсника [5]. Но это справедливо лишь для однопроводной ЛЭП.

Однородный участок трехпроводной ЛЭП, особенно при возможном нарушении его симметрии, а также при нарушении симметрии напряжений и токов, характеризующих электрическую энергию, передаваемую по этим ЛЭП, следует представлять в виде восьмиполюсников [6].

Задачей изобретения является формирование простого, информативного и достоверного способа определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехфазной линии электропередачи трехпроводного исполнения, а именно: обобщенных постоянной распространения волн электромагнитного поля, собственных и взаимных волновых сопротивлений, фазовой скорости и продольных параметров однородного участка трехпроводной ЛЭП.

Технический результат заключается в достоверном определении первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи, а именно: активных сопротивлений и индуктивностей линейных проводов, активных проводимостей и емкостей между проводами, а также между проводами и «землей», в результате косвенных измерений входных и выходных фазных напряжений и линейных токов с последующим использованием теории восьмиполюсников.

Технический результат достигается тем, что однородный участок трехпроводной линии электропередачи замещается восьмиполюсником, экспериментальным определении его коэффициентов и в вычислении первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка, коэффициенты восьмиполюсника определяются в результате выполнения двух опытов холостого хода и двух опытов короткого замыкания в полнофазном и неполнофазном режимах и в результате аналитической обработки полученной таким образом информации определяются постоянная распространения результирующей волны электромагнитного поля, обобщенные собственные и взаимные волновые сопротивления, фазовая скорость, активные сопротивления, собственные и взаимные индуктивности линейных проводов.

Полученные таким образом численные значения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения являются ожидаемым результатом реализации этого изобретения.

Простота и достоверность предлагаемого способа достигается в результате непосредственного измерения электрических величин, позволяющих получить сведения об изображениях действующих значений входных и выходных напряжений и токов на комплексной плоскости, которые являются исходными данными для определения численных значений коэффициентов восьмиполюсника, замещающего исследуемый однородный участок трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения, а затем первичных и обобщенных вторичных параметров этого участка.

Предлагаемый способ является информативным за счет того, что при необходимости позволяет определить обобщенные вторичные и первичные параметры однородного участка трехпроводной ЛЭП на единицу длины линии.

На рис.1 представлена структурная схема алгоритма способа определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника.

На рис.2 иллюстрируется замещение однородного участка трехпроводной ЛЭП восьмиполюсником.

На рис.3 показана схема исполнения серии экспериментов по определению численных значений коэффициентов восьмиполюсника, замещающего однородный участок трехпроводной ЛЭП.

В блоке 1 (рис.1) выполняется выделение из реальной ЛЭП однородного участка протяженностью l, параметры которого неизменны на всем его протяжении. Этот участок можно представить в виде восьмиполюсника, как показано на рис.2.

Этот восьмиполюсник может быть описан уравнениями через А-параметры [4]:

U . 1 A = A a U . 2 A + B a I . 2 A + N a U . 2 B + O a I . 2 B + P a U . 2 C + Q a I . 2 C U . 1 B = A b U . 2 B + B b I . 2 B + N b U . 2 A + O b I . 2 A + P b U . 2 C + Q b I . 2 C ; U . 1 C = A c U . 2 B + B c I . 2 C + N C U . 2 A + O c I . 2 A + P c U . 2 B + Q c I . 2 B ; I . 1 A = C a U . 2 A + D a I . 2 A + E a U . 2 B + F a I . 2 B + G a U . 2 C + H a I . 2 C ; I . 1 B = C b U . 2 B + D b I . 2 B + E b U . 2 A + F b I . 2 A + G b U . 2 C + H b I . 2 C ; I . 1 C = C c U . 2 C + D c I . 2 C + E c U . 2 A + F c I . 2 A + G c U . 2 B + H c I . 2 B ; } ( 1 )

где U . 1 A , U . 1 B , U . 1 C , I . 1 A , I . 1 B , I . 1 C и U . 2 A , U . 2 B , U . 2 C , I . 1 A , I . 1 B , I . 1 C , - изображения на комплексной плоскости действующих значений входных и выходных фазных напряжений и линейных токов; Аа, Ва, Са, Da, Еа, Fa, Ga, На, Na, Оа, Ра, Qa, Ab, Bb, Cb, Db, Eb, Fb, Gb, Hb, Nb, Ob, Pb, Qb, Ac, Вс, Сс, Dc, Ес, Fc, Gc, Нс, Nc, Ос, Рс и Qc - пофазные коэффициенты восьмиполюсника.

Коэффициенты восьмиполюсника могут быть определены так:

A a = A b = A c = 1 3 i = 1 3 c h γ i l ; ( 2 )

B a = 1 3 i = 1 3 Z _ c A i s h γ i l ; B b = 1 3 i = 1 3 Z _ c B i s h γ i l ; B c = 1 3 i = 1 3 Z _ c C i s h γ i l ; }                                (3)

C a = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c A i ; C b = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c B i ; C c = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c C i ; }                                (4)

D a = D b = D c = 1 3 i = 1 3 c h γ i y ; ( 5 )

E a = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c A B i ; E b = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c A B i ; E c = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c C A i ; }                                (6)

F a = 1 3 i = 1 3 Z _ c B i Z _ c A B i   c h γ i l ; F b = 1 3 i = 1 3 Z _ c A i Z _ c A B i   c h γ i l ; F c = 1 3 i = 1 3 Z _ c A i Z _ c C A i   c h γ i l ; }                                (7)

G a = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c C A i ; G b = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c B C i ; G c = 1 3 i = 1 3 s h γ 1 l Z _ c B C i ; }                                (8)

H a = 1 3 i = 1 3 Z _ c C i Z _ c C A i c h γ i l ; H b = 1 3 i = 1 3 Z _ c C i Z _ c B C i c h γ i l ; H c = 1 3 i = 1 3 Z _ c B i Z _ c B C i c h γ i l ; }                              (9)

N a = N b = N c = 0 ; O a = O b = O c = 0 ; P a = P b = P c = 0 ; Q a = Q b = Q c = 0, }                                (10)

где γi - постоянная распространения i-й пары волн электромагнитного поля; Z _ c A i , Z _ c B i , Z _ c C i и Z _ c A B i , Z _ c B C i , Z _ c C A i - собственные и взаимные волновые сопротивления i-й пары волн электромагнитного поля.

Из этих равенств очевидны следующие свойства коэффициентов восьмиполюсника, замещающего однородный участок трехпроводной ЛЭП:

A a = D a ; A a = D a ; A a = D a ; } ( 11 )

A a D a B a C a = 1 ; A b D b B b C b = 1 ; A c D c B c C c = 1. }                                  (12)

В блоке 2 (рис.1) экспериментально определяются численные значения этих коэффициентов. Для их определения достаточно выполнить серию экспериментов из четырех опытов. Опыты выполняются по схеме, изображенной на рис.3. В схеме участвуют: источник трехфазной ЭДС или три однофазных равных по величине синусоидальных ЭДС промышленной частоты, начальные фазы которых могут быть сдвинуты относительно друг друга на треть периода, желательно пониженного напряжения; шесть вольтметров и шесть амперметров, регистрирующие действующие значения напряжений и токов; шесть фазометров и двенадцать коммутирующих устройств, в качестве которых могут быть использованы обычные выключатели или рубильники.

