Способ регулирования мощности емкостной компенсации в тяговой сети

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19)4 Н 02 д 3/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСО ЕМКОСТНОЙ (57) Изобр сации реак ческих сис еспользов(71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта(56) Мамошин Р.Р. и др. Схема автоматического регулирования однофазнойкомпенсирующей установки, работающейв режиме стабилизации напряжения. -Труды МИИТ. Вопросы электроснабженияэлектрических железных дорог, 1971,вып. 380.Бородулин Б.М, и др. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1983,с. 32, рис. 18,Б РЕГУЛИРОВАНИЯ МОШНОСТИКОМПЕНСАЦИИ В ТЯГОВОЙ СЕТИетение относится к компентивной мощности в электритемах и предназначено дляния в тяговых сетях с рез, 1504723 А 1 копеременными нагрузками, в частностив межподстанционных зонах электрифицированных участков железных дорог.Цель изобретения - минимизация потребления реактивной мощности от тяговых подстанций, ограничивающих межподстанционную зону, и увеличениесрока службы компенсирующей установкипутем оптимизации количества дискретных изменений мощности емкостной компенсации. Измеряют активные и реактивные составляющие основной частотытоков нагрузки и напряжение в узлахсети. Составляют математическую модель системы электроснабжения, которую реализуют моделирующим устройством блока 4, выход которого связанс входом регулятора, Блок 9 формируетпоказатель недокомпенсации как суммуквадратов реактивных составляющих токов нагрузки двух смежных тяговыхподстанций и выдает в зависимости отэтого показателя сигнал на блок 10 работки сигнала разрешенияючений. 13 ил.(17) 10При равенстве выходных переменныхмодели и процесса функция ошибки 1обращается в нуль и в то же время онарастет с увеличением отклонения хотябы одной выходной переменной модели 15от выходной переменной процесса. Значения параметров Ы, р и у должныбыть определены из условия минимумафункции ошибки 1, т.е. из условия:1(с,/, У)т 1 п, . (18) 20с(,(, уДля достижения минимума функции Тпараметры А,и у, изменяясь вовремени С, должны подстраиваться таким образом, чтобы, стартуя с некоторого начального значения, они достигли значений, обеспечивающих вы полнение,условия (18) . Для этого необходимо, чтобы при подстройке пара метров происходило их движение по 30антиградиенту функции Т, т.е. в на( правлении ее наиболее быстрого убый д 1 17 др;- 1,1 с 1; Реализация подстройки параметров по формулам (25) осуществляется в идентификаторе 4. Основным блоком вания (4). Тогда уравнения для параметров Ы(1), (ь(Т) и у(Т) принимаютИ дТ(21)дуЗначения параметров, с которых начинается процесс подстройки, можно принять равными нулю, т.е.ы(о) = о; (о) = о; т(о) = о Подставив в (19)-(21) выражение (17), и взяв частные производные, получают в матричном виде уравнения для процесса подстройки параметров: с 1 е/ т и = А (1)( 1 - Т, сС (0) = 0; (22)- 1 - 1, (0) = О. (24)Подставив в (22)-(24) значения матриц А и Р, взяв интегралы от правой и левой частей уравнений, получают выражения для оценивания параметров в скалярном виде: идентификатора 4 (фиг.8) являетсямоделирующее устройство 59. На входы моделирующего устройства 59, сое, К+1 (Г К 41 диненные с второй группой входов идентификатора 4, подают сигналы, соответствующие величинам 1/С, 1/С 1 и 1/С и на его выходах получают сиг-5 налы, соответствующие значениям 11 ак 1 1, 1, которые подают на инверсные входы сумматора ЬО, На прямые входы сумматора ЬО, соединенные с первой группой входов идентификатора 4, подают сигналы, соответствующие разности 1 - 11. Подав сигналы с выхода сумматора 60 на входы четырехканального интегратора 63 в соответствии с (25), на его выходах полу чают сигналы, соответствующие параметрам у у , у иДля формирования подынтегральных выражений первых четырех уравнений (25) сигналы с выходов моделирующего устройства 59 и сумматора 60 подают на выходы векторного преобразователя 61, выходы которого соединены с входами четырехканального интегратора 64, Таким образом, на выходах инте гратора 64 получают сигналы, соатвет- СтВУЮЩИЕ ПаРаМЕтРаМ с С, С И а 4. Формирование требуемых подынтегральных выражений осуществляется в векторном преобразователе 61 с помощью умножителей 66-73 и сумматоров 74-77 в соответствии с первыми четырьмя уравнениями (25).Для формирования подынтегральных выражений уравнений для р и р сиг 35 налы с входов моделирующего устройства 59 и выходов сумматора 60 подают на входы векторного преобразователя 62, выходы которого соединены с входами двухканального интегратора 65. Таким образом, на выходах интегратора 65 получают сигналы, соответствующие параметрам д, и р .Формирование требуемых подынтегральных выражений осуществляется в векторном 1 преобразователе 62 с помощью умножителей 80-83 и сумматоров 78, 79, 84и 85 в соответствии с уравнениями(25) для р 1 и рСигналы, соответствующие подстраиваемым параметрам, подают с выходовинтеграторов 63-65 на выходы идентификатора 4 и на вторую группу входовмоделирующего устройства 59.