SU1707559A1

SU1707559A1 - Способ определени параметров электроэнергии сети переменного тока

Info

Publication number: SU1707559A1
Application number: SU894730334A
Authority: SU
Inventors: Сергей Петрович Гончарук; Александр Николаевич Пипченко
Original assignee: Одесское Высшее Инженерно-Морское Училище Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1992-01-23

Abstract

Изобретение может быть использовано в микропроцессорных устройствах и системах судовой и промышленной электроэнергетики дл измерени параметров электроэнергии трехфазной трех- проводной сети переменного тока Целью изобретени вл етс расширение области применени за счет обеспечени экспресс-идентификации основных носителей информации в трехфазной трех- проводной сети, путем анализа аналоговой и- дискретной составл ющих сигналов синусоидальной формыр Дл этого с помощью преобразователей (ПР) 9-14 преобразуют три линейных U.., U UCj . напр жени и три фазных 1д, 1&amp;, 1С тока генератора (Г) 13 в дискретные сигналы, отображающие полупериоды их синусоид1. Последовательный анализ состо ни набора дискретов IU, , исд позвол ет определить закон (алгоритм) управлени ЛЦП, на вход которого поступают нормализованные амплитудные значени полных токов фаз и линейных напр жений генератора и, следовательно , последовательность измерени фазных токов и линейных напр жений. По с &amp;

Description

1

О

J

СП

ел

CD

А,

которым рассчитывают активную, реактивную и полную мощности, а также фазовый сдвиг и направление потока мощности. Устройство, реализующее способ, содержит трансформатор напр жени 2. три трансформатора тока 6,

Изобретение относитс к электроизмерительной технике, а именно к устройствам дл измерени электрической мощности, и может быть использовано в микропроцессорных устройствах и системах судовой и промышленной электроэнергетики дл измерени параметров электроэнергии трехфазной трехпроврдной сети переменного тока.

Целью изобретени вл етс расширение области применени за счет обеспечени экспресс-идентификации дискретов линейных напр жений трехфазной сети, что обеспечивает одновременное измерение параметров трехпро- водной сети за врем менее одного периода электрического колебани , а также возможность му.чьтиплицирован- ной обработки сигналов синусоидальной формы.

На фиг. 1 изображена схема устройства дл реализации способа определени параметров трехфазной сети переменного тока; на фиг. 2 - диаграммы способа определени ; на фиг. 3. - алгоритм управлени процессом измерени параметров электроэнергии трехфазной сети переменного тока, i

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит аналого-цифрс- вой преобразователь (ЛЦП) 1,на шесть входов, трехфазный трансформатор 2 напр жений (ТН), три резистора 3-5 и три трансформатора 6-8 тока, необходимые дл нормальной работы АЦП, шесть преобразователей 9-1 (П1с, где k 1,6), которые входные напр жени и токи синусоидальной формы преобразуют в сигналы пр моугольной формы (меандр), модуль 15 ввода кодовых сигналов (МВКС.), посто нный запоминающий блок (ПЗУ) 16, в котором записана программа, реализующа предлагаемый способ измерен- /0, оперативный запоминающий блок (ОЗУ) 17, хран ций текущие кодовые сигналы, управл ющие работой программы, центральный вычиси

7, 8, шестиканальный аналого-цифровой преобразователь 1, модуль 15 ввода кодовых сигналов, оперативный запоминающий блок 17, посто нный запоминающий блок 16, центральный вычислительный блок 18. 3 ил., 1 табл„

15

20

25

30

35

40

45

50

55

лительный блок (ЦВУ) 18. АЦП, ЦВУ, МВКС, ОЗУ и ПЗУ соединены между собой шестнадцатиразр дной шиной данных (фиг. 1).