Первый опыт может быть опытом холостого хода. Этот опыт предполагает отключение от исследуемой линии электропередачи электрической нагрузки Н. Для этого необходимо разомкнуть ключи S4, S5 и S6. Кроме того, должны быть разомкнуты ключи S7, S8, S9, S10, S11 и S12. Ключи S1, S2 и S3 должны быть замкнуты.

В качестве источника энергии в этом опыте может быть использован как автономный источник трехфазной ЭДС пониженного напряжения, так и действующая электроэнергетическая система. Нужно только подобрать соответствующие электроизмерительные приборы.

В этом случае вольтметры PV1, PV2 и PV3 покажут величины действующих фазных напряжений на входе восьмиполюсника соответственно UlA1, UlB1 и UlC1. Амперметры РА1, РА2 и РА3 покажут величины линейных токов на входе восьмиполюсника соответственно I1A1, I1B1 и I1С1. Фазометры Рφ1, Рφ2 и Рφ3 покажут углы сдвига фаз между соответствующими фазными напряжениями и линейными токами на входе анализируемого восьмиполюсника:

ϕ 11 = ϕ 1 u a ϕ 1 i a 1 ; ϕ 21 = ϕ 1 u b ϕ 1 i b 1 ; ϕ 31 = ϕ 1 u с ϕ 1 i с 1 ; }                               (13)

где φ1ua=0, φ1ub=-120°, φ1uc=120° - начальные фазы фазных напряжений на входе восьмиполюсника; φ1ia1, φ1ib1, φ1ic1 - начальные фазы линейных токов на входе восьмиполюсника в первом опыте.

Из равенств (13) определятся численные значения начальных фаз токов на входе восьмиполюсника:

φ 1 i a 1 = φ 1 u a φ 11 ; φ 1 i b 1 = φ 1 u b φ 21 ; φ 1 i c 1 = φ 1 u с φ 31 . }

Зная численные значения этих величин, входные напряжения и токи можно представить в виде:

U 1 A 1 = U 1 A 1 e j φ 1 u a ; U 1 B 1 = U 1 B 1 e j φ 1 u b ; U 1 C 1 = U 1 C 1 e j φ 1 u c ; I 1 A 1 = U 1 A 1 e j φ 1 i a 1 ; I 1 B 1 = U 1 B 1 e j φ 1 i b 1 ; I 1 C 1 = U 1 C 1 e j φ 1 i c 1 . }

Токи на выходе анализируемого восьмиполюсника будут отсутствовать:

I 2 A 1 = I 2 B 1 = I 2 C 1 = 0.                                    (14)

Этот факт подтверждается нулевыми значениями амперметров РА4, РА5 и РА6. Но показания вольтметров PV4, PV5 и PV6 отличны от нуля. Они покажут действующие значения фазных напряжений U2Al, U2B1 и U2C1 на выходе восьмиполюсника.

Показания фазометров Рφ4, Рφ5 и Рφ6 в этом опыте отсутствуют.

Начальные фазы выходных фазных напряжений можно определить либо в результате прямых измерений специализированными приборами, либо в результате косвенных измерений, совмещенными с соответствующими расчетами. Исходными данными для таких расчетов могут быть, например, углы сдвига фаз между соответствующими выходными фазными напряжениями и входными линейными токами, которые могут зарегистрировать фазометры Рφ1, Рφ2 и Рφ3 при переключении входов на их измерительных обмотках напряжений с входных (рис.3) на выходные клеммы восьмиполюсника. Начальные фазы выходных фазных напряжений определятся так:

ϕ 2 u a 1 = ϕ 11 ϕ 1 i a 1 ; ϕ 2 u b 1 = ϕ 21 ϕ 1 i b 1 ; ϕ 2 u c 1 = ϕ 31 ϕ 1 i c 1 ; }

где φ11, φ21 и φ31 - показания фазометров Рφ1, Рφ2 и Рφ3.

Такая операция позволит определить изображения выходных напряжений на комплексной плоскости:

U 2 A 1 = U 2 A 1 e j ϕ 2 u a ; U 2 B 1 = U 2 B 1 e j ϕ 2 u b ; U 2 C 1 = U 2 C 1 e j ϕ 2 u c . }

С учетом равенств (10) и (14) уравнения восьмиполюсника (1) перепишутся так:

U 1 A 1 = A a U 2 A 1 ; U 1 B 1 = A b U 2 B 1 ; U 1 C 1 = A c U 2 C 1 ; I 1 A 1 = C a U 2 A 1 + E a U 2 B 1 + G a U 2 C 1 ; I 1 B 1 = C b U 2 B 1 + E b U 2 A 1 + G b U 2 C 1 ; I 1 C 1 = C c U 2 C 1 + E c U 2 A 1 + G c U 2 B 1 . }                            (15)

Из этих уравнений можно получить численные значения коэффициентов Аа, Аb и Ас:

A a = U 1 A 1 U 2 A 1 ; A b = U 1 B 1 U 2 B 1 ; A c = U 1 C 1 U 2 C 1 . }

Из условий (11) следует, что по этим же уравнениям определяются и коэффициенты Da, Db и Dc:

D a = U 1 A 1 U 2 A 1 ; D b = U 1 B 1 U 2 B 1 ; D c = U 1 C 1 U 2 C 1 . }

Вторым опытом может быть опыт короткого замыкания. Для этого опыта необходим автономный источник трехфазной ЭДС пониженного напряжения (≤4÷5% от Uiii) и чувствительный электроизмерительные приборы.

Опыт короткого замыкания выполняется замыканием ключей S10, S11 и S12. Кроме того, должны быть замкнуты ключи S1, S2 и S3. Ключи S4, S5, S6, S7, S8 и S9 должны быть разомкнуты.

Электроизмерительные приборы PV1, PV2, PV3 и РА1, РА2, РА3 при включении так, как показано на рис.3, в этом опыте будут регистрировать действующие значения фазных напряжений и линейных токов на входе восьмиполюсника, U1A2, UlB2, U1C2 и I1A2, I1B2, I1C2.

Фазометры Pφ1, Pφ2 и Рφ3 при включении так, как показано на рис.3, зарегистрируют углы сдвига начальных фаз входных фазных напряжений и линейных токов φ12, φ22 и φ32.

На основании показаний этих приборов формируются изображения входных фазных напряжений и линейных токов на комплексной плоскости:

U 1 A 2 = U 1 A 2 e j ϕ 1 u a ; U 1 B 2 = U 1 B 2 e j ϕ 1 u b ; U 1 C 2 = U 1 C 2 e j ϕ 1 u c ; I 1 A 2 = I 1 A 2 e j ϕ 1 i a 2 ; I 1 B 2 = I 1 B 2 e j ϕ 1 i b 2 ; I 1 C 2 = I 1 C 2 e j ϕ 1 i c 2 ; }

где

φ l i a 2 = φ 1 u a φ 12 ; φ 1 i b 2 = φ 1 u b φ 22 ; φ 1 i c 2 = φ 1 u c φ 32 . }

Вольтметры PV4, PV5 и PV6 в этом опыте будут иметь нулевые значения, что свидетельствует об отсутствии выходных фазных напряжений:

U 2 A 2 = U 2 B 2 = U 2 C 2 = 0.                                     (16)

Но показания амперметров РА4, РА5 и РА6 будут отличны от нуля. Они позволят зарегистрировать действующие значения выходных линейных токов I2А2, I2В2 и I2C2.

