Способ согласования несимметричной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений



Способ согласования несимметричной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений
Способ согласования несимметричной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений
Способ согласования несимметричной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений
Способ согласования несимметричной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений
Способ согласования несимметричной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений

 


Владельцы патента RU 2546977:

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

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 электротехнике и может быть использовано при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации линий электропередачи (ЛЭП), при передаче электрической энергии к потребителю.

Передача электрической энергии по протяженным ЛЭП, а также электрической энергии повышенной частоты по сравнительно непротяженным ЛЭП обеспечивается: по одно- и двухпроводным ЛЭП одной парой волн электромагнитного поля (падающей и отраженной); по трехпроводным - тремя парами; по четырехпроводной - четырьмя и т.д. [1]. В результате согласования ЛЭП с электрической нагрузкой пропускная способность линий электропередачи повышается вследствие исключения отраженной волны. Кроме того, уменьшается степень искажения кривых напряжения и тока, увеличивается надежность функционирования электрического оборудования, нормализуется работа релейной защиты, автоматики и связи, улучшается экологическая обстановка в районе эксплуатации ЛЭП.

Известно условие согласованного режима работы однопроводной ЛЭП [2], на основании которого работает устройство [патент RU 2390924], где реализован согласованный режим работы однопроводной протяженной ЛЭП. Однако согласование несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной ЛЭП не может быть обеспечено одним лишь этим условием согласованного режима [2] из-за специфичности распространения напряжений и токов по трехпроводным ЛЭП [3].

Известны способы согласования линий связи с нагрузкой [4]. Однако применяемые здесь технические элементы, такие как дифференциальный усилитель, не предназначены для работы на высоком напряжении (1 кВ и выше), а это значит, что специфика реализации способов [4] достаточно своеобразна и неприменима в протяженных линиях электропередачи высокого напряжения.

Задача изобретения - формирование способа согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной ЛЭП с электрической нагрузкой на частотах всех явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений.

Технический результат заключается в обеспечении условий согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи (35 кВ и выше) с электрической нагрузкой на частотах всех ярко выраженных гармонических составляющих токов и напряжений, выполнение которых повлечет за собой снижение потерь электрической энергии, повышение пропускной способности линии, уменьшение степени искажения кривых напряжения и тока.

Технический результат достигается тем, что способ согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах всех явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях и токах в линии через устройства сопряжения или датчики поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессоре проверяются поочередно условия согласования всех явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений несимметричной трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой для каждого провода линии в результате сравнения действительного и эталонного значений сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку, и формируются управляющие сигналы для фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений различных модификаций и корректирующих органов, в качестве которых использованы устройства РПН силовых трансформаторов, или автотрансформаторы, или автоматизированные технологические комплексы, или накопители электроэнергии, или источники активной мощности.

Реализации изобретения предшествует операция выявления явно выраженных гармонических составляющих напряжения и тока. Эту операцию можно выполнить по алгоритму, предложенному в патенте RU 2262174 [5]. Пусть это будут (в качестве примера) одиннадцатая и тринадцатая гармоники.

Сущность изобретения поясняется схемами: на (рис. 1) показан алгоритм обеспечения и поддержания согласования трехпроводной неизолированной ЛЭП с электрической нагрузкой на частоте одиннадцатой гармоники; на (рис. 2) - для частоты тринадцатой гармоники; на (рис. 3) представлена схема алгоритма работы процессора для величин электрической энергии на частоте одиннадцатой и тринадцатой гармоник; на (рис. 4) показан алгоритм выполнения логической операции для величин электрической энергии на частоте одиннадцатой гармоники; на (рис. 5) показан алгоритм выполнения логической операции для величин электрической энергии на частоте тринадцатой гармоники.

На рисунках показаны:

1 - корректирующий орган, такой как РПН трансформатора (KO1);

2 - трансформатор, питающий ЛЭП напряжением 35 кВ или выше (Т1);

3 - устройства сопряжения, каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте одиннадцатой гармоники ( i = 1 n Д 1 ) ;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - процессор (П);

6 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

7 - показывающий или самопишущий прибор (РО);

8 - ЛЭП напряжением 35 кВ или выше (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ);

9 - блок фильтров высших гармонических составляющих на частоте одиннадцатой гармоники (Ф11);

10 - понижающий трансформатор, напряжением 220 кВ/10 кВ (Т2);

11 - устройства сопряжения, каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в конце ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте одиннадцати той гармоники ( i = 1 n Д 2 ) ;

3; 11 - устройства сопряжения, каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте одиннадцатой гармоники 3 ( i = 1 n Д 1 ) ; устройства сопряжения, каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в конце ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте одиннадцатой гармоники 11 ( i = 1 n Д 2 ) ;

12 (Т5), 13 (Т4), 14 (Т3) - понижающие трансформаторы, напряжением 10 кВ/0,85 кВ;

15 - корректирующий орган (КО2), такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 220 кВ/10 кВ, 10 (Т2);

16 (VD3), 17 (VD2), 18 (VD1) - преобразователи, выполненные в виде выпрямительных установок для электролизного завода, фаза А;

19 - корректирующий орган (КО3), такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 10 кВ/0,85 кВ, 12-14 (Т5, Т4, Т3);

20 - обобщенная электрическая нагрузка на частоте одиннадцатой гармоники ( Z _ Н А Г Р .11 ) ;

21 - корректирующий орган (КО4), такой как система электролиза алюминия ТРОЛЛЬ;

22; 23 - обобщенное сопротивление нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ . A ) ; согласованное обобщенное сопротивление нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) ;

22 - обобщенное сопротивление нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ . A ) ;