Цель достигаетс применением мультиплицированной обработки дискретной и аналоговой информации, содержащейс в сигналах синусоидальной формы

Способ основан на системном подходе ,при котором управление процессом, измерени множества входных величин Б соответствии с выбранным критерием быстродействи осуществл етс адаптивно . Алгоритм измерени перестраиваетс в зависимости от набора состо ний цифровых сигналов, характеризующих полупериоды синусоидальных величин .,

Дл этой цели необходимо с помощью преобразоватрлей 9-1 преобразовать три. линейных t исд напр жени и три фазных 1д, тока генератора в дискретные сигналы, отображающие полупериоды их синусоид.

Последовательный анализ наборов состо ний входных сигналов дает возможность определить алгоритм управлени АЦП 1, на вход которого поступают нормализованные амплитудные значени полных фаз и линейных напр жений генератора (Г) 19.

t

На фиг„ 2 приведены диаграммы, по сн ющие сущность способа определени . В качестве базовых величин при определении исходного состо ни выбираютс линейные напр жени . Так как система трехфазна , то число возможных состо ний дискретных сигналов, отображающих полупериоды синусоид/.равн етс шести (.однозначные наборы 0-0-0 и 1-1-1 в симметричной трехфазной сети невозможны). Возможные наборы состо - ний дл последовательности чередовани линейных, напр жений Н, 1 о.ли исд обозначены С;, i 1,6, ПРИЧЕМ пор дковый номер состо ни совпадают с его лвоичным кодом, . С - 001 ( , Ufcc 0, u

С }). С2 -°10 (иД&

0, ие,с 1 ucft 0) и т°д К-йьчдое состо ние определ ет единственно возможный по критерию быстродействи алгоритм решени задами измерени .

Если исходное состо ние С (на фиг. 2 обозначено линией 1), то ближайшим по времени вл етс измерение бита 116споэтому программа измерени определ ет момент перехода и6сиз О в 1V (лини 2) и записывает осе вход

ное слово, в котором маскируютс все биты, кроме и&(. и 1А„ Анализ значений этих битов позвол ет определить направление мощности генератора. При этом, если U6C переходит из О в , а ток 1д 0, или U переходит, из 1

в О, а 1д 1, то система находитс в генераторном режиме, когда первом случае 1Л 1, а во втором Тд - 0, то система находитс в двигательном режиме .

Далее программным путем производитс отсчет единичных временных интервалов от линии 2 до моментов иемене- ни состо ни битов 1д и U6c(линии 3 и соответственно) , Полученные таким образом цифровые коды, позвол ют определить значени угла (р и период Т. В данном случае цифровой код интер- - вала лини 2 - лини 3 соответствует величине 90 - if, а код интервала лини . - лини ( - величине 1/6TV Эта информаци позвол ет определить моменты измерени амплитудных значений напр жени иэси фазных токов 1д, 16

и 1С (по лини м 5 и 6-8 соответственно ) , следующие один за другим с интервалом 1/6Т. Момент измерени амплитуды тока 1д определ етс равенством количества отсчитанных единичных временных интервалов величине l/ iT + (90°-tp).

Особенностью- программной реализации предлагаемого метода вл етс адаптаци процесса измерени к начальным услови м: состо нию параметров электроэнергии на момент ввода информации С СА„„оСпЯи временному интервалу между моментом ввода С, и началом его анализа t |t...tn|,

П -- ,30

Задача оптимизации в данном слу- : зак.тгг- -петсг i указании, к-ткую альтернат::;, V; из ь - V,. ...V, , где q - число таких альтернатив (дл предлагаемого способа q 6), следует

реализовать б зависимости от Си t; на данный момент временив Эта задачу решаетс алгоритмом К

V; - R(C, V;.,, t),

где V; , {(6 S.

При этом правило R решает задачу альтернативной оптимизации

R;q(c,v,t)

mm t ves

v.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

no критерию быстродействи О путем проверки условий Р( ( 0), 0), д(1-тсА л определени то ни С. из нэбораТс о .С6-1о

. По установленному состо нию С| альтернативные управлени Vj ввод т в алгоритм нужный набор условий дл выполнени процесса обработки информации , а сама архитектура алгоритма при этом не мен етс

Б таблице приведены соответстви наборов управлени Vj цифровым кодам состо ни С Јс, .. «сЛ линейных напр жений трехфазной сети.

