Устройство для моделирования городских электрических сетей

(51) М, Кл. С 066 7/62 22) Заявлено 28 с присоединением заявк сударственныи комитет вета Министров СССР(23) Приорит убликовано 30.05.77 та опубликова 1 гпя о 81,314(088,8) елам изобретений и открытий летень Ъе 1 сачня 27 06 77(72) Авторы изобретен Аракелян М. Вирабян, Л. В, Егиазарян, Д. С, Мелконяни Р, Г, Мкртчянизированное проектно-изыскательское, научноконструкторское отделение Ордена Октябрьскойго государственного проектно-изыскательского иательского института энергетических системрических сетей Энергосетьпроект) Заявитель Армянскоеисследовател Революции внаучноспециа ское и есоюзн сследов и элек 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРОДС ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 2 первын вь гхо чогнчес ВЫХОДОМ с первым вхо ОГО ВТОРЫМ В ока управле устройство -точность 1 оВходу нервы н треты 11 ход СВЯЗ 2 НН Такое ВЫСОК 01дели блока упра тока с чет сети, причем соединен с лення, а выпнднкаторов, Всртым выхоход мокогоблокадом бходомння 2 акже х 2112 ктернзустся неИзобретение относится к области электрического моделирования и предназначается для определения конфигурации разомкнутых городских электрических сетей, обеспечивающих необходимое качество напряжения и минимум потерь активной мощности.Известно устройство для моделирования городских электрических сетей, производящее выбор разрезов сети, основанный па алгоритме минимального тока ветви, при котором по очередно, образуя независимые контуры, в каждом из них разрезается ветвь с минимальным током по сравнению с токами других ветвей этого контура 1.Однако известное устройство отличается не достаточной точностью.Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому является устройство для моделирования городских электрических сетей, содержащее модель сети, блок контроля 20 загруженности линий, логический блок, блок индикаторов, блок управления и модель нагрузок, вход которой соединен с первым выходом блока управления, первый выход - с входом модели сети, а второй выход - с пер вым входом блока контроля загруженности линий, к второму входу которого подключен второй выход блока управления, а к третьему 1 дсль изобретения - повышение точности 51 оделировання.Это достигается тем, что в устройство введсн блок "01 гт 110 ля качсстВ 2 напряжения, перВый Вход которогО сосдннсн с п 51 тым Выходом блока управления, второй вход - с третьим выходом модели нагрузок, третий вход - с вторь 1 м выходом модели сстн, причем выход блока контроля загрукснностн линий, третий Выход модели сстн и выход блока контроля качества напряжения подключены к второму Входу логического блока.На фпг. 1 представлена блок-схема устройства: на фнг. 2 - структурная схема однотипной я:1 ейкн 1 оделн сстп; на 21 нг. 3 - блоксхема логического блока; на фпг. 4 - блоксхех 12 блока контроля загр же;н 10 сти линий; на фиг. о - блок-схема блока контроля ка 1 ества напряжения.Устройство для моделирования городскихэлектрических сетей содержит блок 1 управления, модели нагрузок 2 и сети 3, логический блок 4, блок 5 контроля загруженности линий, блок 6 контроля качества напряжения и блок 7 индикаторов. В зависимости от режима работы устройства, входы логического блока 4 подключаются: к выходам аналоговой модели 3 сети - при выборе оптимальных разрезов, к выходам блока 5 - при контроле загрукенности линий или к выходам блока 6 - при контроле качества напряжения, Блок осуществляет питание всего устройства и управление его блоками согласно заложенной программе.Модель 2 нагрузок содержит источникиЭДС с дискретными номиналами, выходы которых могут быть подключены к высокоомцым резисторам 8 (см. фиг. 2), вторыми концами подсоединенным к ячейкам 9 аналоговой модели 3 сети. Модель 2 нагрузок осуществляет также питание блоков 5 и 6, питание модели нагрузок обеспечивается от блока 1 управления.