Если начала измерительных обмоток напряжения фазометров Рφ4, Рφ5 и Рφ6 переключить с выходных клемм восьмиполюсника (рис.3) на входные, то эти фазометры зарегистрируют углы сдвига фаз между соответствующими входными фазными напряжениями и выходными линейными токами:

ϕ 42 = ϕ 1 u a ϕ 2 i a 2 ; ϕ 52 = ϕ 1 u a ϕ 2 i b 2 ; ϕ 62 = ϕ 1 u a ϕ 2 i c 2 . }

Из этих равенств определяются начальные фазы выходных линейных токов:

ϕ 2 i a 2 = ϕ 1 u a ϕ 42 ; ϕ 2 i b 2 = ϕ 1 u b ϕ 52 ; ϕ 2 i c 2 = ϕ 1 u c ϕ 62 . }

Эта операция позволит определить изображения выходных линейных токов на комплексной плоскости:

I 2 A 2 = I 2 A 2 e j φ 2 i a 2 ; I 2 B 2 = I 2 B 2 e j φ 2 i b 2 ; I 2 C 2 = I 2 C 2 e j φ 2 i c 2 . }

С учетом равенств (10) и (16) работа восьмиполюсника в режиме полнофазного короткого замыкания описывается уравнениями:

U 1 A 2 = B a I 2 A 2 ; U 1 B 2 = B b I 2 B 2 ; U 1 C 2 = B c I 2 C 2 ; I 1 A 2 = D a I 2 A 2 + F a I 2 B 2 + H a I 2 C 2 ; I 1 B 2 = D b I 2 B 2 + F b I 2 A 2 + H b I 2 C 2 ; I 1 C 2 = D c I 2 C 2 + F c I 2 A 2 + H c I 2 B 2 . }                            (17)

Из этих уравнений определяются коэффициенты Ва, Вb и Вc

B a = U 1 A 2 I 2 A 2 ; B b = U 1 B 2 I 2 B 2 ; B c = U 1 C 2 I 2 C 2 ; }

Коэффициенты восьмиполюсника Са, Сb и Сc определяются из условий (12):

C a = A a D a 1 B a ; C b = A b D b 1 B b ; C c = A c D c 1 B c . }

Третий опыт, опыт неполнофазного холостого хода, выполняется при размыкании ключей S4, S5 и S6. Кроме того, должны быть разомкнуты ключи S2, S3, S7, S8, S9, S10, S11 и S12. Замкнут должен быть лишь ключ S1. Таким образом, к входу восьмиполюсника, замещающего однородный участок трехпроводной ЛЭП, оказывается подключенной лишь однофазная ЭДС E A = E A e j 0 . Энергия от других фаз трехфазного источника электрической энергии на вход восьмиполюсника не поступает. Это значит, что амперметры РА2 и РА3, а также фазометры Рφ2 и Рφ3 будут иметь нулевые значения. А вольтметр PV1, амперметр РА1 и фазометр Рφ1 будут иметь значения, отличные от нуля. Из-за наличия электромагнитных связей между токоведущими частями исследуемого однородного участка трехпроводной ЛЭП показания вольтметров PV2 и PV3 тоже будут отличны от нуля. Эти приборы должны обладать соответствующей чувствительностью. Показания перечисленных электроизмерительных приборов позволят сформулировать комплексные значения входных характеристик восьмиполюсника:

U 1 A 3 = U 1 A 3 e j 0 ; U 1 B 3 = U 1 B 3 e j 0 ; U 1 C 3 = U 1 C 3 e j 0 ; I 1 A 3 = I 1 A 3 e j φ 13 = I 1 A 3 e j φ 1 i a 3 , }

где φ13 - показание фазометра Рφ1.

Показания амперметров РА4, РА5, РА6 и фазометров Рφ4, Рφ5 и Рφ6, подключенных к выходным клеммам анализируемого восьмиполюсника, как показано на рис.3, имеют нулевые значения. То есть в этом случае справедливо равенство:

I 2 A 3 = I 2 B 3 = I 2 C 3 = 0.                                      (18)

Вольтметры PV4, PV5 и PV при исполнении этого опыта зарегистрируют выходные фазные напряжения U2A3, U2B3 и U2С3. Переключение начала измерительных обмоток напряжения фазометров Pφ1, Pφ2 и Pφ1 с входных клемм восьмиполюсника на выходные позволит зарегистрировать этими приборами углы сдвига фаз между соответствующими выходными фазными напряжениями и входными линейными токами:

φ 13 = φ 2 u a 3 φ 1 i a 3 ; φ 23 = φ 2 u b 3 φ 1 i b 3 = φ 2 u b 3 ; φ 33 = φ 2 u c 3 φ 1 i c 3 = φ 2 u c 3 . }

Эти равенства позволят определить начальные фазы выходных фазных напряжений φ2ua3, φ2ub3, φ2uc3 и, в конечном счете, определить изображения этих напряжений на комплексной плоскости:

U 2 A 3 = U 2 A 3 e j φ 2 u a 3 ; U 2 B 3 = U 2 B 3 e j φ 2 u b 3 ; U 2 C 3 = U 2 C 3 e j φ 2 u c 3 . }

С учетом равенств (10) и (18) работа восьмиполюсника в неполнофазном режиме холостого хода описывается уравнениями:

U 1 A 3 = A a U 2 A 3 ; U 1 B 3 = A b U 2 B 3 ; U 1 C 3 = A c U 2 C 3 ; I 1 A 3 = C a U 2 A 3 + E a U 2 B 3 + G a U 2 C 3 ; 0 = C b U 2 B 3 + E b U 2 A 3 + G b U 2 C 3 ; 0 = C c U 2 C 3 + E c U 2 A 3 + G c U 2 B 3 . }                            (19)

В этих уравнениях известны численные значения коэффициентов Аа, Аb, Ас и Са, Сb, Сс. Численные значения коэффициентов Еа, Еb, Ес и Ga, Gb, Gc следует определить.

Численные значения коэффициентов Еа и Ga могут быть определены из результатов совместного решения четвертого уравнения системы уравнений (15) и четвертого уравнения системы уравнений (19):

I 1 A 1 = C a U 2 A 1 + E a U 2 B 1 + G a U 2 C 1 ; I 1 A 3 = C a U 2 A 3 + E a U 2 B 3 + G a U 2 C 3 . }

Из этих уравнений получается, что

E a = C a U 2 A 1 U 2 C 3 + U 2 C 1 I 1 A 3 C a U 2 C 1 U 2 A 3 + U 2 C 3 I 1 A 1 U 2 С 1 U 2 B 3 + U 2 B 1 U 2 C 3 ;

G a = I 1 A 3 C a U 2 A 3 R a U 2 B 3 U 2 C 3 .

Из уравнений (6) следует, что Еbа.

Тогда из решения пятого уравнения системы уравнений (19) получается, что

G b = C b U 2 B 3 E b U 2 A 3 U 2 C 3 .

Уравнения (8) подтверждают равенство Gc=Gb.