Идентификатор 4 может быть реали-зован также с помощью цифровых устройств, в частности, мини- или микроЭВМ. Поскольку ЭВМ оперирует величинами, измеряемыми в дискретные моменты времени, целесообразно перейтик дискретным модификациям выражений(25). Тогда выражения для с 1 принимает вид: 1 к+(26)где С, С- моменты съема данных,Ы, К + 1 - подстраиваемое значениепараметра , в моментК+1 кПоскольку параметры и составляющиетоков изменяются только в моментыдискретизации и остаются постояннымина интервале С, +, , выражение(27) К аналогичной форме приводятся уравнения и для остальных параметров:где К ) - номер такта, те. рассматривается значение переменной в момент10времениАлгоритм расчета при реализацииидентификатора 4 на ЭВМ имеет вид:1. Вводят начальные значения параметров о О) = у 10 = Оф г. = 1, 4;Р 01=0, д =1, 2,2, Устанавливают счетчик номерашага дискретизации, т,е, такта К = О.3, Вводят измеренные значения составляющих токов нагрузки в момент :К 1, 1,р К), 1 г(К)ф 1 грк)4. Вводят значения входйых воздействий в моментт.е, величины1/СК); 1/С К); 1/С К)5. С помощью модели, алгоритм работы которой приведен выше, вычисляютзначения составляющих 1,К 1 р К),1 гц.к) 1 гр К)Входной информацией для расчетаявляются значения параметров оК ),, Ы, К), , ГК), Р,К), уК),,уК) и входных воздействий 1/С К)1/СК)1/СК ).6. По формулам (27) и (28) вычисляют значения параметров МК+ 1) 35Ы,К+ 1), Р К+ 1), Рг К+ 11,,Ь+ 1), ,К+ 1) и производятих вывод.7. Задают номер следующего тактаК = К + 1 и переходят к пункту 3.Регулятор 5 работает следующим образом,На выходах регулятора 5 формируются сигналы 1/С" 1/Сг и 1/С, соответствующие значениям 1/С , 1/Сг и 451/С, при которых показатель недокомпенсации (14) принимает минимальноезначение. Выражение (14) в матричномвиде: В регуляторе 5 необходимо подстраивать значения 1/С 1/С г и 1/Стаким образом, чтобы, стартуя с некото 1рого начального значения, они достигли величин, обеспечивающих минимум показателя Р. Для этого необходимо подстраивать вектор 1/С в соответствии с уравнением(1/С) = - -"- в в , (ЗО)й и Р дД д(1/С)Начальные значения можно принять равными нулю, т.е.:1 о, = о, 1 о, = о, 1/с,) = о.с=о=ооо (З 1)Подставив в векторное уравнение (30) выражения (29) и (13) и взяв частные производные, получают следующее уравнение для процесса подстройки компонент вектора 1/С:(1/С) = -2 аВ (1 - 2 аР Я 1. (З 2)йПодставив вг(32) значения матриц В, Г ии взяФ интегралы от правой и левой частей уравнения с учетом начальных условий, получают выражения для величин 1/С, 1/С и 1/С:1- = -2 а(1+ 1 )гй; (ЗЗ)1С " гр- = -2 а 1 1 й.эоРеализация процесса подстройки по формулам (33) осуществляется в регуляторе 5 (фиг.11), основным блоком которого является моделирующее устройство 86. С его помощью, а также посредством сумматора 87, квадраторов 88-90, трехканальных интегратора 91 и усилителя 92 осуществляется формирование сигналов, соответствующих величинам 1/С, 1/Сг и 1/С, которые подают на выходы регулятора 5 и на вторую группу входов моделирующего устройства 86. В соответствии с выражениями (33) усилитель 92 является инвертирующим и имеет коэффициент передачи, равный 2 а по каждому каналу.Регулятор 5 может быть реализован также с помощью ЭВМ. В этом случае целесообразно перейти к дискретным аналогам выражения (33), т.е.1504723- 2 а 12 К 1(с - г); С К+11 СК 2 а(1, ГК 3 + 1 К(г.к+1 - й); (34) С" К+11 СфКЭ СК+13 30 П= 111 001М После формирования 11". переходятк пункту 13.310. Если условие (36) не выполняется переменную цикла увеличиваютна 1: =3.+1,40 11. Если -1 и пили =3ид (и или =2, или 3 сш, топереходят к пункту 7. В противномслучае переходят к пункту 12,12, Формируют код управляющего45 воздействия П= 111,)13. Задают следующий номер анали, зируемой емкости 1 = 1 + 1.14. Если 33, то переходят кпункту 4В противном случае переходят к следующему пункту 15.615. Выводят управляющие сигналыП, Цфи Ц,".ЦАП 8 предназначен для формирования обратных величин емкостей, т.е 11/С, 1/С и 1/С , соответствующихкодам управляющих сигналов О Ц 1и П. ЦАП 8 может быть реализован спомощью ЭВМ. В этом случае величины Алгоритм расчета при реализации идентификатора.5 на ЭВМ имеет видф1. Вводят начальные значения в соответствии с выражениями (31) 1 1 1- -- =- -- = -- -=О.С, 03 С 101 С 012, Устанавливают счетчик номера шага дискретизации К = 03. Вводят значения параметров ";К 1, Р;К 1, ;к, определенные в идентификаторе 4,4. С помощью модели вычисляют значения составляющих 1, К 3, 1,р К 1 1,К 1, 1,рК5. По формулам (34) вычисляют эна 1 1 1чения ----щ т ш тСК + 11 СК + 1С "К + 11и производят их вывод.6, Задают номер следующего такта .К = К + 1 и переходят к пункту 3.