Устройство дл осуществл етс предлагаемого способа работает следующим образомс

После преобразовани в трехфа;.оп трансформаторе 2 напр жений нормализованные значени Uft&, Ug,f. и поступают на первые три входа АЦП 1, на другие три схода через соответствующие резисторы 3-5 поступают фаз ные токи 1д, 1а и Т.с. Эти же напр жени и токи поступают на входы соответствующих преобразователей 9-1, с вы;;о дов которых сигналы пр моугольной формы (меандр) поступают на соответствующие входы модул 15 ввода кодовых слов, в котором в зависимости от величин линейных напр жений вырабатываютс коды, управл ющие работой программы измерени электрических величин ,, Программа измерени записана в посто нном запоминающем блоке 16, а управл ющие коды, обновл емые на каждом цикле измерений, - в блоке 17.

ЛЦП, ИПКС, ОЗУ, ПЗУ и ЦВУ св заны между собой шестнадцатиразр дной ши- - ной передачиинформации, и представл ют собой стандартную микро- или миниЭБН.

Г-. юч 18 С Г .оспомнилст .пнсн1 совокупности, логических ;; вычислительных операций в пор дке, пре дпи (симпервои смены состо ни Iq, V; (ее вол 19), и вновь определ етс либо угол сдвига « , но уже в другой программной ветви (символы 21, 23), либо величина 1/6Т.(Т, 1/2Т, 1/ЗТ, 1/4Т) (символы 20 и 22).

После соответствующих проверок на равенство определенным временным инчисл ет полную S, активную Р и реактивную О мощности по формулам

Я

Ai

3

s Ъ- 2 и

Т (

Р S-cosCf, О S- sin(f,

ф,

санном алгоритмом управлени процессом измерени параметров электро - энергии (фиг. ЗК Т.е, управл ет работой /ЩП, ОЗУ и НВКС в соответст- вии с программой, хранимой в ПЗУ„

Программа, реализующа предлагаемый метод мультиплицированной обработки , работает следующим образом (фиг.З)..

После команды начального запуска ю тервалам (символы 24, 26, 28, 30) программы (символ 1), поступающей от следуют измерени линейного напр же- оперптора, из блока 17 считываетс ни U/ (символ 25) и фазных токов L,., код состо ний С еЈс ,„ о «.С6|, который 1ф2.и ФЭ (символы 27, 29, 31), прибыл записан в начальный момент времени надлежащих выбранному набору управ- (символ 2), последовательно анализиру-5 лени V..

ютс биты (разр ды), задаваемые линей- После остановки счета и окончани ными напр жени ми , U-c и исд данно- программы (символы и 33) ЦВУ вы- го кода состо ний, и в зависимости от анализа введенного кода производитс запись управл ющего набора V; , соот- 20 ветствующего данному коду С (Ь - С; ) (символы 3 и 4).

После обновлени кода состо ний параметров электроэнергии в момент времени (t+1)(символ 5) провер - 25- етЈ условие первой смены состо ний линейного напр жени из набора (символ 6), и в зависимости от данной проверки определ етс режим работы генераторного агрега о (ГА) - сим- 30 вол 7 (двигательный режим/генераторный режим)„

После этого собственно начинаетс работа программы: обнул етс начальный счетчик NA,, (символ 8). .

- i-Ч-И/-,

После ввода кода состо ни С. (символ 9) следуют проверки условий первой смены состо ний фазного тока

I (символ 10) и второй смены состо ний линейного напр жени U А V (символ 11), и в зависимости от данных проверки, а также от режима работы ГА выполнение программы осуществл етс либо по генераторной ветви, либо по двигательной„ Проводит-45 тери ми быстродействи осуществллет- с регистраци текущего значени сче- с адаптивно. Алгоритм измерени пета NC(( U (символ 12 или 14), опре- рестраивают в зависимости от набора дел етс либо угол сдвига ( (символ состо ний цифровых сигналов, хара кт.е- 13), либо величина 1/бТ, по которой ризующих полупериоды синусоидальных рассчитываетс период (частота)изме- 50-величин, что расшир ет функциональ- р емого синусоидального колебани , ные возможности по сравнению с прото- а также кратные величины 1/2Т, 1/ЗТ, типом в 3-4 раза и повышает быстро- 1/4Т (символ 15).действие в 6 раз.

где 11Д, 1ф, ср - измеренные значени линейного напр жени соответствующего фазного тока и угла ; сдвига между линеГ.- ным напр жением и фазным током

Способ определени параметров Электроэнергии трехфазной сети переменно- J5 го тока может быть реализован в микропроцессорных устройствах и системах управлени судовыми электроэнергетическими системами, где в соответствии с.требовани ми Регистра СССР не допус- 4Q каютс искажени формы (синусоидальных ), напр жений и токов свыше 5%.

Установлено, что управление процессом измерени множества входных величин в соответствии с выбранными криЗатем вновь ПРОИЗРОДИТСЯ ввод кода состо ни параметров электроэнергии С,4 (символ 16 или 17), провер етс , либо условие второй смены состо ни . (символ 18), либо условие

(симпервои смены состо ни Iq, V; (ее вол 19), и вновь определ етс либо угол сдвига « , но уже в другой программной ветви (символы 21, 23), либо величина 1/6Т.(Т, 1/2Т, 1/ЗТ, 1/4Т) (символы 20 и 22).

Я

Ai

3

s Ъ- 2 и

Т (

Р S-cosCf, О S- sin(f,

ф,

После остановки счета и окончани программы (символы и 33) ЦВУ вы-

тери ми быстродействи осуществллет- с адаптивно. Алгоритм измерени перестраивают в зависимости от набора состо ний цифровых сигналов, хара кт.е- ризующих полупериоды синусоидальных -величин, что расшир ет функциональ- ные возможности по сравнению с прото- типом в 3-4 раза и повышает быстро- действие в 6 раз.

Способ определени параметров Электроэнергии трехфазной сети переменно- го тока может быть реализован в микропроцессорных устройствах и системах управлени судовыми электроэнергетическими системами, где в соответствии с.требовани ми Регистра СССР не допус- каютс искажени формы (синусоидальных ), напр жений и токов свыше 5%.

Claims

Установлено, что управление процессом измерени множества входных величин в соответствии с выбранными кри55 Формула изобретени

Способ определени ridpcuuvrpos электроэнергии сети переменного тока, .заключающийс в том, что измер ют

текущее значение тока и напр жени , фиксируют момент перехода напр жени через нуль, отличающийс тем, что, с целью расширени области применени , измерени напр жени производ т в кач(дой из трех фаз при переходе одного из фазных напр жений через нуль, измер ют интервал времени до перехода через нуль соответствующего фазного тока Д , до перехода данного линейного напр жени через нуль в момент времени ut измер ют значение линейного напр жени и фазного тока, при переходе ли- нейного напр жени через нуль измер ют интервал времени , по измеренным интервалам времени рассчитывают частоту С0 2Т/( At , + Д. t2) ,.. „ фазовый сдвиг Ср ., амплитуд- ное значение линейного напр жени и фазного тока: U - U/sin(QAt) и 1ф I/sin(cdAt3), фиксируют переход через нуль тока и напр жени дву

10

15 20

7559; 10

других Лаз и с той же згдержкой вре-f мени t,: измер ют мгновенное значе-/ ние тока и напр жени соответствующей фазы, рассчитывают амплитудные значени соответствующего линейного напр жени и фазного тока и по ним рассчитывают полную S, активную Р и реактивную Q мощности:

ъ . . .

4

s.:Јl A;-imt; p s-coscfj q eincjv

;-Q

где U. и U л

ft

- амплитудное И мгновенное значени линейного напр жени , соот-

и

I - амплитудное и мгнооен ное значени токз фа- зы.соответсгаенмо; (L) - частота переменного

тока;

Ср - угсл между линейным напр жением и фазным токомо

(y/gyg/ip)