Из последнего уравнения системы уравнений (19) следует, что

E b = C b U 2 C 3 G c U 2 B 3 U 2 A 3 ;

Или проще: Ес=Ga.

Четвертый опыт целесообразно выполнять как опыт короткого замыкания при неполнофазном питании восьмиполюсника.

В этом случае, как и в предыдущем, предлагается подключить лишь одну однофазную ЭДС. Пусть это будет E A . Для этого необходимо разомкнуть ключи S2 и S3 и замкнуть ключ S1. Кроме того, необходимо замкнуть ключи S10, S11 и S12, а также разомкнуть ключи S4, S5, S6, S7, S8 и S9.

В результате этих действий на входе анализируемого восьмиполюсника будут отсутствовать линейные токи I 1 B 4 и I 1 C 4 :

I 1 B 4 = I 1 C 4 = 0.                                                       (20)

Об этом будут свидетельствовать нулевые показания амперметров РА2 и РА3. А показания амперметра РА1 будут отличны от нуля: он покажет действующее значение линейного тока I1А4. Вольтметры PV1, PV2 и PV3 позволят зарегистрировать входные фазные напряжения U1A4, U1B4 и U1C4. Фазометр Pφ1 покажет угол сдвига фаз между входным напряжением U1А4 и входным линейным током I1A4:

φ141ua41ia4.

Показания этих приборов позволят определить изображения входных характеристик электрической энергии на комплексной плоскости

U 1 A 4 = U 1 A 4 e j ϕ 1 u a 4 ; U 1 B 4 = U 1 B 4 e j ϕ 1 u b 4 ; U 1 C 4 = U 1 C 4 e j ϕ 1 u c 4 ; I 1 A 4 = I 1 A 4 e j ϕ 1 i a 4 . }

Численные значения выходных фазных напряжений в этом опыте будут отсутствовать:

U 2 A 4 = U 2 B 4 = U 2 C 4 = 0.                                      (21)

Об этом свидетельствуют нулевые показания вольтметров PV4, PV5 и PV6. А амперметры РА4, РА5 и РА6 покажут действующие значения выходных линейных токов I2А4, I2В4 и I2С4.

Если начала измерительных обмоток напряжения фазометров Рφ4, Рφ5 и Рφ6 переключить с выходных клемм анализируемого восьмиполюсника на его входные клеммы, то эти приборы смогут зарегистрировать углы сдвига фаз между соответствующими входными фазными напряжениями и выходными линейными токами:

ϕ 44 = ϕ 1 u a 4 ϕ 2 i a 4 ; ϕ 54 = ϕ 1 u b 4 ϕ 2 i b 4 ; ϕ 64 = ϕ 1 u c 4 ϕ 2 i c 4 . }

Теперь можно сформулировать изображения выходных линейных токов на комплексной плоскости:

I 2 A 4 = I 2 A 4 e j φ 2 i a 4 ; I 2 B 4 = I 2 B 4 e j φ 2 i b 4 ; I 2 C 4 = I 2 C 4 e j φ 2 i c 4 . }

С учетом равенств (10), (20) и (21) работа восьмиполюсника в неполнофазном режиме короткого замыкания описывается уравнениями:

U 1 A 4 = B a I 2 A 4 ; U 1 B 4 = B b I 2 B 4 ; U 1 C 4 = B c I 2 C 4 ; I 1 A 4 = D a I 2 A 4 + F a I 2 B 4 + H a I 2 C 4 ; 0 = D b I 2 B 4 + F b I 2 A 4 + H b I 2 C 4 ; 0 = D c I 2 C 4 + F c I 2 A 4 + H c I 2 B 4 . }                            (22)

В этих уравнениях известны численные значения коэффициентов Ва, Вb, Вс и Da, Db, Dc. Требуется определить численные значения коэффициентов Fa, Fb, Fc и На, Hb, Нс.

Численные значения коэффициентов Fa и На можно определить в результате совместного решения четвертого уравнения системы уравнений (17) и четвертого уравнения системы уравнений (22):

I 1 A 2 = D a I 2 A 2 + F a I 2 B 2 + H a I 2 C 2 ; I 1 A 4 = D a I 2 A 4 + F a I 2 B 4 + H a I 2 C 4 ; }

В результате совместного решения этих уравнений получается, что

F a = C a I 2 A 2 I 2 C 4 + I 2 C 2 I 1 A 4 D a I 2 C 2 I 2 A 4 I 1 A 2 I 2 C 4 I 2 С 2 I 2 B 4 + I 2 B 2 I 2 C 4 ;

H a = I 1 A 4 D a I 2 A 4 F a I 2 B 4 I 2 C 4 .

Из совместного решения пятого уравнения системы уравнений (17) и пятого уравнения системы уравнений (22) можно определить коэффициенты Fb и Нb.

Полученная таким образом система уравнений имеет вид:

I 1 B 2 = D b I 2 B 2 + F b I 2 A 2 + H b I 2 C 2 ; 0 = D b I 2 B 4 + F b I 2 A 4 + H b I 2 C 4 . }

Результат совместного решения этих уравнений может быть представлен так:

F b = D b I 2 B 2 I 2 C 4 + D b I 2 C 2 I 2 B 4 I 1 B 2 I 2 C 4 I 2 С 2 I 2 A 4 I 2 A 2 I 2 C 4 ;

H a = D b I 1 B 4 + F b I 2 A 4 I 2 C 4 .

Для определения коэффициентов Fc и Нс необходимо совместное решение последнего уравнения системы уравнений (17) и последнего уравнения системы уравнений (22).

Вновь полученная таким образом система уравнений имеет вид:

I 1 C 2 = D c I 2 C 2 + F c I 2 A 2 + H c I 2 B 2 ; 0 = D c I 2 C 4 + F c I 2 A 4 + H c I 2 B 4 . }

Результат совместного решения этих уравнений можно представить в виде:

F c = D c I 2 C 2 I 2 B 4 + D c I 2 B 2 I 1 C 4 I 2 C 2 I 2 B 4 I 2 B 2 I 2 A 4 I 2 A 2 I 2 B 4 ;

H c = D c I 1 C 4 + F c I 2 A 4 I 2 B 4 .

Таким образом определены численные значения всех коэффициентов восьмиполюсника, замещающего однородный участок трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения.

Численные значения коэффициентов восьмиполюсника, замещающего однородный участок трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения, позволят определить численные значения вторичных параметров этого участка. Для этого следует воспользоваться равенствами (2)-(9).

Эти равенства показывают, что коэффициенты восьмиполюсника, замещающего однородный участок трехпроводной ЛЭП, есть результат воздействия трех пар волн электромагнитного поля.

Электроизмерительные приборы, используемые в экспериментальном определении коэффициентов восьмиполюсника, регистрируют результат воздействия всех трех пар волн электромагнитного поля.

Определение результата действия каждой пары волн электромагнитного поля этими электроизмерительными приборами не представляется возможным. Невозможно и определение доли участия каждой пары волн электромагнитного поля в численном выражении каждого коэффициента восьмиполюсника. Именно поэтому не представляется возможным определение на основании полученных в предыдущем параграфе численных значений коэффициентов восьмиполюсника вторичных параметров однородного участка трехпроводной ЛЭП, замещенного этим восьмиполюсником, для каждой пары волн электромагнитного поля. Здесь оказывается невозможным определение постоянной распространения каждой пары волн электромагнитного поля, определение собственных и взаимных волновых сопротивлений для каждой пары волн электромагнитного поля.