АЦП Ь предназначен для формирования кодов управляющих сигналов 01,У, и Пэ, соответствующих величинам1/С , 1/С и 1/С", Он может быть реализован с помощью ЭВМ. В этом случаевычисляют требуемые емкости С, Си С и определяют дискретные значения5емкостей конденсаторных батарей 13,15 и 14, минимально отличающиеся оттребуемых емкостей С 1, С и Сз. В соответствии с найденными дискретнымизначениями емкостей формируют"кодыуправляющих сигналов П, Цф и П",Алгоритм расчета в этом случаеимеет вид:1, Вводят значения+ 11 у1 1определенные,СГК + 1 С,к + 13в регуляторе 5.2. Вычисляют требуемые емкостиС+К + 11; СК + 13; СфК + 13. Задают номер анализируемой емкости= 14. Проверяют условиеСк + 1= 1, 5 С , (35)где С - емкость одной ступени конДенсаторных батарей компенсирующейустановки 3 (при 1 =рассматривается батарея 13, при= 2 - бата, рея 15, при= 3 - батарея 14).5. Если условие (35) выполняется,то формируют код управляющего сигна ла в" нидеП = 0 0О.При 3 = 1 и= 3 количество разрядовсигнала Бравно и, при= 2 - ш,в соответствии с фиг.2. После форми рования переходят к пункту 3Если условие (35) не выполняется,то переходят к пункту 6.6. Устанавливают переменную цикла=1.25 7. Вычисляют величинуЛСК+ 13 =СфК+ 1 - (д+ 1)Сф8, Проверяют условие ВС К+ 1 - С2 3(36)9; Если условие (36) выполняеТся, то формируют код управляющего сигнала в виде27 28 150 Д 72 З Способ регулирования мощности ем костной компенсации в тяговой сети,заключающийся в дискретном изменениигенерируемой установкой продольнопоперечной компенсации внутри межподстанционной зоны реактивной мощности 15 в зависимости от измеренных значенийтоков и напряжений., о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью минимизации потребления реактивной мощности от тяговых подстанций, ограничи вающих межподстанционную зону, и увеличения срока службы компенсирующейиустановки, измеряют активные 1, , 1и реактивные 1 " 1 " составляющиетоков нагрузки смежнйх тяговых под станций, ограничивающих зону, вычисляют коэффициенты передачи и аддитивные составляющие:) С 11 р )дС;1 )с 1;1 )с 1 т уравнений моделирования процесса ком- имеют видпенсации реактивной мощности, которые 11 =-о 1 - о 1 - 1 +а 1и гР "са11 =,1 - А 1 - 1 +а 1 - +УР "Р С 1/С формируют в соответствии с формулой:1/С; = , -,= 1, 2, ,(г. + 1)Сгде г. - количество единиц в коде сигнала НУстройство 10 выработки разрешения функционирует следующим образом.На пороговые устройства 96 и 97 подают сигналы Н и Цг с датчиков 17 и 18 напряжения. На вторые входы этих устройств подают сигнал Б р с источника 11 уставки. На выходе устройства 96 формируют сигнал "1" в случае, если Ц,11 , а на выходе устройства 97 - в случае, если цИ . На пороговое устройство 98 подают сигнал сформирователя 9. На второй вход этого устройства подают сигнал Р Р с источника 12 уставки. На выходе устройства 97 формируют сигнал "1",пресли Р . Р. Сигналы с выходов пороговых устройств подают на входы диэъюнктора 99, на выходе которого получают сигнал "1, если БНили Б с Б , или РР . В против ном случае на выходе дизъюнктора 99 получают сигнал "0". Сигнал на выходе дизъюнктора 99 является командойразрешения К, формируемой на выходеустройства .0 выработки разрешения,Формула и э о б р е т е н и я 1 1 1коэффициент передачи отрицательных обратных связей по активной и реактивной составляющим тока нагрузки 1, первой тяговой подстанции, коэффициент передачи перекрестных обратных связей по составляющим тока 1 ; коэффициент передачи отрицательных обратных связей по активной и реактивной составляющим тока нагрузки 1 2 второй тяговой подстанциидкоэффициент передачи перекрестных обратных связей по составляющим тока 12, составляющие коэффициентов передачи по входным воздействиям 1/С1/Г 1/С,; емкости продольной компенсации;емкость поперечной компенсации; где,(, -ССС 1 ы1 м1 1 - выходные переменные модели;рф 1 ДАХР+Уэ ф 1 Р + ( 1 2 з 1 2 Р с - круговая частота напряжениясети,10 Х - индуктивное сопротивлениеРреактора поперечной компенсации;вычисляют оптимальные величины емкостей компенсации15сС" =-2 а 1 йе 3РсС =Са (1, + 1 )2 йй;о20 С = -2 а12 с 11 ,в обеспечивающие наименьшее значениепоказателя недокомпенсации, формируемого как сумма квадратов реактивныхсоставляющих токов нагрузки смежныхтяговых подстанций, если уровень показателя недокомпенсации в текущиймомент времени превышает допустимыйили уровни напряжения в заданных точках зоны падает ниже допустимого значения, емкости компенсации устанавливаются равными тем заданным дискретным значениям, отклонение которых от оптимальных величин С, С, 35 Сз минимальноИзобретение относится к способамкомпенсации реактивной мощности вэлектрических системах и предназначено для использования в тяговых сетяхс резкопеременными нагрузками, вчастности в межподстанционных зонахэлектрифицированных участков железныхдорог.