23 - согласованное обобщенное сопротивление нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) ;

24 - устройства сопряжения ( i = 1 n Д 3 ) , каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте тринадцатой гармоники;

25 - блок фильтров высших гармонических составляющих на частоте тринадцатой гармоники (Ф13);

26 - устройства сопряжения ( i = 1 n Д 4 ) , каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в конце ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте тринадцатой гармоники;

24; 26 - устройства сопряжения 24 ( i = 1 n Д 3 ) , каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте тринадцатой гармоники; устройства сопряжения 26 ( i = 1 n Д 4 ) , каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр, установленные в конце ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) и работающие на частоте тринадцатой гармоники;

27 - обобщенная электрическая нагрузка на частоте тринадцатой гармоники ( Z _ Н А Г Р .13 ) ;

28; 29 - обобщенное сопротивление нагрузки на частоте тринадцатой гармоники 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) , согласованное обобщенное сопротивление нагрузки на частоте тринадцатой гармоники 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) ;

28 - обобщенное сопротивление нагрузки на частоте тринадцатой гармоники ( Z _ H . A = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) ;

29 - согласованное обобщенное сопротивление нагрузки на частоте тринадцатой гармоники ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) ;

30 - амплитудные значения напряжения нагрузки на частоте тринадцатой гармоники ( U ˙ H . A .1 ) ;

31 - амплитудные значения тока нагрузки на частоте тринадцатой гармоники ( I ˙ 2 . A .1 ) ;

32 - амплитудные значения напряжения нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники ( U ˙ H . A ) ;

33 - амплитудные значения тока нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники ( I ˙ 2 . A ) ;

34 - специализированная программа для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения на частоте одиннадцатой гармоники (LEP3 v.1.00 (1)) [6];

35 - величина тока, каким должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой на частоте одиннадцатой гармоники ( I ˙ 2 Н . A ) ;

36 - величина напряжения, каким должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой на частоте одиннадцатой гармоники ( U ˙ В О Л Н . А ) ;

37 - логический блок для одиннадцатой гармоники (А11);

38 - определение разницы по сопротивлению ( Δ Z _ = Z _ H . A Z _ В О Л Н . A ) ;

39 - определение разницы по напряжению ( Δ U ˙ = U ˙ H . A U ˙ В О Л Н . А ) ;

40 - коэффициент состояния режима, в случае если равен единице, значит, реализовано согласование ЛЭП трехпроводного исполнения с нагрузкой на частоте одиннадцатой гармоники, в противном случае этот коэффициент будет равен нулю ((Kuz=0) или (Kuz=1));

41 - амплитудные значения напряжения нагрузки на частоте тринадцатой гармоники ( U ˙ A . H = U ˙ H . A .1 K u z ) ;

42 - амплитудные значения тока нагрузки на частоте тринадцатой гармоники ( I ˙ A .2 = I ˙ 2 . A .1 K u z ) ;

43 - логический блок для тринадцатой гармоники А13;

44 - специализированная программа для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в линии электропередачи трехпроводного исполнения на частоте тринадцатой гармоники (LEP3 v.1.00 (2)) [6];

45 - величина тока, каким должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой на частоте тринадцатой гармоники ( I ˙ 2 A . H .1 ) ;

46 - величина напряжения, каким должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой на частоте тринадцатой гармоники ( U ˙ A . В О Л Н .1 ) ;

47 - величина тока, каким должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой на частоте тринадцатой гармоники ( I ˙ A A . H = I ˙ 2 A . H .1 K u z ) ;

48 - величина напряжения, каким должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой на частоте тринадцатой гармоники ( U ˙ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н .1 K u z ) .

Суть предлагаемой разработки заключается в реализации при помощи технических средств условий согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой [7-10], в формировании алгоритма обеспечения и поддержания согласованного режима работы протяженной несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП для всех явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений. Условия согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной ЛЭП с электрической нагрузкой следует определять для каждого провода ЛЭП.

Пусть будет необходимо выполнить согласование фазы А с электрической нагрузкой на частоте одиннадцатой и тринадцатой гармонической составляющей тока и напряжения. Для фаз В и С алгоритм согласования с электрической нагрузкой будет аналогичным.

На (рис. 1) и (рис. 2) показан алгоритм обеспечения и поддержания согласования несимметричной трехфазной трехпроводной неизолированной ЛЭП с электрической нагрузкой соответственно на частоте одиннадцатой и тринадцатой гармоники. Здесь в качестве объекта согласования использована ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ). Кроме того, реализовано использование следующего электротехнического оборудования: трансформатора 2 (Т1), питающего ЛЭП напряжением 35 кВ или выше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ); блоки фильтров 9 (Ф11) и 25 (Ф13) - высших гармонических составляющих токов и напряжений, представляющих собой отдельно, для каждой гармоники, действующие устройства и могут работать как на первичном напряжении трансформаторов: 14 (Т3), 13 (Т4), 12 (Т5), так и на вторичном напряжении этих же трансформаторов; 10 (Т2) и 14 (Т3); 13 (Т4); 12 (Т5) - две различные группы понижающих трансформаторов, имеющих отличные друг от друга номинальные характеристики; 18 (VD1); 17 (VD2); 16 (VD3) - группа преобразователей, выполненных в виде выпрямительных установок для электролизного завода, фаза A, представляющих в данном случае обобщенную электрическую нагрузку 20 ( Z Н А Г Р .11 ) _ (рис. 1), 27 ( Z Н А Г Р .13 ) _ (рис. 2). Блоки 10, 14, 13, 12 (Т2-Т5), 9 (Ф11) (Рис. 1), 25 (Ф13) (рис. 2), 18, 17, 16 (VD1-VD3) и 20 ( Z Н А Г Р .11 ) _ (рис. 1), 27 ( Z _ Н А Г Р .13 ) (рис. 2) образуют общий блок для каждой гармоники, полное сопротивление которого при достижении согласованного режима работы ЛЭП определяется величиной 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) (рис. 1) и 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) (рис. 2), а в иных случаях для каждой гармоники - 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) (рис. 1) и 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) (рис. 2). В данных случаях полное сопротивление 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) (рис. 1) и 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) (рис. 2) являются эталонными величинами, к которым должны стремиться значения 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) (рис. 1) и 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) (рис. 2) в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.

