Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи



Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи
Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи

 


Владельцы патента RU 2529640:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводных линий электропередачи. Согласно способу исследуемую неразветвленную часть шестипроводной линии электропередачи разбивают на однородные участки, определяют спектральные составы напряжения и тока в какой-либо точке исследуемого участка, а также определяют место нахождения источников каждой гармонической составляющей электрической энергии. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к трехфазной электрической сети шестипроводного исполнения. Может быть использовано при проектировании, наладки и эксплуатации шестипроводных линий электропередачи.

Известен способ прогнозирования распределения гармонических составляющих электрической энергии по неразветвленным участкам электроэнергетической системы [патент RU 2210154] [1]. Этот способ предполагает, что известен спектральный состав тока и напряжения для однопроводной линии электропередачи, и на его основе получены математические модели, характеризующие связь между протяженностью однопроводного участка линии электропередачи и частотой.

Однако прогнозирование распределения тока и напряжения по шестипроводной линии электропередачи не может быть описано законами распределения электрической энергии для однопроводной линии электропередачи.

Недостатком данного способа является отсутствие влияния спектрального состава тока и напряжения для многопроводных линий электропередачи.

Задачей изобретения является прогнозирование распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи.

Технический результат достигается тем, что способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи, заключающийся в том, что исследуемую неразветвленную часть шестипроводной линии электропередачи разбивают на однородные участки, определяют спектральные составы напряжения и тока в какой-либо точке исследуемого участка, а также определяют место нахождения источников каждой гармонической составляющей электрической энергии.

На рис.1 представлена расчетная электрическая схема замещения для шестипроводной линии электропередачи.

Предварительно необходимо разбить исследуемую неразветвленную часть шестипроводной линии электропередачи на хотя бы относительно однородные участки.

Для осуществления прогнозирования распределения гармонических составляющих электрической энергии по неразветвленным участкам шестипроводной линии электропередачи достаточно знать спектральные составы напряжения и тока в какой-либо точке исследуемого участка этой системы. Кроме того, необходимо с достаточной достоверностью представлять место нахождения источников каждой гармонической составляющей электрической энергии, что позволит определить направление распространения падающей волны электромагнитной энергии той или иной частоты по шести-проводной линии электропередачи.

В схеме присутствуют продольные параметры линейных проводов ROA'n, LOA'n, COA'n, ROB'n, LOB'n, COB'n, ROC'n, LOC'n, COC'n, ROA"n, LOA"n, COA"n, ROB"n, LOB"n, COB"n, ROC"n, LOC"n, COC"n, а поперечные параметры характеризуются электромагнитными связями между линейными проводами: GOA'B'n, COA'B'n, GOA'A"n, COA'A"n, GOA'B"n, COA'B"n, GOB'A"n, COB'A"n, GOB'C"n, COB'C"n, GOB'B"n, COB'B"n, GOB'C'n, COB'C'n, GOC'C"n, COC'C"n, GOC'A'n, COC'A'n, GOC'A"n, COC'A"n, GOA"B"n, COA"B"n, GOB"C"n, COB"C"n, GOB"C'n, COB"C'n, GOC"A"n, COC"A"n, GOC"A"n, COC"A'n и электромагнитными связями между линейными проводами и поверхностью земли: GOA'On, COA'On, GOB'On, COB'On, GOC'On, COC'On, GOA"On, COA"On, GOB"On, COB"On, GOC"On, COC"On, diA'B"n; diA'A"n, diA'B'n, diA'n, diB'A"n, diB'C"n, diB'B"n, diB'C'n, diB'n, diC'C"n, diC'A'n, diC'A"n, diC'n, diA"B"n, diA"n, diB"C"n, diB"C'n, diB"n, diC"A"n, diC"A'n, diC"n, - точки утечки по соответствующим электромагнитным связям; MOA'B'n, MOA'A"n, MOA'B"n, MOB'C'n, MOB'A"n, MOB'B"n, MOB'C"n, MOC'A'n, MOC'A"n, MOC'C"n, MOA"B"n, MOB"C'n, MOB"C"n, MOC"A'n, MOC"A"n - взаимные индуктивности.

Поскольку напряжение и ток являются функциями времени и длины ЛЭП, то в модели необходимо использовать частные производные.

Так, если в выделенный участок ЛЭП длиной dl входит ток , то выходит из этого участка в тот же момент времени измененный по величине ток ; если на входе выделенного участка напряжение определяется величиной , то в тот же момент времени на выходе напряжение определяется величиной и [2].

Таким образом, в схеме будут присутствовать шесть фазных токов и напряжений, а также пятнадцать линейных напряжений. Тогда рабочая математическая модель для шести проводной линии электропередачи будет состоять из двадцати семи уравнений.