Цель изобретения - минимизация 10потребления реактивной мощности оттяговых подстанций, ограничивающихмежподстанционную зону, и увеличениесрока службы компенсирующей установки путем оптимизации количества дискретных изменений мощности емкостнойкомпенсации,Способ заключается в том, что помимо контроля напряжения внутри межподстанционной зоны измеряют активные 20и реактивные составляющие токов нагрузки тяговых подстанций, ограничивающих зону. На основе измеренныхзначений токов нагрузки определяюткоэффициенты передачи и аддитивныесоставляющие уравнений моделированияпроцесса компенсации реактивной мощности и вычисляют оптимальные величины емкостей компенсации, обеспечивающие наименьшее значение показателя 30недокомпенсации, Если уровень показателя недокомпенсации в текущий момент времени превышает допустимыйуровень или наинизший уровень напря жения в заданных точках зоны падаетниже допустимого, то емкости компенсации устанавливают равными тем заданным дискретным значениям, отклонение которых от оптимальных величинминимально. 40Показатель недокомпенсации формируется как сумма квадратов реактивных составляющих токов нагрузки двухсмежных тяговых подстанций. Его величина тем больше, чем больше реактивной мощности передается по тяговой сети в межподстанционной зоне,На Фиг.1 изображена функциональнаясхема реализации способа; на фиг,2функциональная схема компенсирующейустановки; на Фиг.3 - схема замещениямежподстанционной зоны; на фиг.4схема моделирующего устройства; нафиг.5 - схема первого матричного преобразователя; на фиг,6 - схема второго матричного преобразователя; наФиг,7 - схема третьего матричногопреобразователя; на фиг,8 - схемаидентификатора; на фиг.9 - схема первого векторного преобразователя; нафиг. 10 - схема второго векторногопреобразователя; на фиг.11 - схемарегулятора; на Фиг.12 - схема формирователя показателя недокомпенсации;на фиг.13 - схема устройства выработки разрешения,Схема реализации способа (фиг,1)содержит две связанные тяговой сетьюсмежные тяговые подстанции 1 и 2, регулируемую компенсирующую установку3, индентификатор 4, регулятор 5,аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 6, управляемый ключ 7, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8,формирователь 9 показателя недокомпенсации, блок 10 выработки разрешения и источники 11 и 12 уставок, причем выходы измерителей активных иреактивных составляющих токов нагрузки, размещенных на тяговых подстанциях 1 и 2, соединены с первой группой входов идентификатора 4 и входамиформирователя 9. Выходы идентификатора 4 соединены с входами регулятора 5, выходы которого через АЦП 6подключены к коммутируемым входамключа 7Выходы ключа 7 соединены суправляющими входами компенсирующейустановки 3 и через ЦАП 8 с второйгруппой входов идентификатора 4. Выход формирователя 9 соединен с тре -тьим входом устройства 10, первый ивторой входы которого подключены квыходам соответственно первого и второго датчиков напряжения, совмещенныхс компенсирующей установкой 3, Устройство 10 снабжено двумя установочными входами, присоединенными к источникам уставок соответственно поминимально допустимому напряжению втяговой сети (11) и по максимальнодопустимому уровню показателя недо- компенсации (12). Выход устройства 10 подключен к управляющему входу ключа .7.Компенсирующая установка (фиг.2) состоит из первой 13 и второй 14 батарей конденсаторов установки продольной компенсации, включенных последовательно в разрез контактной сев : ти, и батареи 15 конденсаторов поперечной компенсации, включенной первым выводом между батареями 13 и 14, а вторым - на землю, Батареи 13 и 14 содержат (и + 1) параллельно соединенных конденсаторов, первые и из которых снабжены управляемыми ключааказ 5260/52 Тираж ИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Ж(ш + 1) параллельна соединенных конденсаторов, первые ш из которых снаб жены управляемыми ключами 16, включенными последовательно с конденса-торами. Управляющие входы ключей 16 присоединены к управляющим входам установки 3. Установка имеет также 10 первый 17 и второй 18 датчики напряжения, входы которых подключены к тяговой сети в месте подключения первой 13 и второй 14 батарей соответственно. 15Схема по фиг3 содержит два источника напряжения Еи Е 1 с подключенными параллельно им активными сопротивлениями г, гсоответственно, три емкости С , С и С , включенные 20 по схеме звезда, два комплекснь 1 х сопротивления 2 и Е и индуктивность Х Вторые выводы емкостей С, и С чены к первым выводам источников Е 1 25и Е соответственно. Второй вывод ем 30 35 40 Второй матричный преобразователь 20 (фиг.б) образуют первый 35, второй 36, третий 37, четвертый 38, пятый 39, шестой 40, седьмой 41 и восьмой 42 умножители, первый 43,.второй 44, третий 45 и четвертый 46,трехвходовые сумматоры, а также первый 47, второй 48, третий 49 и четвер-тый 50 усилители. Первые входы умножителей 35 и 36 подключены к первому входу преобразователя 20, первые входы умножителей 37-40 - к его второму входу, первые входы умножителей 41 и 42 - к его третьему входу, Вторые входы умножителей 35 и 37 присоединены к четвертому входу преобразователя 20 вторые входы умножителей 36.