Электроизмерительные приборы, используемые в опытах по определению численных значений коэффициентов анализируемого восьмиполюсника, регистрируют результирующее действие всех трех пар волн электромагнитного поля. Значит, и определенные таким образом коэффициенты восьмиполюсника характеризуют результирующее действие всех трех пар волн электромагнитного поля. Это означает, что здесь речь может идти лишь о результирующих, обобщенных вторичных параметрах: об обобщенной постоянной распространенной электромагнитного поля γ, об обобщенных собственных Z _ c A , Z _ c B , Z _ c C и взаимных Z _ c A B , Z _ c B C , Z _ c C A волновых сопротивлениях однородного участка трехфазной ЛЭП трехпровод-ного исполнения.

В блоке 3 (рис.1) с учетом равенства (2) обобщенная постоянная распространения волн электромагнитного поля по проводам исследуемой ЛЭП определится как обратная функция гиперболического косинуса, отнесенная к длине рассматриваемого участка линии электропередачи:

γ = a r c c h A a l = a r c c h A b l = a r c c h A c l .                                      (23)

Для определения обобщенной постоянной распространения электромагнитных волн в равенстве (23) можно использовать вместо коэффициентов Аа, Аb и Ас коэффициенты Da, Db и Dc.

В блоках 4 и 5 определяются обобщенные собственные и взаимные волновые сопротивления линейных проводов однородного участка трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения.

В блоке 4 из равенства (3) определяются обобщенные собственные волновые сопротивления линейных проводов однородного участка трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения протяженностью l:

Z _ c A = B a s h γ l ;

Z _ c B = B b s h γ l ;

Z _ c C = B c s h γ l .

Обобщенные собственные волновые сопротивления однородного участка трехпроводной ЛЭП можно определить и из равенств (4):

Z _ c A = s h γ l C a ;

Z _ c B = s h γ l C b ;

Z _ c C = s h γ l C c .

В блоке 5 определяются обобщенные взаимные волновые сопротивления.

Обобщенное взаимное волновое сопротивление между линейными проводами А и В можно определить из первого уравнения равенств (6),

Z _ c A B = s h γ l E a ;

или из второго уравнения этих же равенств,

Z _ c A B = s h γ l E b .

Возможно использование и иных формулировок, полученных из равенств (7):

Z _ c A B = Z _ c B F a c h γ l

или

Z _ c A B = Z _ c A F b c h γ l .

Но последнее действие возможно лишь после выполнения действий блока 4.

Обобщенное взаимное волновое сопротивление между линейными проводами В и С однородного участка трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения протяженностью l может быть найдено из (8):

Z _ c B C = s h γ l G b

Z _ c B C = s h γ l G c .

Иначе после выполнения действий блока 4 это сопротивление можно определить из равенств (9):

Z _ c B C = Z _ c C H b c h γ l

или

Z _ c B C = Z _ c B H c c h γ l .

Обобщенное взаимное волновое сопротивление между линейными проводами С и А однородного участка трехпроводной ЛЭП может быть определено из третьего уравнения равенств (6)

Z _ c C A = s h γ l E c ,

или из первого уравнения равенств (8)

Z _ c C A = s h γ l G a .

Иначе после выполнения действий блока 4 это сопротивление можно определить из третьего уравнения равенств (7)

Z _ c C A = Z _ c A F c c h γ l ,

или из первого уравнения равенств (9)

Z _ c C A = Z _ c C H a c h γ l .

В блоке 6 (рис.1) определяется фазовая скорость результирующей волны электромагнитного поля, названной ранее обобщенной фазовой скоростью, по формуле:

ν 0 ˙ = 2 π f Im ( γ ) ,

где f - частота изменения мгновенного напряжения во времени.

Таким образом определены искомые вторичные параметры однородного участка трехпроводной ЛЭП.

В блоке 7 (рис.1) определяются означенные в задаче изобретения продольные параметры однородного участка трехпроводной ЛЭП, входящие в состав первичных параметров исследуемого участка линии электропередачи.

К продольным параметрам ЛЭП относятся собственные параметры линейных проводов: активные сопротивления RA, RB, RС и собственные индуктивности LA, LB, LС. Каждый линейный провод обладает и собственной емкостью. Но ее величина настолько мала, что практически не оказывает влияния на характер и интенсивность распространения электрической энергии по ЛЭП. Поэтому собственная емкость при анализе результатов передачи электрической энергии по ЛЭП обычно не учитывается.

На величину продольных параметров неизбежно оказывает влияние явление взаимной индукции между линейными проводами. Это явление обычно количественно учитывается взаимными индуктивностями МАВ, МВС и МСА.

Обобщенные величины собственных и взаимных волновых сопротивлений линейных проводов можно определить по формулам [4]:

Z _ c A = Δ γ ( Z _ B Z _ C Z _ 2 B C ) ; ( 24 )

Z _ c B = Δ γ ( Z _ A Z _ C Z _ 2 C A ) ; ( 25 )

Z _ c C = Δ γ ( Z _ A Z _ B Z _ 2 A B ) ; ( 26 )

Z _ c A B = Δ γ ( Z _ A B Z _ B C Z _ C Z A B ) ; ( 27 )

Z _ c B C = Δ γ ( Z _ A B Z _ C A Z _ A Z B C ) ; ( 28 )

Z _ c C A = Δ γ ( Z _ A B Z _ B C Z _ B Z C A ) , ( 29 )

Δ = Z _ A Z _ B Z _ C Z _ A Z _ 2 B C Z _ B Z _ 2 C A Z _ C Z _ 2 A B + 2 Z _ A B Z _ B C Z _ C A ;

Z _ A = R A + j ω L A ;

Z _ B = R B + j ω L B ;

Z _ C = R C + j ω L C ;

Z _ A B = j ω M A B ;

Z _ B C = j ω M B C ;

Z _ C A = j ω M C A ;

ω=2πf.

Совместное решение уравнений (24)-(29) позволит определить полные сопротивления Z _ A , Z _ B , Z _ C , Z _ A B , Z _ B C и Z _ C A . Для решения этих уравнений пришлось привлечь средства вычислительной техники с использованием специальных операционных систем.

В частности, для решения указанных уравнений была использована операционная система MATLAB. Желаемый результат здесь оказался возможным при численном решении уравнений (24)-(29), которое свелось к уточнению начальных, в данном случае, справочных сведений о первичных параметрах ЛЭП.

Пусть продольные параметры ЛЭП ориентировочно определяются следующими величинами: активные сопротивления линейных проводов - RA=RB=RC=0,13 Ом/км; собственные индуктивности - LA=LB=LC=0,001 Гн/км.

Реактивные продольные сопротивления на частоте основной гармонической составляющей в таком случае определятся так:

ХАВС=2πnLA=2π·1·50·0,001=0,314 Ом/км.