Математическая модель строится на основании законов Кирхгофа.

Для тока в линии A′ справедлив 1-й закон Кирхгофа:

Для напряжения в фазе A′ справедлив 2-ой закон Кирхгофа:

Уравнения для других линий составляются аналогично.

В результате совместных преобразований уравнений (1)-(2) получается дифференциальное уравнение второго порядка для фазы А′:

где , , , , , - изображения действующих значений напряжений на комплексной плоскости на частоте n-й гармонической составляющей; - продольные сопротивления каждого провода ЛЭП, расчет которых производится по формуле:

где rOA'n и xOA'n - удельное активное и индуктивное сопротивление провода A′,

n - номер гармоники; - поперечная проводимость каждого провода линии электропередачи, расчет которых производится по формуле:

где COA'n - емкостная проводимость линии; GOA'n - активная проводимость линии.

Уравнения для других линий составляются аналогично.

Таким образом, получаются шесть дифференциальных уравнений второго порядка. Теперь необходимо выполнить их совместное решение. Характеристическое уравнение системы, образованной равенствами (3), выглядит так:

x6+a·x5+b-x4+c·x3+d·х2+е·x+f=0.

Результаты решения характеристического уравнения являются шесть корней x1, x2, x3, x4, х5, x6.

Постоянные распространения электромагнитной волны по однородному участку трехфазной шестипроводной линии электропередачи на частоте n-й гармонической составляющей определяются так:

Общее решение уравнения (3) для фазы А′ будет выглядеть так:

где - комплексные значения постоянных интегрирования на частоте n-й гармонической составляющей.

Величины фазных токов определяются из дифференциальных уравнений первого порядка. В частности для фазы А′ это уравнение имеет вид:

Из уравнения (7) вычисляются значения фазных токов. Для А′ выглядят следующим образом:

где Δ1A', Δ1B', Δ1C', Δ1A", Δ1B", Δ1C", и Δ - детерминант матриц, полученных из шести уравнений вида (7).

С учетом равенства (6), уравнение тока в линии А′ предстанет в следующем виде:

Из уравнений (6) и (8) следует, что в каждом проводе исследуемого участка ЛЭП будут присутствовать шесть пар волн электромагнитного поля.

Из уравнения (8) собственные волновые сопротивления в линии А′ следует определять так:

Совместное решение уравнений вида (6) и (8) определит уравнения изменения напряжения и тока вдоль однородного участка шестипроводной ЛЭП. Для фазы А′ они выглядят следующим образом:

где и - комплексные значения действующих величин напряжения и тока в начале рассматриваемого участка ЛЭП на частоте n-ой гармонической составляющей.

Таким образом, описываемый способ позволяет получить представление о спектральных составах тока и напряжения в любом месте анализируемого неразветвленного участка шестипроводной линии электропередачи, а значит и оценить распределение гармонических составляющих электрической энергии.

Источники информации

1. Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих электрической энергии по неразветвленным участкам электроэнергетической системы. Патент RU №2210154. Большанин Г.А.

2. Плотников, М.П., Особенности схемы замещения трехфазной двухцепной ЛЭП пониженного качества электрической энергии. Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири: материалы XI (XXXIII) Всероссийской научно-технической конференции. - Братск: Изд-во БрГУ, 2012. - С.97-98.

3. Большанин, Г.А., К вопросу о волновой теории передачи электрической энергии по линиям электропередач. / Л.Ю. Большанина, Е.Г. Марьясова. // Системы. Методы. Технологии. - 2010. - №3. - С. 71-76.

4. Большанин, Г.А., Особенности распространения электромагнитного поля по линиям электропередачи в условиях пониженного качества электрической энергии. / Л.Ю. Большанина. // Системы. Методы. Технологии. - 2009. - №2. - С.56-59.

Способ прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по линии электропередачи, заключающийся в повышении точности прогнозирования распределения тока и напряжения на любом участке трехфазной шестипроводной линии электропередачи, отличающийся тем, что исследуемую неразветвленную часть шестипроводной линии электропередачи разбивают на однородные участки, определяют спектральные составы напряжения и тока в какой-либо точке исследуемого участка, а также определяют место нахождения источников каждой гармонической составляющей электрической энергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и может быть использовано в мощных регулируемых электроприводах переменного тока с двухзвенными преобразователями частоты, в которых входной диодный выпрямитель является нелинейной нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокочастотных энергосистемах. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей, уменьшение затрат и расширение области применения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях. .