Основным блоком работы алгоритма способа согласования трехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис. 1) и (рис. 2), где выполняется анализ сведений о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) или 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) (рис. 1) и 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) или 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) (рис. 2). Эти сведения в процессор 5 (П) поступают от устройств сопряжения, каковыми являются датчики тока и напряжения, спектрометр 3 ( i = 1 n Д 1 ) и 11 ( i = 1 n Д 2 ) - на частоте одиннадцатой гармоники; датчики тока и напряжения, спектрометр 24 ( i = 1 n Д 3 ) и 26 ( i = 1 n Д 4 ) - на частоте тринадцатой гармоники, где анализируемые характеристики электрической энергии доводятся до величин, воспринимаемых компьютерной техникой. Датчики 3 ( i = 1 n Д 1 ) , 24 ( i = 1 n Д 3 ) устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале исследуемой протяженной несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ ВЫШЕ), а датчики 11 ( i = 1 n Д 2 ) , 26 ( i = 1 n Д 4 ) - в конце этой линии электропередачи. В качестве датчиков 3 ( i = 1 n Д 1 ) , 11 ( i = 1 n Д 2 ) , 24 ( i = 1 n Д 3 ) и 26 ( i = 1 n Д 4 ) могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, спектрометры, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис. 1) и (рис. 2) позволяет сформированные в датчиках 3 ( i = 1 n Д 1 ) , 11 ( i = 1 n Д 2 ) , 24 ( i = 1 n Д 3 ) и 26 ( i = 1 n Д 4 ) аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 1 (КО1), 15 (КО2), 19 (КО3), 21 (КО4), 9 (Ф11) (рис. 1) и 25 (Ф13) (рис. 2) преобразовать в аналоговые. В данном случае в качестве корректирующих органов 1 (КО1), 15 (КО2) и 19 (КО3) использованы устройства РПН силовых трансформаторов, в качестве фильтрующих устройств: одиннадцатой гармоники 9 (Ф11) (рис. 1) использованы фильтры, применяемые для минимизации лишь одной одиннадцатой гармонической составляющей тока и напряжения, фильтры тринадцатой гармоники 25 (Ф13) (рис. 2) использованы для минимизации лишь одной тринадцатой гармонической составляющей тока и напряжения, а в качестве 21 (КО4) - система электролиза алюминия ТРОЛЛЬ [11, 12], накопители электроэнергии, источники активной мощности, такие как маломощные гидроэлектростанции или электростанции других типов, синхронные компенсаторы, позволяющие изменять величину полного сопротивления обобщенной нагрузки 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) (рис. 1) или 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) (рис. 2) путем воздействия на технологический процесс. На (рис. 1) это сопротивление обозначено символом 20 ( Z _ Н А Г Р .11 ) , на (рис. 2) это сопротивление обозначено символом 27 ( Z _ Н А Г Р .13 ) .

Результаты действия описываемого алгоритма выводятся на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

Схема алгоритма работы процессора 5 (П) для частот одиннадцатой, тринадцатой гармоник представлена на (рис. 3). Схема (рис. 3) достаточно проста: из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные значения тока 33 ( I ˙ 2 . A ) и напряжения 32 ( U ˙ H . A ) нагрузки, затем определяется величина сопротивления 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) . Определенные таким образом величины 33 ( I ˙ 2 . A ) , 32 ( U ˙ H . A ) , 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) подаются в следующий блок 37 (A11).

Блок 34 (LEP3 v.1.00 (1)) на (рис. 3) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в несимметричной линии электропередачи трехфазного трехпроводного исполнения на частоте одиннадцатой гармоники [6]. При помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 35 ( I ˙ 2 Н . A ) , 36 ( U ˙ В О Л Н . А ) и 47 ( I ˙ 2 A . H = I ˙ 2 A . H .1 K u z ) , 48 ( U ˙ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н .1 K u z ) (рис. 3) формируются величины токов и напряжений в конце несимметричной линии соответственно на частоте одиннадцатой и тринадцатой гармоники, какими должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по ЛЭП, согласованной с электрической нагрузкой. Эти токи и напряжения определяются следующим образом [7-10] для электрической энергии на частоте одиннадцатой гармоники:

1 случай (для первой постоянной распространения, первая пара волн электромагнитного поля):

U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A = U ˙ Н . А I ˙ 2 . A ; U ˙ В О Л Н . B I ˙ 2 Н . B = U ˙ Н . B I ˙ 2 . B ; U ˙ В О Л Н . C I ˙ 2 Н . C = U ˙ Н . C I ˙ 2 . C ,

где

U ˙ В О Л Н . А = U ˙ 1 A .11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 1.11 Z _ c A 1.11 Z _ c A B 1.11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 1.11 Z _ c A 1.11 Z _ c C A 1.11 e γ 1.11 l ;

U ˙ В О Л Н . B = U ˙ 1 B .11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 1.11 Z _ c B 1.11 Z _ c A B 1.11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 1.11 Z _ c B 1.11 Z _ c B C 1.11 e γ 1.11 l ;