Взаимная индуктивность между линейными проводами трехпроводной ЛЭП пусть определяется величиной МАВВССА - 0,0005 Гн/км. В таком случае полные взаимные сопротивления на частоте основной гармонической составляющей определяется так:

Z _ A B = Z _ B C = Z _ C A = j 2 π n f M A B = j 2 π 1 50 0,0005 = 0.157 О м / к м .

Пусть по результатам серии экспериментов, выполненной по описанной ранее методике, оказалось, что обобщенная постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте основной гармонической составляющей равна (γn=-1,0632-j0,5083)км-1.

Обобщенные собственные волновые сопротивления по результатам экспериментов и соответствующих расчетов на частоте основной гармонической пусть окажутся равными:

Z _ c A = ( 185,36 j 152,8 ) О м / к м ;

Z _ c B = ( 230,2 j 189,76 ) О м / к м ;

Z _ c С = ( 205,44 j 189,76 ) О м / к м .

Обобщенные взаимные волновые сопротивления пусть окажутся такими:

Z _ c A B = ( 52,04 j 483,68 ) О м / к м ;

Z _ c B C = ( 79,96 j 480,96 ) О м / к м ;

Z _ c С A = ( 20,64 j 479,16 ) О м / к м .

В операционной системе MATLAB система уравнений (24)-(29) в виде программного продукта помещается в файл funl(x,a), где х - массив параметров Z _ A , Z _ B , Z _ C , Z _ A B , Z _ B C и Z _ C A , требующие уточнения; a - массив уже определенных по изложенной ранее методике величин γ, Z _ c A , Z _ c B , Z _ c C , Z _ c A B , Z _ c B C и Z _ c C A .

Начальные величины искомых параметров в операционной системе MATLAB задаются так:

>>х0=[0.13 0.314 0.13 0.314 0.13 0.314 0 0.157 0 0.157 0 0.157].

Ожидаемые результаты расчета имеют существенные ограничения: активные сопротивления, представленные в параметрах Z _ A , Z _ B и Z _ C , вещественной частью не могут быть отрицательными; а вещественная часть параметров Z _ A B , Z _ B C и Z _ C A вообще отсутствует.

Первое ограничение реализуется в результате введения в программный продукт двух матриц:

>>А=diag ([-1 0-10-10-10-10-1 0]);

>>b=zeros (12,1).

Второе ограничение отдельно оговаривается в содержании файла funl(x,a).

Искомое решение получается после использования команды

>>[xfvar]=fmincon@fun1,x0,A,b).

В данном примере продольные параметры и взаимные сопротивления исследуемого однородного трехпроводного участка ЛЭП определяются в результате реализации описанного здесь алгоритма и оказываются равными:

Z _ A = ( 0,1275 + j 0,12712 ) О м / к м ;

Z _ B = ( 0,001 + j 2,7478 10 6 ) О м / к м ;

Z _ С = ( 0,001 + j 9,7479 10 6 ) О м / к м .

Z _ A B = ( 0 + j 0,00099194 ) О м / к м ;

Z _ B C = ( 0 j 2,0703 10 6 ) О м / к м ;

Z _ С A = ( 0 j 0,0015 ) О м / к м .

Из полученных таким образом данных видна явная несимметрия исследуемой трехпроводной ЛЭП.

Активное сопротивление линии A (RA=0,1275 Ом/км) несколько понизилось против ожидаемого (0,13 Ом/км). Зато активные сопротивления линий В и С снизилось почти до нуля (RB=0,001 Ом/км; RC=0,001 Ом/км).

Снизилось и индуктивное сопротивление линии А (ХА=0,12712 Ом/км). Индуктивное сопротивление линий В и С снизилось практически до нуля (ХB=2,7479·10-6 Ом/км; ХB=9,7479·10-6 Ом/км). Такой результат вполне возможен, например, вследствие продольной реактивной мощности.

В таком случае собственная индуктивность линии А определится так:

L A = X A n ω = X A 2 π n f = 0,12712 2 π 1 50 = 0,405 10 3 Г н / к м

Индуктивность линий В и С оказывается ничтожно мала:

L B = X B n ω = X B 2 π n f = 2,7478 10 6 2 π 1 50 = 9 10 9 Г н / к м

L C = X C n ω = X C 2 π n f = 9,7479 10 6 2 π 1 50 = 3,1 10 8 Г н / к м

Это обобщенные индуктивности с учетом возможных дополнительно включенных емкостных и иных элементов.

Полные взаимные сопротивления характеризуют электромагнитную связь между проводами и изначально считалось, что они имеют индуктивный характер. Но нередко емкостные связи между проводами перекрывают индуктивные. Так получилось между проводами В и С, С и А. С точки зрения явления взаимоиндукции эти пары проводов оказались включенными относительно друг друга встречно. Это означает, что в линии С изменилось условно положительное направление тока, что маловероятно. Целесообразнее говорить о преобладании емкостных связей или, в виду малости величин Z _ B C n и Z _ C A n , с учетом 4%-й погрешности выполненных расчетов, считать их ничтожно малыми и впредь не учитывать.

Величина взаимной индуктивности между линейными проводами А и В определится по результатам выполненного расчета:

M A B = Im ( Z _ A B n ) 2 π n f = 0,00099194 2 π 1 50 = 3,157 10 6 Г н / к м

С учетом вероятности «встречного» включения линейных проводов в исследуемой ЛЭП можно определить и взаимные индуктивности между проводами В и С, С и А:

M B C = Im ( Z _ B C n ) 2 π n f = 2,0703 10 6 2 π 1 50 = 7 10 6 Г н / к м

M C A = Im ( Z _ C A n ) 2 π n f = 0,0015 2 π 1 50 = 4,775 10 6 Г н / к м

Знак «-» в численных значениях взаимных индуктивностях МВС и МСА свидетельствует о «встречном» включении линейных проводов. Безусловно, это условное понятие.

Таким образом предлагается определять величины продольных параметров линейных проводов трехфазной трехпроводной ЛЭП и взаимных индуктивностей между линейными проводами этой же линии электропередачи.

Так реализуется способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной ЛЭП методом восьмиполюсника.

Источники информации

1. Способ определения текущих первичных и вторичных параметров линии электропередачи для построения ее прямой Г-образной адаптивной модели. / Д.В.Джумик, Е.И.Гольдштейн. - Патент №2334990, Россия. МКИ G01R 25/00. - Томский политехнический университет. №2007117275/28; 08.05.2007.

2. Большанин Г.А. Передача электрической энергии по однородному участку трехфазной ЛЭП трехпроводного исполнения, входящему в состав симметричной ЭЭС. /Г.А.Большанин, Л.Ю.Большанина, Е.Г.Марьясова. // Вестник Иркутского Государственного Технического Университета. 2011 - 10 (57). - C.179 - 186.

3. Костенко В.А. Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения. / В.А.Костенко, Л.С.Перельман, Ю.П.Шкарин. - М.: Энергии, 1973. - 272 с.

4. Большанин Г. А. Распределение электрической энергии по участкам электроэнергетических систем. В 2-х кн. / Г.А.Большанин. - Братск: БрГУ, 2006. - 807 с.

5. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. / Л.А.Бессонов. - М.: Высшая школа, 1967. - 778 с.

6. Большанин Г.А. Использование теории восьмиполюсников и системы «МАТLАВ» при расчете результатов транспортировки электрической энергии. /Г.А.Большанин, Л.Ю.Большанина, Е.Г.Марьясова. // Системы. Методы. Технологии. - 2011. - №4(12). - С.76-83.

Способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника, заключающийся в замещении однородного участка трехпроводной линии электропередачи восьмиполюсником, в экспериментальном определении его коэффициентов и в вычислении первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка, отличающийся тем, что коэффициенты восьмиполюсника определяются в результате выполнения двух опытов холостого хода и двух опытов короткого замыкания в полнофазном и неполнофазном режимах и в результате аналитической обработки полученной таким образом информации определяются постоянная распространения результирующей волны электромагнитного поля, обобщенные собственные и взаимные волновые сопротивления, фазовая скорость, активные сопротивления, собственные и взаимные индуктивности линейных проводов.



 

Похожие патенты:

Способ относится к области функционального контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основании теории многополюсников.

Изобретение относится к измерительной технике. Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа, включающий в себя микроконтроллер, подключенный к блоку формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч преобразователя, выходы усилителей подключены к LC-контурам измерительного и опорного плеч преобразователя.

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании трехфазных линий электропередачи (ЛЭП) трехпроводного исполнения на основе ее Г-образной схемы замещения полнофазного исполнения.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для высокоэффективного контроля объектов, в качестве информативного параметра которых используют электрический импеданс. Способ включает определение глубины пропитки объекта расположением измерительных электродов в виде овальной формы с числом 2n на участке объекта, измерение импедансов между всеми ближайшими соседними измерительными электродами в первой серии, импедансов между всеми измерительными электродами во второй серии с отличием на единицу, сравнение результатов, по которым судят о глубине пропитки.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в возбуждении кратковременным электрическим импульсом в LC-контурах измерительного и опорного плеч датчика колебательных сигналов и аналого-цифровом преобразовании их в числовые массивы данных, временной инверсии путем переиндексации элементов массивов, осуществлении Фурье-преобразования полученных в результате инверсии сигналов и определении действительных Re U(f) и мнимых Im U(f) трансформантов сигналов на частоте, наиболее близкой к частоте основной гармоники, что позволяет вычислить начальные фазы колебаний сигналов для измерительного и опорного плеч датчика, разность которых однозначно связана с изменением параметров датчика.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции крупных электрических машин и аппаратов, имеющих большую постоянную времени.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к области измерения параметров объектов, имеющих схемы замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками.

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции крупных электрических машин и аппаратов, имеющих большую постоянную времени.

Способ определения первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи относится к области функционального контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основе ее Г-образной схемы замещения полнофазного исполнения. Способ заключается в экспериментальном определении изображений действующих значений входных и выходных фазных напряжений и токов на комплексной плоскости и в последующем вычислении первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. Входные и выходные напряжения и токи определяются из серии экспериментов из четырех опытов и являются исходными данными для вычисления активных сопротивлений и индуктивностей линейных проводов, активных проводимостей и емкостей между проводами, а также между проводами и «землей». Технический результат заключается в повышении точности определения первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. 2 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для контроля и определения динамических метрологических характеристик при производстве и эксплуатации токовых шунтов. Устройство содержит источник импульсного тока, в котором к первому выводу вторичной обмотки повышающего сетевого трансформатора (ПСТ) подключен однополупериодный выпрямитель, к которому через резисторный ограничитель тока заряда подключен накопитель энергии, соединенный со вторым выводом вторичной обмотки ПСТ. К резисторному ограничителю тока заряда подключен первый электрод коммутатора. Первичная обмотка ПСТ подключена к промышленному источнику напряжения переменного тока. Через контактные клеммы тестируемый шунт подключен ко второму электроду коммутатора и второму выводу вторичной обмотки ПСТ. Эталонный трансформатор тока (ЭТТ) размещен между тестируемым шунтом и контактными клеммами. Блок регистрации и обработки сигнала содержит первый АЦП, к которому подключен первый блок быстрого преобразования Фурье (ББПФ). Второй АЦП соединен со вторым ББПФ. Вычислительное устройство, первый ББПФ, блок функционального преобразования и дисплей связаны через общую шину данных. Первый АЦП подключен к выходу тестируемого шунта, а второй АЦП соединен с выходом ЭТТ. В блоке регистрации и обработки сигнала к первому ББПФ подключен первый блок умножения, а ко второму ББПФ подключен второй блок умножения, соединенный с первым блоком функционального преобразования. В первом блоке определения идеализированных коэффициентов обратной передачи аналого-цифровых преобразователей третий ББПФ соединен с третьим блоком умножения. Четвертый ББПФ соединен со вторым блоком функционального преобразования, который соединен с третьим блоком умножения, который соединен с первым блоком умножения. Во втором блоке определения идеализированных коэффициентов обратной передачи аналого-цифровых преобразователей пятый ББПФ соединен с четвертым блоком умножения. Шестой ББПФ соединен с третьим блоком функционального преобразования, который соединен с четвертым блоком умножения, который соединен со вторым блоком умножения. Первый блок функционального преобразования сигнала, первый блок умножения, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ББПФ связаны через общую шину данных. Технический результат заключается в снижении влияния погрешности квантования АЦП при определении АЧХ И ФЧХ токовых шунтов. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к контролю выходного напряжения и сопротивления изоляции аккумуляторных батарей. Устройство контроля аккумуляторной батареи содержит аккумуляторную батарею, преобразователь постоянного напряжения, выполненный по схеме автогенератора с трансформаторной обратной связью, источник тока, сдвоенный транзисторный оптрон, операционный усилитель, два резистора и дополнительный индикатор, причем величина сопротивления R первого резистора установлена равной R=E/2J, где E - номинальное напряжение аккумуляторной батареи J - величина тока, вырабатываемого источником тока. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем контроля изоляции шин питания аккумулятора на корпус, измерения выходного напряжения аккумулятора и полной гальванической развязкой индикаторов от шин питания и корпуса аккумулятора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерениям внутреннего сопротивления аккумуляторной батареи. Устройство измерения внутреннего сопротивления для пакетированной батареи включает в себя компонент источника питания переменного тока для подачи переменного тока на батарею, состоящую из множества пакетированных элементов генерирования энергии, посредством подключения к объекту измерения. Компонент регулирования переменного тока для регулирования переменного тока таким образом, чтобы разность потенциалов переменного тока положительного электрода, которая представляет собой разность потенциалов, полученную посредством вычитания потенциала на среднем участке из потенциала на участке, подключенном к нагрузочному устройству на положительной стороне объекта измерения, совпадала с разностью потенциалов переменного тока отрицательного электрода, которая представляет собой разность потенциалов, полученную посредством вычитания потенциала на среднем участке из потенциала на участке, подключенном к нагрузочному устройству на отрицательной стороне объекта измерения. Компонент вычисления сопротивления для вычисления сопротивления батареи на основе регулируемого переменного тока и разности потенциалов переменного тока. Технический результат заключается в возможности измерения внутреннего сопротивления батареи без нагрузки. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к метрологии. Измеритель содержит генератор, мост, нуль-детектор. Генератор содержит формирователи импульсов, синхронизатор, коммутатор, усилитель мощности. Первая ветвь моста содержит объект измерения и одиночный резистор, общий вывод которых образует первый выход моста. Вторая ветвь моста ветвь моста содержит одиночный резистор и многоэлементный уравновешивающий двухполюсник. В измеритель введен дополнительный конденсатор и изменено включение элементов мостовой цепи. Во второй ветви мостовой цепи дополнительный конденсатор включен параллельно имеющейся индуктивной катушке, параллельно этой же индуктивной катушке включен имеющийся третий резистор, свободный вывод первого резистора подключен к первому выходу генератора импульсов, общий вывод первого резистора и индуктивной катушки образует второй вывод выхода мостовой цепи, который соединяется со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора, в двухполюснике объекта измерения первой ветви мостовой цепи свободный вывод второго резистора соединен с общим выводом имеющейся индуктивной катушки и первого резистора. Технический результат - повышение точности. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к измерению параметров обмоток трансформаторов. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что измерение параметров трехфазных двухобмоточных трансформаторов при коротком замыкании производится вначале при схеме соединения первичной обмотки в треугольник, а затем - в звезду. Далее по измеренным значениям мощности трех фаз, средних линейных значениях напряжения и тока короткого замыкания определяют по формулам полное сопротивление короткого замыкания, а также значения активного и реактивного сопротивления к.з., кроме того фазные значения сопротивления первичной обмотки трансформаторов определяют также по формулам. Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности работы трансформаторов путем получения информации о их состоянии. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения электрических параметров нелинейных элементов цепей с температурозависимой вольт-амперной характеристикой, в частности полупроводниковых приборов, и может быть использовано на выходном и входном контроле их качества. Подают на контролируемый двухполюсник последовательность коротких импульсов тока большой скважности с изменяющейся амплитудой и измеряют амплитуды импульсов напряжения на контролируемом двухполюснике. При этом амплитуду импульсов тока изменяют по гармоническому закону с заданной частотой Ω со средней амплитудой Iи и глубиной модуляции М. На частоте модуляции Ω измеряют амплитуду Um огибающей импульсного напряжения на контролируемом двухполюснике и дифференциальное сопротивление рассчитывают по формуле R д и ф | I и = U m / M I и . Технический результат заключается в повышении точности измерения дифференциального сопротивления нелинейного двухполюсника с температурозависимой вольт-амперной характеристикой. 3 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике, управлению и промышленной электронике. Измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов, четырехполюсник с двухполюсником объекта измерения и двухполюсником с уравновешивающими элементами, неинвертирующий повторитель напряжения, инвертирующей первый усилитель с коэффициентом усиления, равным двум, первый двухвходовой аналоговый сумматор, на один из входов которого подается сигнал с выхода генератора импульсов, а на другой вход - с выхода первого инвертирующего усилителя, с выхода сумматора сигнал усиливается вторым усилителем и подается на входы двух схем выборки и хранения, сигналы с выхода каждой из двух схем выборки и хранения поступают соответственно на два входа второго двухвходового аналогового сумматора, сигнал со второго сумматора усиливается третьим усилителем и через разделительный конденсатор подается на нуль-индикатор. Также имеется блок управления, с которого поступают сигналы синхронизации на генератор импульсов и нуль-индикатор, а также сигналы управления на обе схемы выборки и хранения. В двухполюснике с уравновешивающими элементами имеются два ключа и два управляемых ключа, на управляющие входы которых через переключатель подаются управляющие сигналы с блока управления. Новым в измерителе параметров двухполюсников является введение трех дополнительных резисторов, трех дополнительных конденсаторов, двух управляемых ключей, двух ключей, одного переключателя, двух усилителей, двух схем выборки и хранения, одного двухвходового аналогового сумматора, блока управления и изменение включения блоков схемы. Технический результат заключается в повышении точности измерения за счет уменьшения составляющей погрешности измерения от неточного уравновешивания нулевой измерительной цепи. 1 ил.

Изобретение относится к технике измерений относительной электрической проводимости и солености жидкостей (например, морской воды) и может быть использовано в метрологии в качестве образцовых средств, а также для измерения активных проводимостей и сопротивлений. Технический результат - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Дополнительный технический результат - возможность прецизионного измерения активных проводимостей и сопротивлений. Сущность: кондуктометр содержит генератор (1) переменного напряжения, выход которого подключен к опорному входу преобразователя (2) код-напряжение и к трансформаторному дифференциальному кондуктометрическому преобразователю (3). Трансформаторный преобразователь (3) содержит первый (4), второй (5) и третий (6) трансформаторы, первый элемент связи (8), охватывающий сердечники первого (4) и третьего (6) трансформаторов, и второй элемент связи (11), охватывающий сердечники второго (5) и третьего (6) трансформаторов. Он также содержит первую проводную обмотку связи (9), между первым (4) и третьим (6) трансформаторами, выводы которой подсоединены к первому клеммнику (14), и вторую проводную обмотку связи (12), между вторым (5) и третьим (6) трансформаторами, выводы которой подсоединены ко второму клеммнику (15). Первый вывод первой обмотки (7) первого трансформатора (4) соединен с выходом генератора (1) переменного напряжения, опорным входом синхронного детектора (17) и опорным входом преобразователя (2) код-напряжение, выход которого непосредственно соединен с первым выводом первой обмотки (10) второго трансформатора (5). Управляющий вход преобразователя (2) код-напряжение соединен с выходом блока управления (18). Первый вывод первой обмотки (13) третьего трансформатора (6) соединен с входом избирательного усилителя (16), выход которого соединен с управляющим входом синхронного детектора (17), выход которого соединен последовательно с блоком управления (18), микроконтроллером (19) и устройством-цифровой индикации (20). Вторые выводы первых обмоток всех трех трансформаторов соединены с общей шиной устройства. 1 н. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с управляемым питанием резистивных измерительных цепей методом широтно-импульсной модуляции содержит микроконтроллер, первый RC-фильтр, первый, второй, третий и четвертый резисторы, причем первый вывод первого резистора подключен к выходу первого широтно-импульсного модулятора микроконтроллера, вторые выводы первого и второго резисторов подключены ко входу первого RC-фильтра, выход которого подключен к первому входу аналогового компаратора микроконтроллера, причем в преобразователь введен второй RC-фильтр, первые выводы второго, третьего и четвертого резисторов подключены к выходам соответственно второго, третьего и четвертого широтно-импульсных модуляторов микроконтроллера, вторые выводы третьего и четвертого резисторов подключены ко входу второго RC-фильтра, выход которого подключен ко второму входу аналогового компаратора микроконтроллера. Техническим результатом является повышение точности преобразования. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника относится к области контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основании многополюсников. Способ заключается в замещении однородного участка трехпроводной линии электропередачи восьмиполюсником, в экспериментальном определении его коэффициентов, в вычислении первичных и вторичных параметров этого участка. Коэффициенты восьмиполюсника определяются в результате выполнения двух опытов холостого хода и двух опытов короткого замыкания в полнофазном и неполнофазном режимах. В результате аналитической обработки экспериментальных данных определяются постоянная распространения результирующей волны электромагнитного поля, обобщенные собственные и взаимные волновые сопротивления, фазовая скорость, активные сопротивления, собственные и взаимные индуктивности линейных проводов. Технический результат заключается в повышении точности определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. 3 ил.

Наверх