Изобретение относится к электроэнергетике и к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электрической энергии в энергетических или автономных системах электроснабжения при наличии как симметричной, так и несимметричной нагрузок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения эффективности передачи электрической энергии путем снижения высших гармоник тока в трехфазных четырехпроводных электрических сетях.

Изобретение относится к электротехнике. .

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь энергии, обусловленных постоянным подключением к сети резонансных фильтров-подавителей, гармоники которых в данный момент отсутствуют. Устройство фильтрации гармоник сетевого напряжения содержит включенный в сеть последовательно с нагрузкой, датчик тока (резистор), измерительный трансформатор, напряжение на первичной обмотке которого создается датчиком тока, а вторичная обмотка подключена ко входу анализатора гармоник с числом выходов, равным числу гармоник, подлежащих подавлению, компараторы, устройство, задающее пороговый уровень (УЗПУ), коммутаторы фильтров, LC фильтры-подавители. Управляющие входы коммутаторов соединены с выходами компараторов уровней отдельных гармоник. 1 ил.

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - снижение коэффициента несинусоидальности напряжения сети и уменьшение влияния высших гармоник тока при наличии переменной нелинейной нагрузки. Способ заключается в том, что при возникновении высших гармоник со стороны нелинейной нагрузки исследуемого предприятия на выходе понижающего трансформатора устанавливают емкостное сопротивление, параметры которого выбирают из условия снижения несинусоидальности напряжения на нагрузке. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неизолированной несимметричной линии электропередачи трехпроводного исполнения. Технический результат - согласование несимметричной трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах различных гармоник - достигается в результате выполнения определенных условий, заключающихся в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов на частотах гармонических составляющих, поступающих в нагрузку. При этом реализация согласования на частоте одной гармоники приведет к изменению спектра гармонических составляющих токов и напряжений, а значит, согласование должно быть реализовано поэтапно, где поочередно будет происходить согласование на частоте каждой явно выраженной гармоники. Исходные данные о напряжениях и токах в линии могут быть получены через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока, анализаторов спектра и т.д. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, регулировочные автотрансформаторы, автоматизированные технологические комплексы, накопители электроэнергии, источники активной мощности, такие как маломощные гидроэлектростанции или электростанции других типов, синхронные компенсаторы, фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений различных модификаций. 5 ил.

Изобретение относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности к системе автоматизации устройств фильтрации высших гармоник тока и напряжения и компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки (ФКУ). В ФКУ содержатся фильтры на 150 и 250 Гц, а также полосовой фильтр с резистором для фильтрации гармоник 350 Гц и выше. Технический результат - снижение потерь мощности в ФКУ. Для снижения потерь мощности в ФКУ предлагается ввести контактор для отключения резистора полосового фильтра при малых значениях напряжения высших гармоник. 1 ил.