Аналоговая модель 3 сети состоит из моделей питающей и распределительной сетей.Каждая из них представляет собой наборное поле, на котором набираются однотипные ячейки 9 для моделирования питающих и распределительных пунктов трансформаторных и заводских подстанций с отходяв;ими от них кабельными и воздушными линиями, Набор модели питающей и распределительной сетей осуществляется путем электрических соединений указанных ячек в соответствии с топологией реальной сети.Однотипная ячейка 9 модели сети (фиг. 2) собирается на лицевой панели, Ячейка снабжена контактным кольцом 10, являющимся моделью электрического узла сети. Контактное кольцо 10 соединяется с гнездом 11, предназначенным для измерения напряжения узла, и с пятью зажимами 12, предусмотренными для соединений данной ячейки с другими, кроме того, - с высокоомным резистором 8 модели 2 нагрузок, а при необходимости служит и для взаимного соединения моделей питающей и распределительной сетей. Ячейка имеет две пары гнезд 13, которые выполняют роль разъединителей (выключателей) линий при моделировании трансформаторных и заводских подстанций или межсекционных разьединителей (выключателей) при наличии многосекционцых шин при моделировании распределительных пунктов. Включение линий или секций осуществляется замыканием пары гнезд 13. Эти же гнезда служат для пропускания тока данной линии через блок 4. В ячейке могут быть размещены резисторы 14 для моделирования линий электропередачи, При этом каждый резистор (модель одной линии) подсоединяется одним концом к контактному кольцу 10, а другим - к гнезду пары 13. Другое гнездо этой пары соединяется с ближайшим зажимом 15, предназначенным для соединений соседних ячеек с закимами 12,Все элементы ячейки, кроме элемента 14, выходят на лицевую ее сторону. Электрическиесоединения между зажимами 12, 15, контактным кольцом 10 и гнездами 11 и 13 осуществляются внутри ячейки (и не виднь 1 с лицевойстороны), закорачивание же гнезд 13, такжекак и соединения между ячейками - с лицевой стороны,Логический блок 4 (фиг. 3) состоит извходного трансформатора 16 с двумя входами и одним выходом, предварительного усилителя 17 переменного тока, фазочувствительного выпрямительцого усилителя 18, поляризованного реле 19. Один вход трансформатора 16 соединен с измерительной вилкой 20,другой - с измерительной вилкой 21, в корпус которой вмонтирован индикатор 22. Выход трансформатора 16 подключается к входуполяризованного реле 19 через усилители 17ц 18. Выход реле 19 подается на блок 7 индикаторов и па индикатор 22, дублирующийсоответствующее показание индикатора блока7. Питание усилителей 17 и 18 осуществляется от блока 1 управления. В режиме выбораразрезов вилки 20 и 21 вводятся в гнезда 13ячеек модели сети, при контроле токов линийэти вилки подключаются к выходам блока 5,а при контроле напряжений узлов - к выхоЗО дам блока 6.Блок 5 контроля загруженности линий(фиг. 4) включает в себя источники 23 контрольных токов, коммутационные панели 24набора линий па контроль по допустимым знаЗ 5 чепиям токов загруженности и блок 25 автоматического опроса линий. Панели 24 соединены с источниками 23 контрольных токов,питаемых от модели нагрузок. С помощьюпанели 24 обеспечивается набор соответству 40 ющих связей модели сети с блоком 25 автоматического опроса линий, а также соответствующих связей между источниками контрольных токов и блоком 25. К выходам блока автоматического опроса линий подключены из 45 мерительпые вилки 20 и 21 логического блока4, Сигнализация перегруженных линий производится блоком 7 индикаторов. Питание и управление блока 5 контроля загруженности линий осуществляется от блока 1 управления.50 Блок 6 контроля качества напряжения(фиг, 5) состоит из блока 26 установки предела отклонения напряжения, панели 27 набора узлов, подлежащих контролю, блока 28опроса и усилителя 29 мощности. Блок 2655 установки предела отклонения напряженияпитается от модели нагрузок. Панелью 27осуществляется связь узловых точек моделисети, подлежащих контролю на допустимоеотклонение напряжения, с блоком 28. Выход60 блока 28 подсоединен на вход усилителя 29,а к выходам усилителя 29 и блока 26 установки предела отклонения напряжения в режимеконтроля качества напряжения включаютсяизмерительные вилки 20 и 21 логического бло.65 ка 4, Индикация номеров узлов, отклонениенапряжения которых выше допустимого, осуществляется блоком 7 индикаторов, питание и управление блока 6 контроля качества напря. жения - от. блока 1 управления.Блок 7 содержит стандартную аппаратуру индикации и обеспечивает индикацию поиска разреза, перегрузки линий и отклонения напряжения от допустимого значения. В зависимости от режима работы устройства (выбор разреза, контроль по току или контроль по напряжению) проводится соответствующая индикация согласно программе блока 1 управления, Блокировка и отключение блока индикации также осуществляется от цепей управления блока 1.На модели сети набирают аналог сети в следующей последовательности. Намечают расположение ячеек моделирования на наборных полях и размещение сопротивлений линий в этих ячейках. Далее осуществляют набор резисторов 14, величины сопротивлений которых пропорциональны сопротивлениям соответствующих линий электропередачи, и соединения внутри ячеек. Подготовленные таким образом ячейки устанавливают на наборных полях модели сети. После этого в соответствии со схемой соединений сети осуществляют электрические соединения отдельных ячеек (путем подлежащей коммутации пар гнезд 13, зажимОВ 12 и 15 (с лицевой стороны ячеек), согласно топологии моделируемой сети, что одновременно отракает мнемоническую схему сети. В модели нагрузок при помощи соединительных проводов соответствующие выходы подключаются через резисторы 8 к контактному кольцу 10, ОоеспечиВая те. самым псобходимыЙ Отбор тока из контактного кольца. При этом к каждому выходу модели нагрзки может быть подсоединецо несколько-резисторов 8.ПО прслварКгсльно составленным спискам узлов ц линий сстц, подлгх:ащцх соответственно контролю по качеству напряжения и доп 1 сти мому 1 Оку заг 1 зузкц, ПРОходи.ыс у 3- лы ц концы липцй с помощью проводов присосдцнлютсл к ицелях 1 и 24. Соглсцо упомяну"ы.с спискам пазц 2 ча:Отся источник:. 23 необходимых Величин токов ц подаютея на панели 24, На этас поиска измерит льцал вилка 21 Вводится в разрез коТура, замыкая сго. Независимо от полокения вилки в гнездах ветви индикатор 22, вмонтированный В ВилкГ, посазываст 112 правлс 11 с тОК 2 В этОЙ ВстВП чтО указыВает паправ;с 1 с;спсмсцспл Вил. ки для нахождсш:л токораздсла. Последующие пере:ещепия В 11 лк: 21 В сООтВстстВИИ с индикацией приводят к переходу Срез токо- раздел, о чем сип:ализпрует цзменеше направления сигнализации в индикаторе 22. Таким образом, определяется узел токораздсла, в одной из примыкающих к нему ветвей которого находится Вилка 21. Затем следует перейти ко второму этапу - цахослепи 0 ветви с минимальным током, для чего в гнезда другой примыкающей к токоразделу ветви вводится вилка 20; При этом индикатор 22 опре 5 10 15 20 25 30 35 -О 45 50 55 60 65 деляет ветвь с минимальным током данного контура, Если этот индикатор показывает в сторону вилки 20, то подлежит размыканию ветвь, в которой расположена вилка 20. В противном случае разрезается ветвь, в которой находится вилка 21. Поиск оптимального места разреза во всех контурах последовательно производят в несколько циклов до такого расположения разрезов, когда перемещение любого из них запрещается логикой устройства.После нахождения оптимального расположения разрезов проверяют загруженность линий сети по допустимым токам. Для этого вилки 20 и 21 вставляют в выход блока 5 контроля загруженности линий и блок 5 запускается от блока 1 управления. Блок 7 осуществляет индикацию перегруженных линий. При наличии перегруженных линий происходят соответствующие перемещения разрезов, после чего снова запускается блок 5 контроля загруженности линий с установкой в блоке 1 управления соответствующей зоны опроса.Выбор послеаварийной эксплуатационной схемы на устройстве проводят следующим образом.На модели сети размыкается поврежденная линия сети. Намечают варианты питания обесточенных в результате аварии нагрузок. Последовательно воспроизводят режим сети для каждого варианта с проверкой качества напряжения интересующих узлов с помощью блока б, После сравнения режимов по напряжению намеченных вариантов выбирают вариант с наименьшими отклонениями напряжения от допустимых значений. Проверяют каче- стВО папряжеп 1 я В следующем порядке: Вилки 20 и 21 вводят в выходы блока 6 контроля качества напряжения, которы запус 1 аетсл От Олока 1 управления для опроса соответствующей зоны. Блок 7 осуществляет ицдцкацшо уз- лОВ, 1.0 пцжепис П 2 пряисеций которых Выходит за пределы установленных операторов отклонений в блоке 26 уста:Овки пре псла отклонения напряжения.10 гпчсскиЙ блок 4 рабОтаст следуОщцс Образом. Токи, посту паощпс посредством Вилок 20 и 21 нз входы тра сформатора 16, создают в его сердечнике противоположные МДС, тем смым цндуццруя ца выходе ЭДС, пропорциональную разности входных токов. Э: а ЭДС ПОСЛЕ Прс;сварцтСЛЬПОГО уСПЛСцця уСПЛПтЕЛЕМ 17 подаетсл на усилитель 18, ксТорьЙ Выдает па управзЯюцуо Обмотку реле 19 сигнал Опрсдсле 1 цой полярности, соотвс Гству ОщЙ 112- пр л,ц:",ю Вс;Ора разности входных токов. В завис:мости ог этой полярцости реле 19 за- ,;ыка, т свой СО гветстВующп 1 КО 1 такт. Г 10- скольку полярность выходного сигнала зави;. ,:. напряжения вектора разности двух токов, поданных ца вход трансформатора 16, то положсн 11 Р онтактОВ указыВает большую из сравниваемых токов. В случае подачи на вход трансформатора одного тока (одной из измерительных Вилок) положение контактов реле указывает направленце вектора этого тока,560240 иг. г,т Фиг.Еоставитель И. ЗаТехред Е, Хмел ини орректор Л. Денискин Редактор И. Грузова ПоднисССР Тираж 815 та Совета Министр й и открытий шская наб., д. 4/5Изд,501 Государственного комите по делам изобретени 13035, Москва, Ж.35, Рау Типография, пр, Сапунова, 2аказ 1379/19ЦНИИП В виду того, что направление сигнала индикатора 22 вилки 21 отражает положение контактов реле 19, изменение положения этой измерительной вилки в данном гнезде поворотом ее на 180 сохраняет индикацию прежнего направления тока объекта, так как с поворотом вилки изменяется как положение стрелок индикации, так и срабатывание освещения этих стрелок,Формула изобретения Устройство для моделирования городских электрических сетей, содержащее модель сети, блок контроля загруженности линий, логический блок, блок индикаторов, блок управления и модель нагрузок, вход которой соединен с первым выходом блока управления, первый выход - с входом модели сети, а второй выход - с первым входом блока контроля загруженности линий, к второму входу которого подключен второй выход блока управления, а к третьему входу - первый выход модели сети, причем первый вход логического блока соединен с третьим выходом блока управления, а выход - с первым входом блока индикаторов, соединенного вторым входом с четвертым входом блока управления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введен блок контроля качества напряжения, первый вход которого соединен с пятым выходом блока управления, 10 второй вход - с третьим выходом модели нагрузок, третий вход - с вторым выходом модели сети, причем выход блока контроля загруженности линий, третий выход модели сети и выход блока контроля качества напряжения 15 подключены к второму входу логического блока.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Опыт проектирования систем электро снабжения городов, Сборник статей. Л., Энергия, 1973, с. 115 - 118.2. Авторское свидетельство СССР368621,кл. 6 066 7/62, 1970 (прототип).