Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2469394

(19)

RU

(11)

2469394

(13)

C1

(51) МПК G06G7/62 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 07.12.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011146618/08, 16.11.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

16.11.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 16.11.2011

(45) Опубликовано: 10.12.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 1383412 A1, 23.03.1988. SU 600570 A1, 30.03.1978. SU 429436 A1, 25.05.1974. US 2008/0270090 A1, 30.10.2008. US 2011/0251732 A1, 13.10.2011.

Адрес для переписки:

634050, г.Томск, пр. Ленина, 30, ФГБОУ ВПО "Национальный исследовательский Томский политехнический университет", отдел правовой охраны результатов интеллектуальной деятельности

(72) Автор(ы):

Боровиков Юрий Сергеевич (RU),

Сулайманов Алмаз Омурзакович (RU),

Гордиенко Иван Сергеевич (RU),

Гусев Александр Сергеевич (RU),

Свечкарев Сергей Владимирович (RU),

Андреев Михаил Владимирович (RU),

Рубан Николай Юрьевич (RU),

Прутик Алексей Федорович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем. Техническим результатом является реализация возможностей: непрерывного моделирования процессов в трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами; автоматизированного и автоматического изменения параметров моделируемой линии и отображения результатов моделирования с использованием компьютерной техники. Устройство содержит: блок модели линии электропередачи, микропроцессорный блок, блок многоканального аналого-цифрового преобразования, блоки продольно-поперечной коммутации, блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности, блок реализации системы уравнений, блоки преобразования напряжение-ток. 2 ил.

Изобретение относится к области моделирования объектов электрических систем и может быть использовано для воспроизведения в реальном времени непрерывного спектра нормальных и анормальных процессов в трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами в специализированных многопроцессорных программно-технических системах гибридного типа, предназначенных для всережимного моделирования в реальном времени электроэнергетических систем.

Известно устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами [авторское свидетельство СССР 600570, МПК2 G06G 7/62, опубл. 30.08.78], содержащее блок задания граничных условий, сумматоры, инвертор, дифференцирующее звено, блоки моделирования волнового сопротивления, блоки задания граничных условий на конце и блок коррекции. Выход блока задания граничных условий подключен к первому входу первого сумматора, выход которого через блоки моделирования гармоник соединен с входами второго сумматора. Вход блока коррекции соединен с выходом третьего сумматора, а выход - с входом первого сумматора, выход которого через инвертор подключен к первому входу четвертого сумматора, второй вход которого через дифференцирующее звено соединен с выходом второго сумматора. Выход четвертого сумматора через первые блоки моделирования волнового сопротивления и задания граничных условий на конце подключен к входам пятого и шестого сумматоров, другие входы которых через вторые блоки моделирования волнового сопротивления и задания граничных условий на конце соединены с выходом седьмого сумматора. Выход пятого сумматора подключен к входу третьего блока моделирования волнового сопротивления. Выходы блоков моделирования гармоник соединены с входами третьего и седьмого сумматоров.

Недостатком данного устройства является сложность его совместного использования с другими модельными элементами энергосистемы, а также невозможность использования компьютерной техники для автоматизированного и автоматического управления параметрами моделируемого элемента и отображения результатов моделирования.

Известно устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами [авторское свидетельство СССР 429436, МПК2 G06G 7/62, опубл. 25.05.74], содержащее блоки преобразования, блоки моделей однопроводных линий, шину нулевого потенциала. Блоки преобразования выполнены в виде n-групп трансформаторов по n трансформаторов в каждой группе. Первичные обмотки трансформаторов в каждой группе первого блока преобразования соединены параллельно и подключены к соответствующим входам устройства и к шине нулевого потенциала, а вторичные обмотки трансформаторов, по одной из каждой группы, соединены последовательно и подключены к входам блоков моделей однопроводных линий и к шине нулевого потенциала. Вторичные обмотки трансформаторов в каждой группе второго блока преобразования соединены параллельно и подключены к соответствующим выходам устройства и к шине нулевого потенциала, а первичные обмотки трансформаторов, по одной из каждой группы, соединены последовательно и подключены к выходам блоков моделей однопроводных линий и к шине нулевого потенциала.

Недостатком этого устройства является невозможность непрерывного моделирования воспроизводимого частотного спектра процессов, обусловленная дискретным заданием параметров в устройстве цепочечной схемы замещения линии с распределенными параметрами, а также невозможность использования компьютерной техники для автоматизированного и автоматического управления параметрами моделируемого элемента и отображения результатов моделирования.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи [авторское свидетельство СССР 1383412, МПК4 G06G 7/62, опубл. 23.03.88], содержащее модель линии электропередач и 3n моделей короны. Модель линии содержит элементы индуктивности, трансформаторы связи, группы накапливающих конденсаторов, элемент индуктивности нейтральной шины. Причем модель линии электропередачи включает n последовательно соединенных участков линии, каждый из которых содержит три индуктивных элемента, четыре группы из трех накапливающих конденсаторов. Первый и второй выводы первого накапливающего конденсатора первой и второй групп подключены соответственно к первой и второй фазам питания устройства. Первый и второй выводы второго накапливающего конденсатора первой и второй групп соединены соответственно со второй и третьей фазами питания устройства. Выводы накапливающих конденсаторов третьей и четвертой групп соединены соответственно с первой, второй и третьей фазами питания устройства. Первый и второй выводы третьего накапливающего конденсатора первой и второй групп подключены соответственно к первой и третьей фазам питания устройства. Одни выводы накапливающих конденсаторов третьей и четвертой групп соединены соответственно с первой, второй и третьей фазами питания устройства. Первые выводы первого, второго и третьего элементов индуктивности подключены соответственно к первой, второй и третьей фазам питания устройства. Второй вывод первого элемента индуктивности через последовательно соединенные первичные обмотки первого и второго трансформаторов связи подключен к первой фазе питания устройства. Второй вывод второго элемента индуктивности через последовательно соединенные вторичную обмотку первого трансформатора связи и первичную обмотку третьего трансформатора связи соединен с второй фазой устройства. Второй вывод третьего элемента индуктивности через последовательно соединенные вторичные обмотки второго и третьего трансформаторов связи подключен к третьей фазе питания устройства. Другие выводы накапливающих конденсаторов третьей группы объединены и через элемент индуктивности нейтральной шины соединены с объединенными другими выводами накапливающих конденсаторов четвертой группы.

Модель короны содержит нагрузочный резистор, накапливающий конденсатор, блок выделения модуля, делитель напряжения, компаратор и два ключевых элемента. В каждом блоке модели короны выходы блока выделения модуля и делителя напряжения соединены с одним входом компаратора, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала. Выход компаратора соединен с управляющими входами первого и второго ключевых элементов, информационные входы которых объединены и подключены к одним выводам накапливающего конденсатора и нагрузочного резистора. Вход блока выделения модуля и другие выводы накапливающего конденсатора и нагрузочного резистора соединены с соответствующей фазой питания устройства.

Недостатком данного устройства является то, что используемая цепочечная схема замещения линии не позволяет непрерывно моделировать воспроизводимый частотный спектр процессов в линии. К другим недостаткам данного устройства относятся технологическая сложность и громоздкость реализации, сложность точного задания параметров схемы замещения, реализуемых физическими элементами, а также невозможность автоматизированного и автоматического управления параметрами моделируемого объекта и отображения результатов моделирования с использованием компьютерных средств.

Задачей изобретения является реализация возможностей: непрерывного моделирования процессов в трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами; автоматизированного и автоматического изменения параметров моделируемой линии и отображения результатов моделирования с использованием компьютерной техники.

Поставленная задача решена за счет того, что устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами, так же как в прототипе, содержит модель линии электропередачи.

Согласно изобретению устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами, содержащее модель линии электропередачи, отличающееся тем, что в качестве модели линии электропередачи использован блок модели линии электропередачи, который соединен с микропроцессорным блоком, с блоком многоканального аналого-цифрового преобразования, с первым и вторым блоками продольно-поперечной коммутации, при этом микропроцессорный блок подключен к компьютеру/серверу, а фазные выходы блока модели линии электропередачи подключены к входам блоков преобразования напряжение-ток и к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования, аналоговые выходы и входы блока модели линии электропередачи связаны с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования, причем аналоговые выходы и входы блока модели линии электропередачи могут быть связаны с входами блоков модели линии электропередачи n аналогичных устройств для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами; выходы первого, второго и третьего преобразователей напряжение-ток подключены к входам первого блока продольно-поперечной коммутации, а выходы четвертого, пятого и шестого преобразователей напряжение-ток подключены к входам второго блока продольно-поперечной коммутации, при этом входы-выходы первого и второго блоков продольно-поперечной коммутации являются фазными входами-выходами устройства, а выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого преобразователей напряжение-ток подключены к входам блока модели линии электропередачи и к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования; блок модели линии электропередачи содержит блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности и блок реализации системы уравнений, выходы которого являются фазными выходами блока модели линии электропередачи и подключены к соответствующим входам блоков преобразования напряжение-ток, а также к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования, а выходы блоков преобразования напряжение-ток соединены с входами блока реализации системы уравнений, с входами блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности, с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования, при этом аналоговые выходы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности соединены с входами блока реализации системы уравнений, а аналоговые выходы и входы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности являются аналоговыми выходами и входами блока модели линии электропередачи; блок реализации системы уравнений и блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности связаны с микропроцессорным блоком.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами.

На фиг.2 приведена структурная схема используемого в заявленном устройстве блока модели линии электропередачи.

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами (фиг.1) содержит блок модели линии электропередачи 1 (БМЛ), цифровой вход которого соединен с цифровым входом-выходом микропроцессорного блока 2 (МПБ), с цифровым входом-выходом блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП), с цифровыми входами первого и второго блоков продольно-поперечной коммутации 4 (БППК1) и 5 (БППК2). Микропроцессорный блок 2 (МПБ) подключен по компьютерной сети к персональному компьютеру/серверу (на фиг.1 не показан). Фазные выходы блока модели линии электропередачи 1 (БМЛ) подключены к входам блоков преобразования напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТ3), 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6) и к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП). Аналоговые выходы и входы блока модели линии 1 (БМЛ) связаны с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП) и могут быть связаны с входами блоков модели линии электропередачи n аналогичных устройств для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами. Выходы преобразователей напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТЗ) подключены к входам первого блока продольно-поперечной коммутации 4 (БППК1), а выходы преобразователей напряжение-ток 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6) подключены к входам второго блока продольно-поперечной коммутации 5 (БППК2). Также выходы преобразователей напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТ3) и 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6) связаны с входами блока модели линии электропередачи 1 (БМЛ) и аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП). Входы-выходы первого и второго блоков продольно-поперечной коммутации 4 (БППК1) и 5 (БППК2) являются фазными входами-выходами устройства.

Блок модели линии электропередачи 1 (БМЛ) устройства (фиг.2) содержит блок реализации системы уравнений 12 (БРСУ) и блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп). Выходы блока реализации системы уравнений 12 (БРСУ) являются фазными выходами блока модели линии электропередачи 1 (БМЛ), подключены к соответствующим входам блоков преобразования напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТ3), 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6), к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП). Выходы блоков преобразования напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТЗ), 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6) соединены с входами блока реализации системы уравнений 12 (БРСУ), входами блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп), аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП). Аналоговые выходы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) связаны с входами блока реализации системы уравнений 12 (БРСУ), с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП) и могут быть связаны с входами блоков модели линии электропередачи n аналогичных устройств для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами. Аналоговые входы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) связаны с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП) и могут быть связаны с входами блоков модели линии электропередачи n аналогичных устройств для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами. Цифровые входы блоков реализации системы уравнений 12 (БРСУ) и блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) соединены с цифровым входом-выходом микропроцессорного блока 2 (МПБ).