Изобретение относится к системам распределения мощности на морских судах. Система распределения мощности содержит первую шину распределения, вторую шину распределения и мультиимпульсный выпрямитель, имеющий выводы, подключенные к первой шине распределения. Также система содержит генератор с множеством выходов, причем n фаз первого ас выхода имеют фазовый сдвиг относительно m фаз второго ас выхода. Первая часть n фаз первого ас выхода имеет фазовый сдвиг на заданный положительный угол относительно m фаз второго ас выхода, а вторая часть n фаз первого ас выхода имеет фазовый сдвиг на заданный отрицательный угол относительно m фаз второго ас выхода. Минимизируются гармонические искажения. 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для синтеза частотных фильтров, обеспечивающих минимизацию искажений тока и напряжения в системах генерации, преобразования и распределения электрической энергии. Предлагаемый способ может применяться в синтезаторах фильтров, а также в регуляторах многочастотных адаптивных устройств фильтрации спектра, структура и параметры которых определяются в реальном масштабе времени на основании измерений. Техническим результатом изобретения является расширение спектров частот фильтрации синтезируемых частотных фильтров, повышение точности и вычислительной эффективности синтеза частотных фильтров, а также возможность использования способа при синтезе частотных фильтров с целью реализации адаптивных устройств фильтрации спектра. Технический результат достигается тем, что при соблюдении определенных условий задают путем измерений основную частоту, а также напряжение и реактивную мощность фильтра на основной частоте, задают путем измерений любое требуемое количество n частот пропускания фильтра (1≤n<∞), определяют (n-1) частот задерживания фильтра, определяют необходимую структуру фильтра, которая состоит из n колебательных контуров, первый из которых последовательный, а остальные (n-1) параллельные, затем вычисляют значение емкости последовательного колебательного контура, формируют матрицу синтезируемого фильтра, определяют индуктивности фильтра путем решения матрицы синтезируемого фильтра методом Гаусса-Жордана или другими численными методами, далее вычисляют емкости параллельных колебательных контуров фильтра, после чего производят вывод данных о структуре и параметрах элементов, а также о заданных и измеренных величинах, с целью физической реализации и мониторинга синтезируемых фильтров. При этом способ позволяет с высокой точностью и вычислительной эффективностью в реальном масштабе времени синтезировать частотные фильтры, которые обеспечат фильтрацию любых n частот спектров тока и напряжения в системах генерации, преобразования и распределения электрической энергии. 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Трехфазный трансформаторный фильтр содержит два трехфазных трансформатора, первичные обмотки первого из которых включены в треугольник, а второго в звезду. Основные вторичные обмотки каждой фазы соединены согласно последовательно между собой, причем первые крайние выводы каждой фазы соединены между собой в нулевую точку, а вторые крайние выводы являются выводами для подключения однофазных и трехфазных нагрузок. Коэффициенты трансформации трансформаторов выбирают таким образом, чтобы напряжения на вторичных обмотках обеих трансформаторов были одинаковыми. Технический результат - подавление высших гармоник при нелинейном характере нагрузки. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения сети. В устройстве компенсации высших гармоник и коррекции несимметрии сети, содержащем инвертор, накопительный конденсатор, выходной сглаживающий пассивный фильтр и контроллер системы управления, контроллер снабжен датчиком тока фильтра, датчиком тока сети, датчиком напряжения, формирователем импульсов на основе релейных регуляторов с изменяемой шириной гистерезиса, фазовыми преобразователями тока и напряжения, блоком фазовой синхронизации, регулятором напряжения накопительного конденсатора. Контроллер системы управления снабжен блоком выявления составляющих токов обратной и нулевой последовательности и блоком фазовой коррекции несимметричных составляющих тока, при этом вход блока выявления составляющих токов обратной и нулевой последовательности соединен с выходом датчика тока сети, а выход блока выявления составляющих токов обратной и нулевой последовательности соединен с входом блока фазовой коррекции несимметричных составляющих тока, который также соединен с выходом блока фазовой синхронизации, при этом выход блока фазовой коррекции несимметричных составляющих тока соединен с входом формирователя импульсов. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Техническим результатом является улучшение качества тока за счет повышения быстродействия процессов компенсации реактивной мощности в условиях переменных нагрузок и отказов отдельных элементов, уменьшения перегрузок реактивных элементов и элементов коммутации и повышение надежности функционирования. Согласно изобретению число реактивных элементов М в каждой из N батарей реактивных элементов увеличивают до значения M+K, где К - число резервных реактивных элементов, которое выбирается из условия обеспечения непрерывности технологического процесса потребителей энергии. Подключение каждого из реактивных элементов в каждой из N батарей реактивных элементов производят индивидуально в моменты равенства напряжения на соответствующих реактивных элементах при произвольном его значении и напряжения сети с учетом результатов постоянной выполняемой диагностики исправности каждого из реактивных элементов. При этом подключение каждой из N батарей реактивных элементов к сети осуществляют после момента завершения коммутации реактивных элементов в соответствующей из N батарей реактивных элементов. После этого формируется управляющая команда для уточнения настроек адаптивного компенсатора гармоник. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для уменьшения и сглаживания импульсного изменения тока в цепях с устройствами, питающимися от сети переменного тока, для предотвращения долговременной подачи избыточного напряжения в цепь нагрузки и для общего энергосбережения активной и реактивной энергии. Сущность изобретения: сетевой фильтр содержит включенные в разрывы каждого из линейных проводов катушку индуктивности с сердечником и токовую фильтрующую индуктивность с сердечником, снабженную не менее чем одной дополнительной обмоткой, включенные между линейными проводами конденсатор и не менее чем две фильтрокорректирующие цепи, вход каждой из которых подключен к выходу одной из дополнительных обмоток; включенные последовательно в линейный провод основную катушку фильтрации и создания противотока и не менее одной, например две, противотоковые индуктивности с сердечниками и управляющими обмотками, измерительное устройство, имеющее измерительную цепь, не менее одного, например два, электронных ключа, включенных между одним из линейных проводов и первыми выводами управляющих обмоток, вторые выводы которых подключены на один из линейных проводов, не менее одного, например два, электронных коммутатора, включенных параллельно противотоковым индуктивностям, при этом выходы измерительного устройства соединены с электронными ключами и коммутаторами, измерительная цепь подключена к выходу фильтра, а основная катушка создания противотока установлена не менее чем на один из сердечников катушки индуктивности. Устройство обеспечивает технический результат - позволяет существенно экономить потребляемую нагрузкой электроэнергию. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх