Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СОГЛАСОВАНИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ЧЕТЫРЕХПРОВОДНОЙ НЕСИММЕТРИЧНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации четырехпроводных линий электропередачи (ЛЭП), при передаче электрической энергии по проводам ЛЭП от источника питания 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, 2].

В результате согласования ЛЭП с электрической нагрузкой пропускная способность линий электропередачи повышается из-за исключения отраженной волны электромагнитного поля. 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 и в месте, где расположен источник питания электрической энергии.

Известно условие согласованного режима работы однопроводной ЛЭП [2], обусловленное дифференциальным уравнением второго порядка [2-6], на основании которого работает устройство [патент RU 2390924], где реализовано согласование однопроводной протяженной высоковольтной ЛЭП. Однако четырехпроводная ЛЭП описываемая математической моделью, полученной на основании решения характеристического уравнения восьмого порядка, не может быть согласована этим условием согласованного режима [2] из-за специфичности распространения напряжений и токов по четырехпроводной ЛЭП [1].

Известны способы согласования линий связи с нагрузкой [7, патент RU 2381627]. Однако применяемые здесь технические элементы, такие как дифференциальный усилитель, дифференциальные резисторы, не предназначены для работы на высоком напряжении, к примеру 1кВ, а это значит, что специфика реализации способов [7, патент RU 2381627] достаточно своеобразна и неприменима в протяженных линиях электропередачи высокого напряжения.

Задача изобретения - формирование способа согласования однородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой.

Технический результат заключается в обеспечении условий согласования однородной несимметричной четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой, выполнение которых повлечет за собой уменьшение потерь электрической энергии, повышение пропускной способности линии, уменьшение степени искажения кривых напряжения и тока.

Технический результат достигается тем, что способ согласования неоднородной несимметричной четырехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях, токах и их частоте, присутствующих на однородных несимметричных участках, входящих в состав неоднородной линии электропередачи, через устройства сопряжения поступает в процессор, отличается тем, что в процессоре проверяются условия согласования четырехпроводных несимметричных однородных участков с обобщенными электрическими нагрузками для каждого провода несимметричных однородных участков в результате сравнения действительных (присутствующих в реальном времени на объекте) и эталонных (определенных при помощи специальной программы) значений сопротивлений обобщенных нагрузок, напряжений в конце несимметричных однородных участков или токов, поступающих в обобщенные нагрузки, и формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов с симметрирующими устройствами, реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, трехпроводные (без четвертого проводника от нейтрали источника питания и нагрузки) обобщенные нагрузки, имеющие в своем составе понижающие трансформаторы, схемы соединения первичных и вторичных обмоток которых звезда/звезда с выведенным нулевым проводом.

Корректирующие органы, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов с симметрирующими устройствами, используются без симметрирующих устройств.

Обобщенная нагрузка, которая может иметь в своем составе понижающие трансформаторы, схемы соединения первичных и вторичных обмоток которых звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, имеют понижающие трансформаторы, схемы соединения первичных и вторичных обмоток которых треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом.

На чертежах показаны:

1 - корректирующий орган (КО1), такой как РПН трансформатора;

2 - трансформатор (Т1), с симметрирующим устройством, питающий несимметричную однородную ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (источник питания);

3 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - процессор (П);

6 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

7 - показывающий или самопишущий прибор (РО);

8 - второй несимметричный однородный участок ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

9 - понижающий трансформатор (Т2(4)), с симметрирующим устройством, схема соединения первичной/вторичной обмотки: звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

10 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные на вторичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 31 (Т7) - блоки понижающих трансформаторов, напряжением 220 B/12 B;

12 - корректирующий орган (KO2), такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3), 33 (VD4) - блоки преобразователей, фаза A;

14 - корректирующий орган (КОн.), трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания) обобщенная нагрузка;

15 - обобщенная электрическая нагрузка ;

16 - корректирующий орган (KO3), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

17 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

18 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

19 - действительные амплитудные значения напряжения нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

20 - действительные амплитудные значения тока нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

21 - специализированная программа для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в однородной несимметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения (FOUR-WIRE v. 1.00 (1)), для формирования нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), у которого схема соединения первичной/вторичной обмотки: звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