ф входов моделирующего устройства. Первая группа входов преобразователя 19,вторая группа входов преобразователя 55 ми 16, включенными последовательнос конденсаторами. Батарея 15 содержит через сопротивления 2и Еподклюкости С через индуктивность Хподключен к вторым выводам источников Е и ЕМоделирующее устройство (фиг,4) образуют первый 19, второй 20 и третий 21 матричные преобразователи и четырехканальный сумматор 22. Первый преобразователь 19 снабжен двумя группами из четырех входов каждая, преобразователь 20 - двумя группами из трех и четырех входов соответст" венно, преобразователь 21 - двумя группами, содержащими три и два входа соответственно. Каждый из преобразователей 19, 20 и 21 снабжен четырьмя выходами. Первые группы входов преобразователей 21 и 20 соединены междусобой и подключены к первой группе 21 и четвертая группа входов сумматора 22 подключены к второй группе 1 входов моделирующего устройства. Выходы преобразователей 19, 20 и 21 соединены с первой, второй и третьей группами входов сумматора 22 соответственно, выходы последнего подключены к вторым группам входом преобразователя 19 и 20 и выходам моделирующего устройства.Первый матричный преобразователь 19 (фиг,5) содержит первое 23, второе 24, третье 25, четвертое 26, пятое27,шестое 28, седьмое 29 и восьмое 30устройства умножения, первый 31 и второй 32 трехвходовые сумматоры с инвертирующим выходом и первый 33 и второй 34трехвходовые сумматоры с двумя инвертирующими входами. Первые входы умножителей 23 и 24 подключены к первому входу преобразователя 19, первыевходы умножителей 25 и 26 - к еговторому входу, первые, входы умножителей 27 и 28 - к его третьему входу,первые входы умножителей 29 и 30к его четвертому входу. Вторые входыумножителей 23 и 25 и первый входсумматора 32 присоединены к пятомувходу преобразователя 19, вторые входы умножителей 24 и 26 и второй инвертирующий вход сумматора 34 - к егошестому входу, вторые входы умножителей 27 и 29 и второй вход сумматора 3 1 - к его седьмому входу, вторые входы умножителей 28 и 30 и второй инвертирующий вход сумматора 33 -к его восьмому входу. Выходы умножителей 23 и 26 соединены соответственно с первым и третьим входами сумма"тора 31, выходы умножителей 27 и 30 -с первым и третьим входами сумматора,3выходы умножителей 24 и 25 - с первым инвертирующим и неинвертирующимвходами сумматора 33, выходы умножителей 28 и 29 - с первым инвертирующим и неинвертирующим входами сумматора 34. Выходы сумматоров 31-34подключены к выходам преобразователя 19. С первого по четвертый входыпреобразователя 19 составляют первую,с пятага по восьмой - вторую группывходов.,- 150472350 и 38 - к его пятому входу, вторые входы умножителей 39 и 41 - к его шестому входу, вторые входы умножителей 40 и 42 - к его седьмому входу. Входы сумматора 43 соединены с выхо 5 дами умножителей 35, 37 и 39, входы сумматора 44 - с выходами умножителей ЗЬ, 38 и 40, входы сумматора 45 с выходами умножителей 37, 39 и 41, входы сумматора 46 - свыходами умножителей 38, 40 и 42. Выходы сумматоров 43-46 через усилители 47-50 присоединены к выходам преобразователя 20, С первого по третий входы пре образователя 20 составляют первую, с четвертого по седьмой - вторую ,группы входов.Третий матричный преобразователь 21 (фиг.7) содержит первый 51, вто рой 52, третий 53, четвертый 54 умно- жители, первый 55 и второй 56 трех,входовые сумматоры, а также первый 57 и второй 58 усилители. Первый вход умножителя 51 присоединен к первому 25 входу преобразователя 21, первые входы умножителей 52 и 53 - к его второму входу, первый вход умножителя 54 - к его третьему входу. Вторые входы умножителей 51 и 52 подключены к четвертому входу преобразовате,лей 21, вторые входы умножителей 54 и 53 - к его пятому входу. Входы сумматора 55 соединены с выходами умножителей 51-53, входы сумматора 5 Ь с выходами умножителей 53, 52 и 54. Выходы сумматоров 55 и 56 через усилители 57 и 58 соответственно присоединены к первому и третьему выходам преобразователя 21, второй и четвер тый выходы которого подключены к корпусу. С первого по третий входы преобразователя 21 составляют первую, четвертый и пятый - вторую группы входов45Идентификатор 4 (фиг.8) состоит из моделирующего устройства 59, выполненного в соответствии со схемой на фиг.4, четырехканального сумматора 60, первого Ь 1 и второго 62 векторных преобразователей, первого 63 и второго 64 четырехканальных интеграторного и двухканального интегратора Ь 5, причем первая группа входов моделирующего устройства 59 соединена с второй группой входов идентификатора 4, первая группа входов сумматора ЬО - с его первой группой входов, Выходы моделирующего устройства 59 подключены к группе инвертирующихвходов сумматора 60 и второй группевходов первого векторного преобразователя 61, к первой группе входов которого присоединены выходы сумматора 60. Выходы сумматора 60 подключенытакже к первой группе входов преобразователя 62 и входам интегратора 63.Вторая группа выходов преобразователя 62 присоединена к второй группевходов идентификатора 4. Выходы преобразователей 61 и 62 подключены квходам интеграторов 64 и 65 соответственно. Выходы интеграторов 63-65присоединены к выходам идентификатора 4 и второй группе входов моделирующего устройства 56,Первый векторный преобразователь6 1 (фиг.9) содержит первый бб, второй 67, третий 68, четвертый 69, пятый 70, шестой 71, седьмой 72 и восьмой 73 умножители, первый 74 и второй 75 сумматоры с инвертирующим выходом и первый 76 и второй 77 сумматоры с прямым и инвертирующим входами, Первые входы умножителей 66и,68 соединены с первым входом преобразователя Ь 1, первые входы умножителей 67 и 69 - с его вторым входом, первые входы умножителей 70 и72 - с его третьим входом, первыевходы умножителей 71 и 73 - с егочетвертым входом, Вторые входы умножителей Ьб и 67 подключены к пятомувходу преобразователя 61, вторые входы умножителей 68 и 69 - к его шестому входу, вторые входы умножите-,лей 70 и 71 - к его седьмому входу,вторые входы умножителей 72 и 73 -к его восьмому входу. Входы сумматора 74 присоединены к выходам умножителей бб и 69, входы сумматора 75 -к выходам умножителей 70 и 73. Выходумножителя Ь 7 подключен к неинвертирующему входу сумматора 76, к инвертирующему входу которого присоединенвыход умножителя 68. Выход умножителя 71 подключен к неинвертирующемувходу сумматора 77, к инвертирующемувходу которого присоединен выход умножителя 72, Выходы сумматоров 74-77соединены с выходами преобразователя 61. С первого по четвертый входыпреобразователя 61 составляют первуюс пятого по восьмой - вторую группывходовВторой векторный преобразовательЬ 2 (фиг.10) образуют первый 78 и вто 1504723 1 ОФормирователь 9 (фиг.12) состоит. из первого 93 и второго 94 квадраторов, сумматора 95, причем входы формирователя 9 подключены к входам квадраторов 93 и 94, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 95, выход 55 рой 79 сумматоры, первый 80, второй 81, третий 82 и четвертый 83 умножители, а также третий 84 и четвертый 85 сумматоры. Первые входы умножителей 80 и 81 присоединены к первому входу преобразователя 62, первые входы умножителей 82 и 83 - к его второму входу. Третий вход преобразователя 62 соединен с первым входом сум матора 78, второй вход которого параллельно с первым входом сумматора 79 подключен к четвертому входу преобразователя 62, Пятый вход преобразователя 62 соединен - с вторым входом сумматора.79. Четвертый вход преобразователя 62 присоединен к вторым входам умножителей 81 и 82. Вторые входы умножителей 80 и 83 подключены к выходам сумматоров 78 и 79. Выходы умножителей 80 и 82 соединены с первым и вторым входами сумматора 84, выходы умножителей 81 и 83 - с первым и вторым входами сумматора 85, Выходы сумматоров 84 и 85 присоедине ны соответственно к первому и второму выходам преобразователя 62. Первый и второй входы преобразователя 62 составляют первую, с третьего по пятый - вторую группы входов. 30Регулятор 5 (фиг.11) содержит моделирующее устройство 86, выполненное в соответствии со схемой на фиг.4, сумматор 87, первый 88, второй 89 и третий 90 квадраторы, трехканальный интегратор 91 и трехканальный уси 35 литель 92. Входы регулятора 5 подключены к второй группе входов моделирующего устройства 86, первая группа входов которого соединена с выходами регулятора 5 и усилителя 92. Второй и четвертый выходы моделирующего устройства 86 присоединены к первому и второму входам сумматора 87, а также через квадраторы 88 и 90 - к первому и третьему входам интегратора45 91. Выход сумматора 87 через квадратор 89 соединен с вторым входом интегратора 91, выходы которого подключе ны к соответствующим входам усилителя 92.50 которого подключен к выходу формирователя 9.Устройство 10 (фиг,13) содержит первое 96, второе 97 и третье 98 пороговые устройства и трехвходовый дизъюнктор 99, снабженный двумя инверсными и прямым входами, причем первые входы пороговых устройств 96-98 соединены с первым, вторым, третьим входами устройства 10, вторые входы пороговых устройств 96 и 97 соединены между собой и подключены к первому установочному входу устройства 10, к второму установочному входу которого присоединен второй вход порогового устройства 98. Выходы пороговых устройств 96 и 97 подключены соответственно к первому и второму инверсным входам дизъюнктора 99, к прямому входу которого присоединен выход порогового устройства 98. Выход дизъюнктора 99 соединен с выходом устройства 10.Регулирование мощности емкостной компенсации по предлагаемому способу осуществляют путем варьирования емкостей конденсаторных батарей 13-15 компенсирующей установки 3 (фиг.2). Варьирование емкостей С , С и С конденсаторных батарей 13-15 осуществляют посредством управляющих воздействий Б, П и Бз соответственно, которые управляют замыканием ключейте. К К, КМаксимальные емкости достигаются при замыкании всех ключей, Для уменьшения емкостей С С, С конденсаторных батарей 13, 15 и 14 последовательно размыкают ключи К, К, К соответственно начиная с последнего замкнутого, Сигналы управления Б,представляют собой п-разрядные цифровые коды в соответствии с и ступенями конденсаторных батарей. Замкнутому состоянию ключей К, К соотг 3 ветствуют знаки 1 в 1-х разрядах сигналов Б, и Б з соответственно, разомкнутому состоянию этих ключей - знаки "0", Сигнал П представляет