U ˙ В О Л Н . C = U ˙ 1 C .11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 1.11 Z _ c C 1.11 Z _ c C A 1.11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 1.11 Z _ c C 1.11 Z _ c B C 1.11 e γ 1.11 l ;

I ˙ 2 Н . A = I ˙ 1 A .11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 1.11 Z _ c A B 1.11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 1.11 Z _ c C A 1.11 e γ 1.11 l ;

I ˙ 2 Н . B = I ˙ 1 B .11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 1.11 Z _ c A B 1.11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 1.11 Z _ c B C 1.11 e γ 1.11 l ;

I ˙ 2 Н . C = I ˙ 1 C .11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 1.11 Z _ c C A 1.11 e γ 1.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 1.11 Z _ c B C 1.11 e γ 1.11 l ;

U ˙ H . A , U ˙ H . B , U ˙ H . C - комплексные значения действующих величин фазных напряжений на частоте одиннадцатой гармоники на клеммах электрической нагрузки (конец линии); I ˙ 2 . A , I ˙ 2 . B , I ˙ 2 . C - комплексные значения действующих величин линейных токов электрической нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники (конец линии); U ˙ В О Л Н . А , U ˙ В О Л Н . B , U ˙ В О Л Н . C - комплексные значения действующих величин фазных напряжений на частоте одиннадцатой гармоники на клеммах источника питания (начало линии);

γ1.11 - первая (условно) постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте одиннадцатой гармоники; l - длина рассматриваемого участка ЛЭП; I ˙ 2 Н . A , I ˙ 2 Н . B , I ˙ 2 Н . C - комплексные значения действующих величин линейных токов от источника питания (начало линии) на частоте одиннадцатой гармоники; U ˙ 1 A .11 , U ˙ 1 B .11 , U ˙ 1 C .11 - комплексные значения действующих величин фазных напряжений в начале рассматриваемого участка на частоте одиннадцатой гармоники. В; I ˙ 1 A .11 , I ˙ 1 B .11 , I ˙ 1 C .11 - комплексные значения действующих величин фазных токов в начале рассматриваемого участка ЛЭП на частоте одиннадцатой гармоники. A; Z _ c A 1.11 , Z _ c B 1.11 , Z _ c C 1.11 - собственные волновые сопротивления на частоте одиннадцатой гармоники, Ом; Z _ c A B 1.11 , Z _ c B C 1.11 , Z _ c C A 1.11 - взаимные волновые сопротивления на частоте одиннадцатой гармоники, Ом.

2 случай (для второй постоянной распространения, вторая пара волн электромагнитного поля):

U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A = U ˙ Н . А I ˙ 2 . A ; U ˙ В О Л Н . B I ˙ 2 Н . B = U ˙ Н . B I ˙ 2 . B ; U ˙ В О Л Н . C I ˙ 2 Н . C = U ˙ Н . C I ˙ 2 . C ,

где

U ˙ В О Л Н . А = U ˙ 1 A .11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 2.11 Z _ c A 2.11 Z _ c A B 2.11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 2.11 Z _ c A 2.11 Z _ c C A 2.11 e γ 2.11 l ;

U ˙ В О Л Н . B = U ˙ 1 B .11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 2.11 Z _ c B 2.11 Z _ c A B 2.11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 2.11 Z _ c B 2.11 Z _ c B C 2.11 e γ 2.11 l ;

U ˙ В О Л Н . C = U ˙ 1 C .11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 2.11 Z _ c C 2.11 Z _ c C A 2.11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 2.11 Z _ c C 2.11 Z _ c B C 2.11 e γ 2.11 l ;

I ˙ 2 Н . A = I ˙ 1 A .11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 2.11 Z _ c A B 2.11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 2.11 Z _ c C A 2.11 e γ 2.11 l ;

I ˙ 2 Н . B = I ˙ 1 B .11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 2.11 Z _ c A B 2.11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 2.11 Z _ c B C 2.11 e γ 2.11 l ;

I ˙ 2 Н . C = I ˙ 1 C .11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 2.11 Z _ c C A 2.11 e γ 2.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 2.11 Z _ c B C 2.11 e γ 2.11 l ;

γ2.11 - вторая (условно) постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте одиннадцатой гармоники; I ˙ c A 2.11 , I ˙ c B 2.11 , I ˙ c C 2.11 - собственные волновые сопротивления на частоте одиннадцатой гармоники, Ом; Z _ c A B 2.11 , Z _ c B C 2.11 , Z _ c C A 2.11 - взаимные волновые сопротивления на частоте одиннадцатой гармоники, Ом.

3 случай (для третьей постоянной распространения, третья пара волн электромагнитного поля):

U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A = U ˙ Н . А I ˙ 2 . A ; U ˙ В О Л Н . B I ˙ 2 Н . B = U ˙ Н . B I ˙ 2 . B ; U ˙ В О Л Н . C I ˙ 2 Н . C = U ˙ Н . C I ˙ 2 . C ,

где

U ˙ В О Л Н . А = U ˙ 1 A .11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 3.11 Z _ c A 3.11 Z _ c A B 3.11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 3.11 Z _ c A 3.11 Z _ c C A 3.11 e γ 3.11 l ;

U ˙ В О Л Н . B = U ˙ 1 B .11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 3.11 Z _ c B 3.11 Z _ c A B 3.11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 3.11 Z _ c B 3.11 Z _ c B C 3.11 e γ 3.11 l ;

U ˙ В О Л Н . C = U ˙ 1 C .11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 3.11 Z _ c C 3.11 Z _ c C A 3.11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 3.11 Z _ c C 3.11 Z _ c B C 3.11 e γ 3.11 l ;

I ˙ 2 Н . A = I ˙ 1 A .11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 3.11 Z _ c A B 3.11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 3.11 Z _ c C A 3.11 e γ 3.11 l ;

I ˙ 2 Н . B = I ˙ 1 B .11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 3.11 Z _ c A B 3.11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 C .11 Z _ c C 3.11 Z _ c B C 3.11 e γ 3.11 l ;

I ˙ 2 Н . C = I ˙ 1 C .11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 A .11 Z _ c A 3.11 Z _ c C A 3.11 e γ 3.11 l + I ˙ 1 B .11 Z _ c B 3.11 Z _ c B C 3.11 e γ 3.11 l ;

γ3.11 - третья (условно) постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте одиннадцатой гармоники; Z _ c A 3.11 , Z _ c B 3.11 , Z _ c C 3.11 - собственные волновые сопротивления на частоте одиннадцатой гармоники, Ом; Z _ c A B 3.11 , Z _ c B C 3.11 , Z _ c C A 3.11 - взаимные волновые сопротивления на частоте одиннадцатой гармоники, Ом.

Поскольку нагрузка на частоте одиннадцатой гармоники для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ ВЫШЕ) одна, а пар волн электромагнитного поля три, распространяющихся по каждому линейному проводу, тогда очевидно и согласование каждого провода можно реализовать лишь для одной пары волн электромагнитного поля, а именно по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай.

Далее определяется полное сопротивление нагрузки на частоте одиннадцатой гармоники 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) (рис. 3), каким оно должно быть при согласовании несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП со своей нагрузкой. Полученные результаты отправляются в блок 37 (A11) (рис. 4).

В блоке 37 (A11) (рис. 4) выполняются логические операции. На схеме (рис. 4) выполняется сравнение эталонных значений 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) , 36 ( U ˙ В О Л Н . А ) с сопротивлением нагрузки 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) и напряжением 32 ( U ˙ H . A ) в конце несимметричной линии на частоте одиннадцатой гармоники. Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ΔZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению i = 1 5 U A , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению i = 1 5 Z A . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 1, 15, 19, 21 (КО1-4) (рис. 1) или в блок фильтрующих устройств одиннадцатой гармонической составляющей тока и напряжения 9 (Ф11) (рис. 1).

Здесь в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения в конце несимметричной линии или сопротивления нагрузки на частотах гармонических составляющих токов и напряжений. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока в конце несимметричной линии. Для этого в блоке i = 1 5 Z A следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце несимметричной линии сформировать сигнал для корректирующих органов 1, 15, 19, 21 (КО1-4) (рис. 1), для блока фильтрующих устройств: 9 (Ф11) (рис. 1).

В процессе реализации предлагаемого способа согласования трехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой выяснено, что при 32 ( U ˙ H . A ) > 36 ( U ˙ В О Л Н . А ) и 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) > 23 ( Z _ В О Л Н . А = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . А ) ошибка по току на частоте одиннадцатой гармоники, также как и для тринадцатой гармоники, не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению ΔUO в виде произведения разницы между 36 ( U ˙ В О Л Н . А ) и 32 ( U ˙ H . A ) и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок i = 1 5 U A .

Блок 37 (A11) (рис. 4) реализован в среде National Instruments Lab-VIEW 2009.

В то же время (рис. 3) величины, характеризующие электрическую энергию 22 ( Z _ H . A = U ˙ H . A I ˙ 2 . A ) и 32 ( U ˙ H . A ) от датчиков 3 ( i = 1 n Д 1 ) ; 11 ( i = 1 n Д 2 ) , сравниваются с величинами желаемыми, а именно с 36 ( U ˙ В О Л Н . А ) и 23 ( Z _ В О Л Н . A = U ˙ В О Л Н . А I ˙ 2 Н . A ) , на основании этого сравнения определяется, на сколько они отличны друг от друга 38 ( Δ Z _ = Z _ H . A Z _ В О Л Н . A ) , 39 ( Δ U ˙ = U ˙ H . A U ˙ В О Л Н . A ) , и в случае, если это отличие минимально, что характерно выполняющемуся условию согласования на частоте одиннадцатой гармоники для несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (рис. 1) [7-10], тогда начинает работать следующая часть алгоритма (рис. 3).

Здесь это схема алгоритма работы процессора 5 (П) для датчиков 24 ( i = 1 n Д 3 ) ; 26 ( i = 1 n Д 4 ) , которая представлена на (рис. 3). Она достаточно проста: из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные значения тока 31 ( I ˙ 2 . A .1 ) и напряжения 30 ( U ˙ H . A .1 ) нагрузки, затем определяется величина 28 ( Z _ H . A = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) , которая будет отлична от нуля и бесконечности, в случае согласования на частоте одиннадцатой гармоники несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (рис. 1). Определенные таким образом величины 31 ( I ˙ 2 . A .1 ) , 30 ( U ˙ H . A .1 ) умножаются на коэффициент 40 ((Kuz=0) или (Kuz=1)) и получают амплитудные значения напряжения нагрузки на частоте тринадцатой гармоники 41 ( U ˙ A . H = U ˙ H . A .1 K u z ) и амплитудные значения тока нагрузки на частоте тринадцатой гармоники 42 ( I ˙ 2 .2 = I ˙ 2 . A .1 K u z ) . Коэффициент 40 ((Kuz=0) или (Kuz=1)) равен единице в случае согласования несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) на частоте одиннадцатой гармоники, здесь согласование осуществлено, когда    Δ Z _ <0 .2 и , а Ku=1 и Kz=1, в ином случае 40 ((Kuz=0) или (Kuz=1)) равен нулю, полученные величины совместно с величиной 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) подаются в следующий блок 43 (A13).

Блок на (рис. 3) 44 (LEP3 v.1.00 (2)) иллюстрирует использование специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии несимметричной трехфазной трехпроводной линии электропередачи на частоте тринадцатой гармоники [6]. При помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам несимметричной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 45 ( I ˙ 2 A . H .1 ) и 46 ( U ˙ A . В О Л Н .1 ) формируются величины токов и напряжений в конце линии, какими должна характеризоваться электрическая энергия, передаваемая по согласованному участку несимметричной ЛЭП. Эти токи и напряжения определяются следующим образом на частоте тринадцатой гармоники [8-10]:

1 вариант (для первой постоянной распространения, первая пара волн электромагнитного поля):

U ˙ A . В О Л Н .1 I ˙ 2 A . H .1 = U ˙ А . H I ˙ A .2 ; U ˙ B . В О Л Н .1 I ˙ 2 B . H .1 = U ˙ B . H I ˙ B .2 ; U ˙ C . В О Л Н .1 I ˙ 2 C . H .1 = U ˙ C . H I ˙ C .2 ,

где

U ˙ A . В О Л Н .1 = U ˙ 1 A .13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 1.13 Z _ c A 1.13 Z _ c A B 1.13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 1.13 Z _ c A 1.13 Z _ c C A 1.13 e γ 1.13 l ;

U ˙ B . В О Л Н .1 = U ˙ 1 B .13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 1.13 Z _ c B 1.13 Z _ c A B 1.13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 1.13 Z _ c B 1.13 Z _ c B C 1.13 e γ 1.13 l ;

U ˙ C . В О Л Н .1 = U ˙ 1 C .13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 1.13 Z _ c C 1.13 Z _ c C A 1.13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 1.13 Z _ c C 1.13 Z _ c B C 1.13 e γ 1.13 l ;

I ˙ 2 A . Н .1 = I ˙ 1 A .13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 1.13 Z _ c A B 1.13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 1.13 Z _ c C A 1.13 e γ 1.13 l ;

I ˙ 2 B . Н .1 = I ˙ 1 B .13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 1.13 Z _ c A B 1.13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 1.13 Z _ c B C 1.13 e γ 1.13 l ;

I ˙ 2 C . Н .1 = I ˙ 1 C .13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 1.13 Z _ c C A 1.13 e γ 1.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 1.13 Z _ c B C 1.13 e γ 1.13 l ;

U ˙ A . H , U ˙ B . H , U ˙ C . H - комплексные значения действующих величин фазных напряжений на частоте тринадцатой гармоники на клеммах электрической нагрузки (конец линии); I ˙ A .2 , I ˙ B .2 , I ˙ C .2 - комплексные значения действующих величин линейных токов электрической нагрузки на частоте тринадцатой гармоники (конец линии); U ˙ A . В О Л Н .1 , U ˙ B . В О Л Н .1 , U ˙ C . В О Л Н .1 - комплексные значения действующих величин фазных напряжений на частоте тринадцатой гармоники на клеммах источника питания (начало линии); γ1.13 - первая (условно) постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте тринадцатой гармоники; I ˙ 2 A . H .1 , I ˙ 2 B . H .1 , I ˙ 2 C . H .1 - комплексные значения действующих величин линейных токов от источника питания (начало линии) на частоте тринадцатой гармоники; U ˙ 1 A .13 , U ˙ 1 B .13 , U ˙ 1 C .13 - комплексные значения действующих величин фазных напряжений в начале рассматриваемого участка на частоте тринадцатой гармоники. В; I ˙ 1 A .13 , I ˙ 1 B .13 , I ˙ 1 C .13 - комплексные значения действующих величин фазных токов в начале рассматриваемого участка ЛЭП на частоте тринадцатой гармоники, A; Z _ c A 1.13 , Z _ c B 1.13 , Z _ c C 1.13 - собственные волновые сопротивления на частоте тринадцатой гармоники, Ом; Z _ c A B 1.13 , Z _ c B C 1.13 , Z _ c C A 1.13 - взаимные волновые сопротивления на частоте тринадцатой гармоники, Ом.

2 вариант (для второй постоянной распространения, вторая пара волн электромагнитного поля):

U ˙ A . В О Л Н .1 I ˙ 2 A . H .1 = U ˙ А . H I ˙ A .2 ; U ˙ B . В О Л Н .1 I ˙ 2 B . H .1 = U ˙ B . H I ˙ B .2 ; U ˙ C . В О Л Н .1 I ˙ 2 C . H .1 = U ˙ C . H I ˙ C .2 ,

где

U ˙ A . В О Л Н .1 = U ˙ 1 A .13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 2.13 Z _ c A 2.13 Z _ c A B 2.13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 2.13 Z _ c A 2.13 Z _ c C A 2.13 e γ 2.13 l ;

U ˙ B . В О Л Н .1 = U ˙ 1 B .13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 2.13 Z _ c B 2.13 Z _ c A B 2.13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 2.13 Z _ c B 2.13 Z _ c B C 2.13 e γ 2.13 l ;

U ˙ C . В О Л Н .1 = U ˙ 1 C .13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 2.13 Z _ c C 2.13 Z _ c C A 2.13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 2.13 Z _ c C 2.13 Z _ c B C 2.13 e γ 2.13 l ;

I ˙ 2 A . Н .1 = I ˙ 1 A .13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 2.13 Z _ c A B 2.13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 2.13 Z _ c C A 2.13 e γ 2.13 l ;

I ˙ 2 B . Н .1 = I ˙ 1 B .13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 2.13 Z _ c A B 2.13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 2.13 Z _ c B C 2.13 e γ 2.13 l ;

I ˙ 2 C . Н .1 = I ˙ 1 C .13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 2.13 Z _ c C A 2.13 e γ 2.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 2.13 Z _ c B C 2.13 e γ 2.13 l ;

γ2.13 - вторая (условно) постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте тринадцатой гармоники; Z _ c A 2.13 , Z _ c B 2.13 , Z _ c C 2.13 - собственные волновые сопротивления на частоте тринадцатой гармоники. Ом; Z _ c A B 2.13 , Z _ c B C 2.13 , Z _ c C A 2.13 - взаимные волновые сопротивления на частоте тринадцатой гармоники, Ом.

3 вариант (для третьей постоянной распространения, третья пара волн электромагнитного поля):

U ˙ A . В О Л Н .1 I ˙ 2 A . H .1 = U ˙ А . H I ˙ A .2 ; U ˙ B . В О Л Н .1 I ˙ 2 B . H .1 = U ˙ B . H I ˙ B .2 ; U ˙ C . В О Л Н .1 I ˙ 2 C . H .1 = U ˙ C . H I ˙ C .2 ,

где

U ˙ A . В О Л Н .1 = U ˙ 1 A .13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 3.13 Z _ c A 3.13 Z _ c A B 3.13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 3.13 Z _ c A 3.13 Z _ c C A 3.13 e γ 3.13 l ;

U ˙ B . В О Л Н .1 = U ˙ 1 B .13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 3.13 Z _ c B 3.13 Z _ c A B 3.13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 3.13 Z _ c B 3.13 Z _ c B C 3.13 e γ 3.13 l ;

U ˙ C . В О Л Н .1 = U ˙ 1 C .13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 3.13 Z _ c C 3.13 Z _ c C A 3.13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 3.13 Z _ c C 3.13 Z _ c B C 3.13 e γ 3.13 l ;

I ˙ 2 A . Н .1 = I ˙ 1 A .13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 3.13 Z _ c A B 3.13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 3.13 Z _ c C A 3.13 e γ 3.13 l ;

I ˙ 2 B . Н .1 = I ˙ 1 B .13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 3.13 Z _ c A B 3.13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 C .13 Z _ c C 3.13 Z _ c B C 3.13 e γ 3.13 l ;

I ˙ 2 C . Н .1 = I ˙ 1 C .13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 A .13 Z _ c A 3.13 Z _ c C A 3.13 e γ 3.13 l + I ˙ 1 B .13 Z _ c B 3.13 Z _ c B C 3.13 e γ 3.13 l ;

γ3.13 - третья (условно) постоянная распространения волн электромагнитного поля на частоте тринадцатой гармоники; Z _ c A 3.13 , Z _ c B 3.13 , Z _ c C 3.13 - собственные волновые сопротивления на частоте тринадцатой гармоники, Ом; Z _ c A B 3.13 , Z _ c B C 3.13 , Z _ c C A 3.13 - взаимные волновые сопротивления на частоте тринадцатой гармоники, Ом.

Поскольку нагрузка на частоте тринадцатой гармоники для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ ВЫШЕ) одна, а пар волн электромагнитного поля три распространяющихся по каждому линейному проводу, тогда очевидно и согласование каждого провода можно реализовать лишь для одной пары волн электромагнитного поля, а именно по вышеприведенным формулам: 1 вариант (используются математические формулировки) или 2 вариант или 3 вариант.

Величины 45 ( I ˙ 2 A . H .1 ) и 46 ( U ˙ A . В О Л Н .1 ) умножаются на коэффициент 40 ((Kuz=0)) или (Kuz=1)), который равен единице в случае согласования несимметричной трехфазной трехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ ВЫШЕ) на частоте одиннадцатой гармоники (рис. 1), в противном случае 40 ((Kuz=0) или (Kuz=1)) имеет значение нуля. Далее определяется полное сопротивление нагрузки 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) (рис. 3), какое оно должно быть при согласовании несимметричного участка трехфазной трехпроводной высоковольтной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) с этой нагрузкой на частоте тринадцатой гармоники. Полученные величины отправляются в блок 43 (A13).

В блоке 43 (A13) (рис. 5) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений на частоте тринадцатой гармоники 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) 48 ( U ˙ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н .1 K u z ) с сопротивлением нагрузки 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) и напряжением в конце несимметричного участка линии 41 ( U ˙ A . H = U ˙ H . A .1 K u z ) . Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04O, ΔZ06O, ΔZ07O, ΔZ08O, ΔZ09O, либо по напряжению ΔU01O, ΔU02O, ΔU03KO, ΔU05O. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению i = 1 5 U A 1 , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению i = 1 5 Z A 1 . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 1, 15, 19, 21 (КО1-4) (рис. 2) или в блок фильтрующих устройств тринадцатой гармонической составляющей тока и напряжения 25 (Ф13) (рис. 2).

Здесь в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения в конце несимметричной линии 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) или сопротивления нагрузки на частоте тринадцатой гармоники. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока в конце несимметричной линии. Для этого в блоке i = 1 5 Z A 1 следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце несимметричной линии сформировать сигнал для корректирующих органов 1, 15, 19, 21 (КО1-4) (рис. 2) или фильтрующих устройств блока 25 (Ф13) (рис. 2).

В процессе реализации предлагаемого способа согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) с электрической нагрузкой выяснено, что при:

41 ( U ˙ A . H = U ˙ H . A .1 K u z ) > 48 ( U ˙ А . В О Л Н = U ˙ А . В О Л Н .1 K u z )

и 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) > 29 ( Z _ А . В О Л Н = U ˙ А . В О Л Н I ˙ 2 А . Н ) ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению ΔUP в виде произведения разницы между 48 ( U ˙ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н .1 K u z ) и 41 ( U ˙ A . H = U ˙ H . A .1 K u z ) и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок i = 1 5 U A 1 .