22 - эталонные величины токов понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

23 - эталонные величины напряжений понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

24 - логический блок (A₁);

29 - понижающий трансформатор (Т6(3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки: звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

30 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные на вторичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения которого звезда/звезда с выведенным нулевым проводом;

32 - корректирующий орган (KO4), такой как РПН понижающего трансформатора, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

34 - обобщенная электрическая нагрузка корректирующего органа 14 (КОн.);

35 - корректирующий орган (KO5), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

36 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные до точки подключения корректирующего органа 14 (КОн.);

37 - логический блок (A₂) корректирующего органа 14 (КОн.);

38 - действительные амплитудные значения тока нагрузки, помноженные на коэффициент состояния режима понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

39 - действительные амплитудные значения тока нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

40 - действительные амплитудные значения напряжения нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

41 - коэффициент состояния режима ((Kuz=l) или (Kuz=0)), равен единице в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), питаемой от второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1), в противном случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) имеет значение нуля;

42 - эталонные величины токов понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), помноженные на коэффициент состояния режима 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0));

43 - эталонные величины напряжений понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), помноженные на коэффициент состояния режима 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0));

44 - амплитудные действительные значения напряжения , которые в дальнейшем поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

45 - амплитудные действительные значения тока четырехпроводной нагрузки , которые в дальнейшем поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

46 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

47 - действительные амплитудные значения напряжения нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), помноженные на коэффициент состояния режима;

48 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

49 - определение разницы по напряжению ;

50 - определение разницы по сопротивлению ;

51 - эталонные величины токов понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

52 - эталонные величины напряжений понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

53 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (2)), для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии согласованного второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

54 - трансформатор (Т1(8)) без симметрирующего устройства, питающий ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная);

55 - понижающий трансформатор (Т2(9)) без симметрирующего устройства, схема соединения первичной/вторичной обмотки: звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

56 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_O), определенная при помощи работы блока 10 ;

57 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_P), определенная при помощи работы блока 30 ;

58 - действительное значение частоты (f), токов и напряжений, определенных при помощи 10 ; 3 ; 36 и 30 ;

59 - понижающий трансформатор (Т8(3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки: треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ.

60 - определение разницы по сопротивлению ;

61 - определение разницы по напряжению ;

62 - коэффициент состояния режима ((K_YS=1) или (K_YS=0)), равен единице в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), питаемой от второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1), в противном случае 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0)) имеет значение нуля;

63 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки ;

64 - действительные амплитудные значения напряжения , помноженные на коэффициент состояния режима;

65 - логический блок (A₃);

66 - действительные амплитудные значения тока, помноженные на коэффициент состояния режима ;

67 - эталонные величины токов ;

68 - эталонные величины токов , помноженные на коэффициент состояния режима 41 ((K_YS=1) или (K_YS=0));

69 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (3)), для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии согласованного первого несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

70 - эталонные величины напряжений ;

71 - эталонные величины напряжений , помноженные на коэффициент состояния режима 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0));

72 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки ;

73 - определение разницы по сопротивлению ;

74 - определение разницы по напряжению ;

75 - коэффициент состояния режима ((K_LJ=1) или (K_LJ=0)), равен единице в случае реализации заданной величины тока и напряжения, питающих второй несимметричный однородный участок ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1), в противном случае 75 ((K_LJ=1) или (K_LJ=0)) имеет значение нуля;

76 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

77 - действительные амплитудные значения напряжения нагрузки понижающего трансформатора 99 (Т8(3)), помноженные на коэффициент состояния режима;

78 - действительные амплитудные значения тока нагрузки, помноженные на коэффициент состояния режима понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

79 - логический блок (A₄);

80 - эталонные величины токов понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

81 - эталонные величины токов понижающего трансформатора 99 (Т8(3)), помноженные на коэффициент состояния режима 75 ((K_LJ=1) или (K_LJ=0));

82 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (4)), для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии согласованного первого несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

83 - эталонные величины напряжений понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

84 - эталонные величины напряжений понижающего трансформатора 99 (Т8(3)), помноженные на коэффициент состояния режима 75 ((K_LJ=1) или (K_LJ=0));