Микропроцессорный блок 2 (МПБ) реализован с помощью микропроцессоров LPC2368FBD100, блок многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП) - с помощью аналого-цифровых преобразователей МАХ1324ЕСМ+. Все преобразователи напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТ3), 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6) реализованы микроэлектронными преобразователями напряжение-ток AD534KDZ. Блоки продольно-поперечной коммутации 4 (БППК1) и 5 (БППК2) реализованы с помощью цифроуправляемых аналоговых ключей, варьируя положением которых можно осуществлять все виды продольных и поперечных коммутаций, а также цифроуправляемых сопротивлений, с помощью которых реализуются сопротивления шунтов выключателей и переходные сопротивления замыканий. В качестве цифроуправляемых аналоговых ключей использованы интегральные микросхемы МАХ4661, а в качестве цифроуправляемых сопротивлений применены интегральные микросхемы AD5443. Блок реализации системы уравнений 12 (БРСУ) и блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) имеют цифроаналоговую структуру, позволяющую осуществлять неявное непрерывное интегрирование дифференциальных уравнений трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами, приведенными ниже. В частности, упомянутые блоки реализованы с помощью следующих микроэлектронных компонентов: цифроаналоговых преобразователей AD 5443, операционных усилителей ОР 2177, цифроуправляемых аналоговых ключей МАХ4661.

Схемотехнические решения всех блоков устройства ориентированы на применение исключительно интегральной микроэлектронной элементной базы и возможность их дальнейшей более глубокой интеграции.

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами работает следующим образом.

При включении напряжения питания с цифрового входа-выхода микропроцессорного блока 2 (МПБ) поступают управляющие сигналы, которые формируют непосредственно в нем или передают через этот блок с персонального компьютера по компьютерной сети, на цифровой вход-выход блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП), на цифровые входы первого и второго блоков продольно-поперечной коммутации 4 (БППК1) и 5 (БППК2), на цифровые входы блока реализации систем уравнений 12 (БРСУ) и блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп), входящих в состав блока модели линии электропередачи 1 (БМЛ).

Реализацию математической модели трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами выполняют в блоке реализации систем уравнений 12 (БРСУ) и блоке реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) в системе несимметричных составляющих , , 0. Математическая модель линии выполнена в системе несимметричных составляющих , , 0 для учета магнитного и электростатического взаимовлияния параллельных линий, а также грозозащитных тросов.

В блоке реализации системы уравнений 12 (БРСУ) при включении питания выполняют решение системы уравнений (1-14) составляющих , , 0

где H и K - индексы условного начала и конца линии;

, , 0 - индексы составляющих системы , , 0;

, , 0 - постоянные изменения фазы волны соответствующих составляющих системы , , 0 в идеализированной линии;

, , 0 - параметры затухания соответствующих составляющих системы , , 0, обусловленные потерями в реальной линии;

u , u , u 0 - мгновенные значения напряжений соответствующих составляющих системы , , 0 в идеализированной линии;

i , i , i 0 - мгновенное значение тока соответствующей составляющей системы , , 0 в идеализированной линии;

z , z , z 0 - волновые сопротивления соответствующих составляющих системы , , 0 в идеализированной линии;

u A , u B , u C - мгновенные значения фазных напряжений;

i A , i B , i C - мгновенные значения фазных токов;

f(t- ) - функция запаздывания.

При этом в микропроцессорном блоке 2 (МПБ) осуществляют формирование управляющих сигналов для задания параметров модели линии: z , z , z 0 , , , 0 , , , 0 , которые поступают с цифрового входа-выхода микропроцессорного блока 2 (МПБ) на цифровые входы блока реализации систем уравнений 12 (БРСУ) и блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп).

Функция запаздывания f(t- ) представлена системой дифференциальных уравнений (15-16)

где = , , 0 - индекс составляющих системы , , 0.

Реализация функции запаздывания выполнена в блоке реализации систем уравнений 12 (БРСУ) и в блоке реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) путем неявного непрерывного интегрирования дифференциальных уравнений (15-16) для составляющих системы , , 0 соответственно.

В блоке реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) при включении питания выполняют решение системы уравнений (17-28)

где , , - мгновенные значения токов составляющих нулевой последовательности системы , , 0 при учете поверхностного эффекта в земле для частоты 70 Гц, 200 Гц и 800 Гц соответственно;

, , - сопротивления нулевой последовательности системы , , 0 при учете поверхностного эффекта в земле для соответствующих частот;

, , - постоянные изменения фазы волны нулевой последовательности системы , , 0 в идеализированной линии при учете поверхностного эффекта в земле для соответствующих частот;

, , - параметры затухания нулевой последовательности системы , , 0, обусловленные потерями в реальной линии при учете поверхностного эффекта в земле для соответствующих частот;

u H01 , u H0i , u H0j , u H0n , u K01 , u K0i , u K0j , u K0n - напряжения нулевой последовательности системы , , 0 1-й, i-й, j-й, n-й параллельных линий.

При этом с фазных выходов блока реализации системы уравнений 12 (БРСУ), являющихся также фазными выходами блока модели линии 1 (БМЛ), подают напряжения, пропорциональные фазным токам устройства i AH , i BH , i CH , i AK , i BK , i CK , на соответствующие входы блоков преобразования напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТ3), 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6), на аналоговые входы блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП). С выходов блоков преобразования напряжение-ток 6 (БПНТ1), 7 (БПНТ2), 8 (БПНТ3), 9 (БПНТ4), 10 (БПНТ5), 11 (БПНТ6) физические фазные токи также поступают на входы блоков продольно-поперечной коммутации (БППК1) и (БППК2), входы-выходы которых являются фазными входами-выходами устройства. Также данные физические фазные токи поступают на входы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп), в котором их преобразуют в пропорциональные данным токам напряжения и используют для решения системы уравнений (17-28).

Формируемые в узлах Ан, Вн, Сн, Ак, Вк, Ск напряжения u АН , u BH , u CH , u AK , u BK , u CK подают на входы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) для решения системы уравнений (17-28), на аналоговые входы блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП).

С выходов блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) поступают сформированные в результате решения системы уравнений (17-28) значения токов i 0H , i 0K на входы блока реализации системы уравнений 12 (БРСУ), на аналоговые входы блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП).

При параллельной работе n-го количества аналогично реализованных устройств для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами выходы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп) связаны с соответствующими входами 1-го, i-го, j-го, n-го блоков реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности (БРСУнп1), (БРСУнпi), (БРСУнпj), (БРСУнпn) соответственно 1-го, i-го, j-го, n-го устройств для моделирования линии электропередачи с распределенными параметрами (не показаны). Тогда с выходов блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности (БРСУнп) значения токов i 0H , i 0K поступают также на входы 1-го, i-го, j-го, n-го блоков реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности (БРСУнп1), (БРСУнпi), (БРСУнпj), (БРСУнпn). С выходов 1-го, i-го, j-го, n-го блоков реализации системы уравнений (БРСУнп1), (БРСУнпi), (БРСУнпj), (БРСУнпn) значения напряжений u H01 , u H0i , u H0j , u H0n , u K01 , u K0i , u K0j , u K0n подают на входы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп), чем обеспечивают учет взаимодействия n-го числа параллельных линий.

С цифрового входа-выхода блока многоканального аналого-цифрового преобразования 3 (БМАЦП) сигналы поступают на цифровой вход-выход микропроцессорного блока 2 (МПБ), где производится их обработка, и далее по компьютерной сети в персональный компьютер.

В устройстве, так же как и в прототипе, учтена модель короны. Реализацию модели короны выполняют путем коррекции параметров уравнений (1-28) следующим образом.

При включении питания устройство функционирует согласно представленному описанию, при этом в микропроцессорном блоке 2 (МПБ) непрерывно производится перерасчет параметров g и C согласно уравнениям (29-30)

где g - поперечная активная проводимость;

C - емкость провода фазы относительно земли;

С г - геометрическая емкость линии;

f - частота;

u m - мгновенное значение фазного напряжения линии;

H - высота провода над землей;

m=(0,82÷0,94) - коэффициент гладкости провода;

- относительная плотность воздуха.

Задание параметров уравнений (29-30) в микропроцессорный блок 2 (МПБ) выполняют автоматизированно по компьютерной сети с персонального компьютера/сервера.

В соответствии с результатом перерасчета переменных "g " и "C " в микропроцессорном блоке 2 (МПБ) осуществляют перерасчет величин соответствующих волновых сопротивлений Z , постоянных изменения фазы волны и параметров затухания, обусловленных потерями в реальной линии по уравнениям (31-33)

где g - проводимость провода фазы относительно земли для соответствующей составляющей системы , , 0;

L - собственная индуктивность провода фазы для соответствующей составляющей системы , , 0;

r - активное сопротивление провода фазы для соответствующей составляющей системы , , 0;

l - длина линии или ее участка.

В результате перерасчета значений z , , на цифровом входе-выходе микропроцессорного блока 2 (МПБ) формируют соответствующие управляющие сигналы, которые поступают на цифровые входы блока реализации системы уравнений 12 (БРСУ) и блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности 13 (БРСУнп), в результате чего осуществляется автоматическая корректировка параметров уравнений (1-28), обеспечивающая учет влияния короны в реализуемой математической модели.

За счет предложенной конструкции заявленное устройство позволяет повысить точность моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами, так как: 1) осуществляет непрерывное моделирование всего частотного спектра процессов в трехфазной линии электропередач с распределенными параметрами из-за применения неявного непрерывного интегрирования дифференциальных уравнений математической модели линии, это исключает методическую ошибку, определяющую точность моделирования; 2) использование современной прецизионной микроэлектронной элементной базы минимизирует инструментальную погрешность, также влияющую на точность моделирования, и обуславливает компактность устройства.

Устройство по сравнению с прототипом имеет более широкие возможности моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами, которые заключаются в следующем: 1) применяемая в устройстве универсальная математическая модель трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами позволяет моделировать линии любой конфигурации, в том числе с учетом электромагнитного взаимодействия параллельных линий и грозозащитных тросов; 2) за счет автоматического и автоматизированного управления с использованием компьютерных средств обеспечивают удобство точного задания параметров моделируемой линии; 3) в устройстве предусмотрено отображение и сохранение результатов моделирования с использованием компьютерных средств.

Формула изобретения

Устройство для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами, содержащее модель линии электропередачи, отличающееся тем, что в качестве модели линии электропередачи использован блок модели линии электропередачи, который соединен с микропроцессорным блоком, с блоком многоканального аналого-цифрового преобразования, с первым и вторым блоками продольно-поперечной коммутации, при этом микропроцессорный блок подключен к компьютеру/серверу, а фазные выходы блока модели линии электропередачи подключены к входам блоков преобразования напряжение-ток и к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования, аналоговые выходы и входы блока модели линии электропередачи связаны с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования, причем аналоговые выходы и входы блока модели линии электропередачи могут быть связаны с входами блоков модели линии электропередачи n аналогичных устройств для моделирования трехфазной линии электропередачи с распределенными параметрами; выходы первого, второго и третьего преобразователей напряжение-ток подключены к входам первого блока продольно-поперечной коммутации, а выходы четвертого, пятого и шестого преобразователей напряжение-ток подключены к входам второго блока продольно-поперечной коммутации, при этом входы-выходы первого и второго блоков продольно-поперечной коммутации являются фазными входами-выходами устройства, а выходы первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого преобразователей напряжение-ток подключены к входам блока модели линии электропередачи и к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования; блок модели линии электропередачи содержит блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности и блок реализации системы уравнений, выходы которого являются фазными выходами блока модели линии электропередачи и подключены к соответствующим входам блоков преобразования напряжение-ток, а также к аналоговым входам блока многоканального аналого-цифрового преобразования, а выходы блоков преобразования напряжение-ток соединены с входами блока реализации системы уравнений, с входами блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности, с аналоговыми входами блока многоканального аналого-цифрового преобразования, при этом аналоговые выходы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности соединены с входами блока реализации системы уравнений, а аналоговые выходы и входы блока реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности являются аналоговыми выходами и входами блока модели линии электропередачи; блок реализации системы уравнений и блок реализации системы уравнений составляющих нулевой последовательности связаны с микропроцессорным блоком.

РИСУНКИ