Блок 43 (A13) (рис. 5) реализован в среде National Instruments Lab-VIEW 2009.

Согласование несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ ВЫШЕ) (рис. 1) и (рис. 2) можно реализовать и начиная с 28 ( Z _ A . H = U ˙ H . A .1 K U I ˙ 2 . A .1 K Z ) и 29 ( Z _ A . В О Л Н = U ˙ A . В О Л Н I ˙ 2 A . H ) , то есть с частоты тринадцатой гармоники, тогда следует рассматривать сначала согласование несимметричной ЛЭП на частоте тринадцатой гармоники, а после этого и согласование реализовать на частоте одиннадцатой гармоники.

Блоки фильтрующих устройств 9 (Ф11) (рис. 1) и 25 (Ф13) (рис. 2) должны в случае фильтрации электрической энергии на частотах одиннадцатой и тринадцатой гармоник соблюдать условия:

Z _ 11 = Z _ Ф .11 ; Z _ 13 = Z _ Ф .13 ,

где Z _ 11 , Z _ 13 - сопротивление электрической энергии на частоте соответственно одиннадцатой и тринадцатой гармоник:

Z _ 11 = U ˙ 11 I ˙ 11 ; Z _ 13 = U ˙ 13 I ˙ 13 ,

Z _ Ф .11 , Z _ Ф .13 - сопротивление фильтрующего устройства на частоте соответственно одиннадцатой и тринадцатой гармоник:

Z _ Ф .11 = U ˙ 11 I ˙ 11 ; Z _ Ф .13 = U ˙ 13 I ˙ 13 .

По вышеприведенным условиям работает фильтрующее устройство, такое как активный кондиционер гармоник (Active Harmonic Conditioner-АНС) [13-15].

Источники информации

1. Большанин Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн.1 / Г.А. Большанин. - Братск: БрГУ, 2006. - 807 с.

2. Большанин Г.А. Коррекция качества электрической энергии/ Г.А. Большанин. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. - 120 с.

3. Большанин Г.А. Особенности распространения электрической энергии по трехпроводной линии электропередачи / Г.А. Большанин, Л.Ю. Большанина, Е.Г. Марьясова // Системы. Методы. Технологии. - 2011. №3 (11). - С.82-89.

4. Кэрки Д. Согласование выходного импеданса при помощи полностью дифференциальных операционных усилителей / Д. Кэрки // Компоненты и технологии. - 2010. - №5. - С.150-154.

5. Способ активного контроля уровня несинусоидальности напряжения и тока: Патент 2262174; РФ, МКИ Н02У 3/01. / Г.А. Большанин. - Братский индустриальный институт, №2003116557/28; заяв. 03.06.2003; опубл. 10.12.2004.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010611988 "Расчет параметров трехфазной трехпроводной неизолированной линии электропередачи (LEP3 v.1.00)".

7. Козлов В.А. Условия согласования однородной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи 10 кВ и выше с нагрузкой / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Материалы VII международной научно-практической конференции. - Прага: Печатный дом «Образование и Наука», 2011. - С.86-90.

8. Козлов В.А. Согласованный режим работы однородной трехпроводной линии электропередачи / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Системы. Методы. Технологии. - 2011. - №4. - С.70-76.

9. Козлов В.А. Согласованный режим работы однородной трехпроводной ЛЭП 220 кВ и выше как средство улучшения электромагнитной обстановки/ Большанин Г.А. // Наука сегодня: теоретические аспекты и практика применения. 4.2: Сб. науч. трудов. - Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011. - С.63-66.

10. Козлов В.А. Условия согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи / В.А. Козлов // Материалы VIII международной научно-практической конференции «Научная индустрия европейского континента - 2012». - Прага: Печатный дом «Образование и Наука», 2012. - С.63-66.

11. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ТРОЛЛЬ / АО ТоксСофт // http://new.toxsoft.ru. 11.05.2011.

12. Разрешение от 03.04.2007 № РРС 00-23783 Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору.

13. Bettega E., Fiorina J.N. Active Harmonic Conditioners and Unity Power Factor Rectifiers // Cahier Technique Schneider Electric, ЕСТ 183, 1999. - 28 p.

14. Bernard S., Trochain G. Compensation of Harmonic Currents Generated By Computers Utilizing an Innovative Active Harmonic Conditioner // MGE UPS Systems, MGE 0128, 2000. - 19 p.

15. Bernard S., Fiorina J.N., Gros В., Trochain G. THM Filtering and the Management of Harmonic Upstream of UPS // MGE UPS Systems, MGE 0246, 2000. - 17 p.

Способ согласования несимметричной трехфазной трехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах всех явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях и токах в линии через устройства сопряжения или датчики поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессоре проверяются поочередно условия согласования всех явно выраженных гармонических составляющих токов и напряжений несимметричной трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой для каждого провода линии в результате сравнения действительного и эталонного значений сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку, и формируются управляющие сигналы для фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений различных модификаций и корректирующих органов, в качестве которых использованы устройства РПН силовых трансформаторов, или автотрансформаторы, или автоматизированные технологические комплексы, или накопители электроэнергии, или источники активной мощности.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - снижение коэффициента несинусоидальности напряжения сети и уменьшение влияния высших гармоник тока при наличии переменной нелинейной нагрузки.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь энергии, обусловленных постоянным подключением к сети резонансных фильтров-подавителей, гармоники которых в данный момент отсутствуют.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводных линий электропередачи.

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. .

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