85 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

86 - действительные амплитудные значения напряжения нагрузки понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

87 - действительные амплитудные значения тока нагрузки понижающего трансформатора 99 (Т8(3));

88 - действительные амплитудные значения напряжения первого несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

89 - действительные амплитудные значения тока первого несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

90 - амплитудные действительные значения напряжения , которые в дальнейшем поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

91 - амплитудные действительные значения тока , которые в дальнейшем поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

92 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные на вторичной стороне понижающего трансформатора 99 (Т8(3)), схема соединения которого звезда/звезда с выведенным нулевым проводом;

93 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные вначале второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

94 - устройства сопряжения , каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные до точки подключения корректирующего органа 103 (КОн);

95 - корректирующий орган (KO6), такой как реактор;

96 - первый несимметричный однородный участок ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной);

97 - корректирующий орган (KO7), такой как РПН понижающего трансформатора, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

98 - корректирующий орган (KO8), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

99 - понижающий трансформатор (Т8(3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки: звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

100 - блок понижающих трансформаторов (Т9), напряжением 220 B/12 B;

101 - блок преобразователей (VD5);

102 - обобщенная электрическая нагрузка корректирующего органа 103 (КОн);

103 - корректирующий орган (КОн), трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания) обобщенная нагрузка;

104 - неоднородная несимметричная ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная).

105 - понижающий трансформатор (Т9(3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки: треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

106 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_G), определенная при помощи работы блока 93 ;

107 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_L), определенная при помощи работы блока 92 .

Суть предлагаемой разработки заключается в реализации при помощи технических средств условий согласования четырехпроводной несимметричной однородной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой [8], в формировании алгоритма обеспечения и стабилизации согласованного режима работы протяженной четырехпроводной ЛЭП.

Пусть будет необходимо выполнить согласование фазы (линейного провода) A с электрической нагрузкой. Для фаз (линейных проводов) B и C алгоритм согласования с электрической нагрузкой будет аналогичен, кроме величин обрабатываемых фазных напряжений, токов, сопротивлений, а также срабатывающих корректирующих органов.

На (рис.1) показан алгоритм обеспечения и стабилизации согласования четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП с электрической нагрузкой. Здесь в качестве объекта согласования использована несимметричная однородная ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная). Кроме того, реализовано использование следующего электротехнического оборудования: трансформатора 2 (Т1) - трансформатора с симметрирующим устройством [9], питающего ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная); трансформатора с симметрирующим устройством 9 (Т2(4)) и трансформатора 11 (T3), 26 (Т4), 25 (Т5) - это две различные группы понижающих трансформаторов, имеющих отличные друг от друга номинальные характеристики; блоков преобразователей 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) - преобразователи тока и напряжения компьютеров, фаза A, представляющих в данном случае обобщенную четырехпроводную электрическую нагрузку 15 . Блоки 9 (Т2(4)), 11 (T3), 26 (Т4), 25 (Т5), 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) и 15 образуют часть общего блока, полное сопротивление которого в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), питаемой от несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), определяется величиной 18 (рис.2), а в иных случаях - 17 , (рис.2). В данном случае полное сопротивление 18 является эталонной величиной, к которой должно стремиться действительное значение 17 , по достижении эталонной величины 18 начинает работать следующая часть алгоритма.

Как уже было сказано, блоки 9 (Т2(4)), 11 (T3), 26 (Т4), 25 (Т5), 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) и 15 образуют лишь часть общего блока, здесь трансформатор 9 (Т2(4)) имеет схему соединения звезда с выведенным нейтральным проводом для первичной и вторичной обмоток, другую часть общего блока образуют: трансформатор 29 (Т6(3)) по схеме соединения звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, блок понижающих трансформаторов 31 (Т7), напряжением 220 В/12 B, блок преобразователей 33 (VD4) - преобразователи тока и напряжения компьютеров, фаза A, представляющих в данном случае обобщенную электрическую нагрузку 34 . Блоки 29 (Т6(3)), 31 (Т7), 33 (VD4) и 34 образуют часть общего блока, полное сопротивление которого позволит реализовать согласование несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная).

Сопротивление согласованной однородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) определяется величинами 46 и , а в иных случаях соответственно - 48 и 17 . В данном случае полные сопротивления 46 и 18 являются эталонными величинами, к которым должны стремиться соответственно действительные значения 48 и 17 , в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.

Основным блоком работы алгоритма способа согласования четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис.1), где выполняется анализ сведений: о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки или 18 (рис.2) понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1); о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 48 или 46 понижающего трансформатора 29 (Т6(3)). Эти сведения в процессор 5 (П) поступают от устройств сопряжения, каковыми являются датчики тока, напряжения и частоты 3 , 10 , 30 и 36 , где анализируемые характеристики электрической энергии доводятся до величин, воспринимаемых компьютерной техникой. Датчики 3 устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале исследуемой протяженной четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 10 устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах, поступающих на вторичную сторону понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), схема соединения которого звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ. Датчики блока 30 устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах, поступающих на вторичную сторону понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения которого звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ, или поступающих на корректирующий орган 14 (КОн.). Датчики 36 устанавливаются в конце линии электропередачи 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) и перед точкой подключения корректирующего органа 14 (КОн.) (подключение блока 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) к блоку трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения которого, звезда/звезда с выведенным нулевым проводом) с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

В качестве датчиков 3 , 10 , 30 и 36 могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис.1) позволяет сформированные в датчиках 3 , 10 , 30 и 36 аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 1 (KO1), 12 (KO2), 14 (КОн.), 16 (KO3), 32 (KO4), 35 (KO5) преобразовать в аналоговые. В данном случае в качестве корректирующих органов 1 (KO1), 12 (KO2) и 32 (KO4) использованы устройства РПН силовых трансформаторов, в качестве блока корректирующего органа 14 (КОн.) выступает трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания) обобщенная нагрузка, питаемая от понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки которого звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, а в качестве корректирующего органа 16 (KO3) и 35 (KO5) выступают реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, позволяющее изменять величину действительного полного сопротивления обобщенной нагрузки 17 ; 48 путем воздействия на технологический процесс и доводить его до эталонного значения сопротивления 18 ; 46 , на (рис.1) эти воздействия изменяют обобщенную электрическую нагрузку 15 ; 34 . Результаты действия описываемого алгоритма выводятся на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

Схема алгоритма работы процессора 5 (П) представлена на (рис.2). Она достаточно проста: из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные значения тока 20 , напряжения 19 и значение их частоты 58 (f) нагрузки от устройств сопряжения блока 10 (рис.1) и (рис.2), затем определяется величина 17 . Определенные таким образом величины 20 , 19 , 17 подаются в следующий блок 24 (A₁).

Блок 21 (FOUR-WIRE v. 1.00 (1)) на (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в несимметричной однородной линии электропередачи четырехпроводного исполнения [10], которая входит в состав несимметричной электроэнергетической системы. На основании определенной частоты 58 (f), 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 22 и 23 формируются величины токов и напряжений, необходимые для питания понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), схема соединения первичной/вторичной обмотки: звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ, находящегося в конце четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), после точки подключения корректирующего органа 14 (КОн.) и после точки подключения блока 29 (Т6(3)). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [8]:

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

; ; ,

где K_TP - коэффициент трансформации понижающих трансформаторов 9 (Т2(4)) и 29 (Т6(3)); , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

, , - комплексные значения действующих величин фазных напряжений источника питания четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП, B; , , - эталонные комплексные значения действующих величин фазных напряжений на вторичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1), B; , , - эталонные фазные напряжения на вторичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1); γ₁ - постоянная распространения первой пары волн электромагнитного поля; l - длина ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), км; , , - токи, передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

;

;

;

,

- комплексное значение действующей величины фазного напряжения нейтрали источника питания четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП, B; , , , - токи от источника питания четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП, A; , , - эталонные токи электрической нагрузки трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), схема соединения которого звезда с выведенным нейтральным проводом/звезда с выведенным нейтральным проводом (конец линии); , , , - собственные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом; , , - эталонные токи электрической нагрузки корректирующего органа 14 (КОн.) или токи электрической нагрузки трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1), A.

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

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₂ - постоянная распространения второй пары волн электромагнитного поля;

, , - токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

;

;

или

;

,

, , , - собственные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом.

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

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₃ - постоянная распространения третьей пары волн электромагнитного поля; , , - токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

;

;

или

;

,

, , , - собственные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом.

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₄ - постоянная распространения четвертой пары волн электромагнитного поля; , , - токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

;

;

или

;

,

, , , - собственные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), Ом.

Поскольку нагрузка для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) одна, а пар волн электромагнитного поля четыре, распространяющиеся 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, или 4 случай.

Далее определяется эталонное полное сопротивление нагрузки 18 (рис.2), какое оно должно быть для питания понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1). Полученные результаты отправляются в блок 24 (A₁).

В блоке 24 (A₁) (рис.3) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений 18 , 23 с действительными значениями, а именно: 17 и напряжением 19 , полученными на вторичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4)). Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току Δ/01-05, Δ/07, Δ/08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току Δ/06 и Δ/09 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, ΔU02р, ΔU03Kp, ΔU05р. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 1, 12, 16 (KO1 КO2, KO3) (рис.1).

Здесь (рис.3) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения на вторичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1) или сопротивления нагрузки. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока понижающего трансформатора 9 (Т2(4)). Для этого в блоке следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце ЛЭП сформировать сигнал для корректирующих органов 1, 12, 16 (KO1, КO2, КO3) (рис.1).

В процессе реализации стабилизации заданных величин токов и напряжений понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемого от однородной несимметричной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная), выяснено (рис.3), что при: 19 и 17 ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 56 (ΔU₀) в виде произведения разницы между 23 и 19 и коэффициента состояния ΔIosl. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок .

Блок 24 (A₁) (рис.3) реализован в среде National Instruments Lab VIEW 2009.

В то же время (рис.2) действительные величины, характеризующие электрическую энергию и присутствующие в реальном времени на объекте 17 , сравниваются с величинами эталонными (рассчитанными при помощи специализированной программы), а именно с 23 и 18 , на основании этого сравнения определяется, насколько они отличны друг от друга, в результате получают величины 50 , 49 , и в случае если это отличие минимально, начинает работать следующая часть алгоритма (рис.2).

Здесь это схема алгоритма работы процессора 5 (П) для датчиков 30 , которая представлена на (рис.2). Здесь: из аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные действительные значения тока 39 , напряжения 40 и значение их частоты 58 (f) нагрузки, затем определяется действительная величина 48 , которая будет отлична от нуля и бесконечности, в случае реализации эталонной величины нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемой от четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) (рис.1). Определенные таким образом действительные величины 39 , 40 (рис.2) умножаются на коэффициент 41 ((Kuz=l) или (Kuz=0)), и получают амплитудные действительные значения напряжения нагрузки 47 и амплитудные действительные значения тока нагрузки 38 . Коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) равен единице в случае реализации эталонной величины нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемой от четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) (рис.1), здесь данное условие выполнено, когда и , а Ku=1 и Kz=1, в ином случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) равен нулю, полученные действительные величины совместно с действительной величиной 48 подаются в следующий блок 37 (A₂).

Блок 53 (FOUR-WIRE v. 1.00 (2)) здесь (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования несимметричной однородной четырехпроводной линии с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в однородной линии электропередачи четырехпроводного несимметричного исполнения [10]. На основании определенной частоты 58 (f), при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 51 и 52 (рис.2) формируются величины эталонных токов и напряжений для питания вторичной стороны понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [8]:

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

; ;

,

где

, , - фазные напряжения на клеммах электрической нагрузки:

;

;

;

, , - токи на клеммах электрической нагрузки.

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

; ;

,

где

;

;

;

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

; ;

,

где

;

;

;

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

; ;

,

где

;

;

;

Поскольку нагрузка у каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) одна, а пар волн электромагнитного поля четыре, распространяющиеся 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, или 4 случай.

Величины 51 и 52 (рис.2) умножаются на коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Кuz=0)), который равен единице в случае достижения эталонной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемого от четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) (рис.1), в противном случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) (рис.2) имеет значение нуля, и получают эталонные амплитудные значения напряжения 43 и тока 42 . Далее определяется полное эталонное сопротивление нагрузки 46 (рис.2). Полученные величины отправляются в блок 37 (A₂).

В блоке 37 (А₂) (рис.4) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений (рассчитанных величин при помощи специализированной программы) 46 , 43 с действительным сопротивлением нагрузки 48 и действительным напряжением 47 , величин, определенных при помощи устройств сопряжения 30 (рис.1).

Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU/2, ΔU/3. 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 ΔZ04_O, ΔZ06_O, ΔZ07_O, ΔZ08_O, ΔZ09_O, либо по напряжению ΔU/01_O, ΔU/02_O, ΔU/03K_O, ΔU/05_O. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению , величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 14, 32, 35 (КОн, КO4, КO5) (рис.1).

Здесь (рис.4) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения вторичной нагрузки 29 (Т6(3)) четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводная) (рис.1) или сопротивления нагрузки. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока вторичной нагрузки 29 (Т6(3)) (рис.1). Для этого в блоке (рис.4) следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов на вторичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6(3))+ сформировать сигнал для корректирующих органов 14, 32, 35 (КОн., KO4, КO5) (рис.1).

В процессе реализации стабилизации заданных величин токов и напряжений на вторичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1) выяснено (рис.4), что при:

и

ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 57 (ΔU_P) в виде произведения разницы между 43 и 47 и коэффициента состояния ΔIosl. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок .

Блок 37 (A₂) (рис.4) реализован в среде National Instruments Lab VIEW 2009.

В то же время (рис.2) действительные величины, характеризующие электрическую энергию и присутствующие в реальном времени на объекте 48 и 47 , сравниваются с величинами эталонными (рассчитанными при помощи специализированной программы), а именно с 43 и 46 , на основании этого сравнения определяется, насколько они отличны друг от друга, в результате получают величины 60 , 61 , и в случае если это отличие минимально, начинает работать следующая часть алгоритма (рис.2).

Здесь это схема алгоритма работы процессора 5 (П) для датчиков 93 , которая представлена на (рис.2). Здесь: из аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные действительные значения тока 89 , напряжения 88 и значение их частоты 58 (f), присутствующие на входе второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), затем определяется действительная величина 63 , которая будет отлична от нуля и бесконечности, в случае реализации эталонной величины на входе ЛЭП 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1). Определенные таким образом действительные величины 89 , 88 (рис.2) умножаются на коэффициент 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0)) и получают амплитудные действительные значения напряжения нагрузки 64 и амплитудные действительные значения тока нагрузки 66 .

Коэффициент 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0)) равен единице в случае реализации эталонной величины нагрузки второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1), здесь данное условие выполнено, когда и , a K_Y=1 и K_S=1, в ином случае 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0)) равен нулю, полученные действительные величины совместно с действительной величиной 63 подаются в следующий блок 65 (A₃).

Блок 69 (FOUR-WIRE v. 1.00 (3)) здесь на (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в однородной линии электропередачи четырехпроводного несимметричного исполнения [10]. На основании определенной частоты 58 (f), при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 67 и 70 (рис.2) формируются величины эталонных токов и напряжений для питания второго несимметричного однородного участка ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (второй несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [8]:

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

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

, , - комплексные значения действующих величин фазных напряжений источника питания четырехпроводного однородного несимметричного участка ЛЭП, B; , , - эталонные комплексные значения действующих величин фазных напряжений понижающего трансформатора 99 (Т8(3)) (рис.1), B; , , - эталонные фазные напряжения нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1); γ_1. - постоянная распространения первой пары волн электромагнитного поля; l. - длина ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), км; , , - токи, передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

,

;

или

,

,

- комплексное значение действующей величины фазного напряжения нейтрали источника питания четырехпроводного однородного несимметричного участка ЛЭП, B; , , , - токи от источника питания четырехпроводного однородного несимметричного участка ЛЭП, A; , , - эталонные токи нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной) (рис.1); , , , - собственные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом; , , - эталонные токи электрической нагрузки корректирующего органа 103 (КОн) или токи электрической нагрузки трансформатора 99 (Т8(3)) (рис.1), A.

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

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ_2. - постоянная распространения второй пары волн электромагнитного поля; , , - токи, передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

,

;

или

,

,

, , , - собственные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом.

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

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ_3. - постоянная распространения третьей пары волн электромагнитного поля; , , - токи, передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

,

;

или

,

,

, , , - собственные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом.

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

; ; ,

где , , - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ_4. - постоянная распространения четвертой пары волн электромагнитного поля; , , - токи, передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

;

;

или

,

;

или

,

,

, , , - собственные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом; , , , , , - взаимные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной), Ом.

Поскольку нагрузка у каждого линейного провода ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) одна, а пар волн электромагнитного поля четыре, распространяющиеся 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, или 4 случай.

Величины 67 и 70 (рис.2) умножаются на коэффициент 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0)) который равен единице в случае достижения эталонной величины тока и напряжения нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) (рис.1), в противном случае 62 ((K_YS=1) или (K_YS=0)) (рис.2) имеет значение нуля, и получают эталонные амплитудные значения напряжения 71 и тока 68 . Далее определяется полное эталонное сопротивление нагрузки 72 (рис.2).

Полученные величины отправляются в блок 65 (A₃).

В блоке 65 (A₃) (рис.5) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений (рассчитанных величин при помощи специализированной программы) 72 , 71 с действительным сопротивлением нагрузки 63 и действительным напряжением 64 , величин, определенных при помощи устройств сопряжения 93 δ (рис.1). Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU/2, ΔU/3. 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 ΔZ04_O, ΔZ06_O, ΔZ07_O, ΔZ08_O, ΔZ09_O, либо по напряжению ΔU01_O, ΔU/02_O, ΔU03K_O, ΔU05_O. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в блок корректирующих органов 95 (К06) (рис.1).

Здесь (рис.5) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) (рис.1) или сопротивления нагрузки. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока нагрузки. Для этого в блоке (рис.5) следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов сформировать сигнал для корректирующих органов блока 95 (KO6) (рис.1).

В процессе реализации стабилизации заданных величин токов и напряжений нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) (рис.1) выяснено (рис.5), что при:

и

ошибка по току не определяется.

В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 106 (ΔU_G) в виде произведения разницы между 71 и 64 и коэффициента состояния ΔIosl. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок .

Блок 65 (A₃) (рис.5) реализован в среде National Instruments Lab VIEW 2009.

В то же время (рис.2) действительные величины, характеризующие электрическую энергию и присутствующие в реальном времени на объекте 63 и 64 , сравниваются с величинами эталонными (рассчитанными при помощи специализированной программы), а именно с 71 и 72 , на основании этого сравнения определяется, насколько они отличны друг от друга, в результате получают величины 73 , 74 , и в случае если это отличие минимально, начинает работать следующая часть алгоритма (рис.2).

Здесь это схема алгоритма работы процессора 5 (П) для датчиков 92 , которая представлена на (рис.2). Здесь: из аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают амплитудные действительные значения тока 87 , напряжения 86 и значение их частоты 58 (f), присутствующие на нагрузке трансформатора 99 (Т8(3)), затем определяется действительная величина 76 , которая будет отлична от нуля и бесконечности, в случае реализации эталонной величины нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) (рис.1). Определенные таким образом действительные величины 87 , 86 (рис.2) умножаются на коэффициент 75 ((К_LJ=1) или (К_LJ=0)), и получают амплитудные действительные значения напряжения нагрузки 77 и амплитудные действительные значения тока нагрузки 78 .

Коэффициент 75 ((K_LJ=1) или (K_LJ=0)) равен единице в случае реализации эталонной величины нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) (рис.1), здесь данное условие выполнено, когда и , a K_J=1 и K_L=1, в ином случае 75 ((К_и=1) или (К_и=0)) равен нулю, полученные действительные величины совместно с действительной величиной 76 подаются в следующий блок 79 (A₄).

Блок 82 (FOUR-WIRE v. 1.00 (4)) здесь на (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в однородной линии электропередачи четырехпроводного несимметричного исполнения [10]. На основании определенной частоты 58 (f), при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по проводам несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 80 и 83 (рис.2) формируются величины эталонных токов и напряжений для питания нагрузки трансформатора 99 (Т8(3)), входящего в состав 103 (КОн) (рис.1). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [8]:

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

; ; ,

где

, , - фазные напряжения на клеммах электрической нагрузки:

;

;

;

, , - токи на клеммах электрической нагрузки.

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

; ; ,

где

;

;

.

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

; ; ,

где

;

;

.

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

; ; ,

где

;

;

.

Поскольку нагрузка у трансформатора 99 (Т8(3)) одна, а пар волн электромагнитного поля четыре, распространяющиеся 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, или 4 случай.

Величины 80 и 83 (рис.2) умножаются на коэффициент 75 (K_LJ=1) или (K_LJ=0)), который равен единице в случае достижения эталонной величины тока и напряжения нагрузки ЛЭП 96 (первый несимметричный однородный участок ЛЭП 35 кВ или меньше четырехпроводной)) (рис.1), в противном случае 75 ((K_LJ=1) или (K_LJ=0)) (рис.2) имеет значение нуля, и получают эталонные амплитудные значения напряжения 84 и тока 81 . Далее определяется полное эталонное сопротивление нагрузки 85 (рис.2). Полученные величины отправляются в блок 79 (A₄).

В блоке 79 (А₄) (рис.6) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений (рассчитанных величин при помощи специализированной программы) 85 , 84 с действительным сопротивлением нагрузки 76 и действительным напряжением 77 , величин, определенных при помощи устройств сопряжения 92 (рис.1).

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 ΔZ04_O, ΔZ06_O, ΔZ07_O, ΔZ08_O, ΔZ09_O, либо по напряжению ΔU01_O, ΔU02_O, ΔU03K_O, ΔU05_O. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в блоки корректирующих органов 97 (KO7) и 98 (KO8) (рис.1).

Здесь (рис.6) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения нагрузки трансформатора 99 (Т8(3)) (рис.1) или сопротивления нагрузки. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока нагрузки. Для этого в блоке (рис.6) следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов сформировать сигнал для корректирующих органов 97 (KO7) и 98 (KO8) (рис.1).

В процессе реализации стабилизации заданных величин токов и напряжений нагрузки трансформатора 99 (Т8(3)) (рис.1) выяснено (рис.6), что при:

и

ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 107 (ΔU_L) в виде произведения разницы между 84 и 77 и коэффициента состояния ΔIosl. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок .

Блок 79 (A₄) (рис.6) реализован в среде National Instruments Lab VIEW 2009.

Блоки понижающих трансформаторов 2 (Т1) и 9 (Т2(4)) (рис.1) с симметрирующими устройствами могут быть заменены на блоки понижающих трансформаторов без симметрирующих устройств 54 (Т1(8)) и 55 (Т2(9)) (рис.7).

Блоки понижающих трансформаторов 29 (Т6(3)) и 99 (Т8(3)), схемы соединения первичных и вторичных обмоток которых: звезда/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ (рис.1), могут быть заменены блоками понижающих трансформаторов соответственно 59 (Т8(3)) и 105 (Т9(3)), схемы соединения первичных и вторичных обмоток которых: треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом, напряжением 10 кВ/0,4 кВ (рис.8).

Источники информации

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

2. 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.

3. Веников, В.А. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока/ В.А.Веников, Ю.П.Рыжков. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

4. Электрические системы. Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения / Под. Ред. В.А.Веникова. - М.: Высшая школа, 1972. - 367 с.

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

6. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по однородному участку линии электропередачи четырехпроводного исполнения / Г.А.Большанин, Л.Ю.Большанина // Системы. Методы. Технологии. - 2009. №3. - С.65-69.

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

8. Козлов, В.А. Условия согласования однородной несимметричной четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи напряжением до 35 кВ с нагрузкой / В.А.Козлов, Г.А.Большанин // Материалы VIII международной научно-практической конференции. - София: Бял ГРАД-БГ ООД, 2012. - С.67-71.

9. Сердешнов, А. Симметрирующее устройство для трансформаторов. Средство стабилизации напряжения и снижения потерь в сетях 0,4 кВ. / А.Сердешнов, И.Протосовицкий, Ю.Леус, П.Шумра // Новости электротехники. - 2005. - №1. - С.14-15.

10. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010614157 "Расчет параметров трехфазной четырехпроводной линии электропередачи (FOUR-WIRE v. 1.00)"