собой ш-разрядный цифровой код в соответствии с ш ступенями кондЕнсаторных батарей 15. Для замыкания первых 1 ключей Кв код сигнала Ь Формируют в виде 1 ООО .3 3В результате варьирования емкостей компенсирующей установки изменяются активные и реактивные составляющие1504723 12 напряжения тяговых подстанций 1 и 2соответственно С , С 1, С - емкостиконденсаторных батарей компенсирующейустановки 3 в соответствии с фиг,2, 5Х р - индуктивное сопротивление реактора компенсирующей установки. Участок межподстанционной зоны между подстанцией 1 и компенсирующей установкой 3 представлен на схеме в видеГ-образного четырехполюсника, состоящего из активного сопротивления ги комплексного Е . Участок между подстанцией 2 и установкой 3 представленв виде Г-образного четырехполюсника,состоящего из активного сопротивления г з и комплексного 2 .Уравнения для контурных токов схемы замещения имеют видг 1 э 1 - 1 э = Е,; (1)(5)3 1 г фЕтэ = э4эПоскольку отклонение фаз контурных З 5токов отсчитываются относительно напряжений подстанций Е, и Е, допустим,что начальные фазы напряжений Е, иlХ; = эг.1Х= 1 тп 7)1 а токов нагрузки тяговых подстанций,следовательно, и потребляемая от нихреактивная мощность.Для осуществления предложенногоспособа регулирования необходима математическая модель регулируемогопроцесса. Модель реализуется в моделирующем устройстве, на вход которогоподаются сигналы, соответствующиеобратным величинам емкостей ССи С , т.е. 1/С 1/С , 1/С , а навыходе формируются сйгналы, соответствующие токам нагрузки тяговых подстанций,Для синтеза модели регулируемогопроцесса необходима схема замещениямежподстанциоиной зоны (МПЗ) тяговойсети (фиг.3). На схеме источники напряжения Е, и Гобозначают синфазные 1лгг1 згде р В - действительные числа,Р 1 Уявляющиеся параметрами модели, то выражения (5) и (6) принимают вид:эз=э + Р (7) э = эт+ Р(8) Выражения (7) и (8) подставляют в уравнения (2) и (3) и представляют все комплексные величины в алгебраи,ческой форме:+ Х р = О.Полученные уравнения приводят кследующему виду:1 а г 1 Р 12 а251 1 1+а 1 - +а(1 +1 ) -3Р 2 Р С Уравнения (11) представляют собойматематическую модель регулируемогопроцесса, в которой величины 1/С 4,1/С , 1/С, являются входными величивыходными. Величинаявляется известным параметром модели, а Ыф РР 2у14 неизвестные параметры, поскольку они зависятот величин г, г, г, г, Х, Хзначения которых неизвестны. При этомв соответствии с уравнениями (11)Ы - коэффициент передачи отрицательных обратных связей по составляющим1, , 1, 1 Ы 2 - коэффициент передачиперекрестных обратных связей по составляющим тока 1; Ы - коэффициентпередачи отрицательных обратных связей по составляющим 12, 12коэффициент передачи перекрестныхобратных связей по составляющим тока12;Р 2 - составляющие коэффициентов передачи по входным воздействиям 1/С, /С 1/С Уравнения (11) можно представитьв матричной форме:,1 = С 1+ А(1)Ы+ ЛВ(1) - + ЛВ(1/С)уЗ+ (12)1Сили1 11 = С 1+ А(1) с+ АВ(1)- + АГ(р) - + р, (13)где 1 = И 1 11 1 11 - 4-мерныйвектор токов1/С = 1/С 1/С 1/С Ц - 3-мерный век 3тор входныхвеличин 11/С, + 1/С, 1/СО О1/С, 1/С + 1/г. - матрица размерности4 х 2; 5 Р д+р О О О О О Р+ Рт О О О р(ъ):- матрица размерности 4 х 3. 10 Моделирующее устройство с помощью ;четырехканального сумматора 22 и мат-ричных преобразователей 19-21 реали ,зует уравнения (11). На первую группу 15 входов моделирующего устройства подают сигналы, соответствующие величинам 1/С, 1/С 1/С , на вторую - сигналы, соответствующие величинамсР/5у ,1 с 20 выхода идентификатора, На входе моделирующего устройства получают сигналы, соответствующие составляющим 1, 11 р1 2 а 1 тр токов нагрузки тяговых подстанций 1 и 2. 25Модель(11) может быть реализована также с помощью цифровых устройств, в частности, мини- или микроЭВМ. Ал, горитм расчета в этом случае основан , на решении системы уравнений (11) от носительно составляющих токов посредством метода итерации, Алгоритм имеет следующий вид:1. Вводят значения параметров с("тзР Рт )"1"т э Уф 352. Вводят значения входных величин 1/С , 1/С , 1/С3. Задают начальные приближенияфсоставляющих токов нагрузки 1 1 р,о1 а 112 . Можно принять их,равными 404, Устанавливают счетчик номера итерации 2. = О.5. В соответствии с уравнениями(11) производят расчет (+1)-х при ближений составляющих токов, В матричном виде формула для расчета имеет вид: 11" = С 1 + А(1) о(+ аВ(1 )- ++ а 0(1/С) р +С50где 1 ", 1 - приближения: вектора 1.6. Проверяют условие окончания итерационного процесса, которое имеет вид;где : - величина, определяющая точность расчета. Величинузадают равной среднейпогрешности измерения составляющихтоков нагрузки подстанций 1 и 2.Если условие выполнено, переходятк пункту 8, в противном случае - кпункту 7,7. Задают 2. =+ 1 и переходят кпункту 5.Вывод значений 1а р2 а тРРасчеты на ЭВМ показали, чтовследствие линейности уравнений (11),при реальных значениях параметров ивходных воздействий всегда обеспечивается сходимость данного алгоритма.Способ реализуется следующим образом.Сигналы 11 1 12 а 12 Р соотмветствующие измеряемым значениям составляющих 1, 1 , 12 а, 1 тр токовнагрузки тяговых подстанций 1 и 2подают на первую группу входов идентификатора 4, на вторую группу - сигналы текущего значения 1/С. На выходеего формируют сигналы, соответствующие параметрам Ыа1 . Сигналы с выхрда идентификатора 4 подают на входы регулятора 5, На выходе регулятора 5 получают сигналы, соответствующие значениям компонент вектора 1/С,при которых показатель недокомпенсации принимает минимальное значение.Показатель недокомпенсации формируютпо формуле(14)Показатель недокомпенсации показывает сколько реактивной мощности потребляется от тяговых подстанций 1и 2, т,е. недокомпенсировано. Показатель недокомпенсации должен удовлетворять следующим требованиям:-обращаться в нуль, когда реактивная мощность от подстанций не потребляется,-увеличиваться и при перекомпенсации, поскольку переток реактивноймощности от компенсирующей установкик тяговым подстанциям также приводит к потерям электроэнергии.Показатель (14) этим требованиямудовлетворяет, Если реактивная мощность от подстанций не потребляется,то реактивные составляющие 1, , 1 ттоков нагрузки равны нулю и в соответствии с (14), показатель Р ц обращается в нуль. С ростом потребленияреактивной мощности реактивные составляющие 1,р, 1 р увеличиваются, а следовательно, увеличивается и показатель недокомпенсации Р . Переком-ие5 пенсация приводит также к увеличению Р, поскольку в соответствии с (14) он не зависит от знаков составляющих 1 рСигналы 1/С , 1/С , 1/С с выходов 0регулятора 5 подают на входы,АЦП 6,на выходах которого получают в цифровой форме сигналы управления Ц,Ц и Уз, соответствующие значениям1/С 1/С , 1/С . Сигналы П, 13 и 15Б подают на коммутируемые входы управляемого ключа 7. Если последнийзамкнут, то сигналы управления черезуправляемый ключ 7 поступают на ключи 16 компенсирующей установки 3 и 20вызывают их соответствующее переключение. Сигналы Б, 13 и Бз с выходовуправляемого ключа 7 через ЦАП 8 подают также на вторую группу входовидентификатора 4. ПАП 8 предназначендля формирования сигналов 1/С, 1/Си 1/С , соответствующих цифровым кодам сигналов управления Б , Би У1 фполучаемых на выходах управляемогоключа 7. Если управляемый ключ 7 30разомкнут, то сигналы. У,", Б: и Уф непередают на ключи 16 компенсирующейустановки 3 и они не переключаются.Замыканием управляемого ключа 7уйравляют с помощью сигнала разрешения К, который подают на управляющийвход ключа 7,. Сигнал разрешения формируют следующим образом,На входы формирователя 9 показателя недокомпенсации подают сигналы,соответствующие значениям составляюЩих 11 р и на его Выходе получают1 рсигнал, соответствующий текущему значению показателя недокомпенсации Р. 45Полученный сигнал подают на третийвход устройства 10 выработки разрешения, на первый и второй входы которого подают сигналы Н , и ,Б ,соответствующие величинам напряженияв тяговой сети соответственно справаи слева от компенсирующей установки3. На первый и второй установочныевходы устройства 10 выработки разрешения подают сигналы, соответствующие 55 и максимально допустимому уровню показателя недокомпенсации, и минимально допустимому уровню напряжения в тяговой сети. На выходе устройства 10 получают сигнал разрешения К в случае, если хотя бы один из сигналов Б и 0 окажется меньше сиГнала, подаваемого на первый установочный вход устройства 1 О, или если сигнал, подаваемый на третий вход этого устройства, окажется больше сигнала на его втором установочном входе.При наличии сигнала разрешения К управляемый ключ 7 замыкается, при отсутствии - размыкается. Таким образом, управляющие сигналы Б, 0 и У подают на ключи 16 компенсирующей установки 3, если текущее значение показателя недокомпенсации Рпревышает предельный уровень или напряжение в тяговой сети, хотя в одной из двух контролируемых точек падает ниже минимально допустимого. В противном случае управляющие сигналы не поступают на ключи 16 компенсирующей установки 3 и они не переключаются.Таким образом, с помощью управляемого ключа 7, формирователя 9 показателя недокомпенсации, устройства 10 выработки разрешения минимизируется количество переключений коммутирующих аппаратов компенсирующей установки путем ограничения поступающих на них управляющих воздействий, В результате .исключаются малоэффективные переключения коммутирующих аппаратов компенсирующей установки.1.Идентификатор 4 работает следующим образом.На выходах идентификатора 4 формируют сигналы, соответствующие значениям неизвестных параметров , р идля модели (11) регулируемого процесса. Значения параметров должны быть таковы, чтобы выходные переменные модели 1, 1 , 1 и 1 имели минимальное отклонение от измеряемых выходных переменных регулируемогоц й процесса, т,е. от величин 1, 1ц1 а р В 1 и 1 , при одинаковых значениях1 авходных переменных 1/С, 1/С и 1/С и для модели, и для процесса, Степень отклонения выходных переменных модели и процесса. оценивают функцией ошибки вида: