Способ определения параметров электроэнергии сети переменного тока

СООЗ СОЭЕТСжа ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ СПУБЛИХ 170755 9))5 С 01 Р 21/133 ЕНИЯ В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ 1(71) Одесское вбсшее инженерно-морское ,училище им, Ленинского комсомола (72) С,П, Гончарук и Р,Н. Пипченко (53) 621.317.382,016,024(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР Г 1182425, кл. С 01 К 21/06, 1984.Авторское свидетельство СССР Г 1064221, кл, С 01 К 21/06, 1982, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТР 00 ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение может быть использовано в микропроцессорных устройствах и системах судовой и промышленной электроэнергетики для измерения параметров электроэнергии трехфазной трех- проводной сети переменного тока, Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения экспресс-идентификации основных носителей информации в трехфазной трех- проводной сети, путем анализа аналоговой и дискретной составляющих сигналов синусоидальной формыдля этого с помощью преобразователей (ПР) 9-14 преобразуют три линейнбх 11, У , чс напряжения и три фазных Т, 1 , 1 с тока генератора (Г) 13 в дискретные сигналы, отображающие полупериодб их синусоид, Последовательный анализ состояния набора дискретов 1 1 с 1 11 с позволяет определить закон (алгоритм) управления АЦП, на вход которого поступают нормализованные амплитуднбе значения пслных токов фаз и линейных напряжений генератора и, следовательно, последовательность измерения фазнбх токов и линейных напряжени 1 . по Ъ1707559 которым рассчитывают активную, реактивную и полную мощности, а такжефазовый сдвиг и направление потока мощности. Устройство, реализующееспособ, содержит трансформатор напряжения 2, три трансформатора тока 6,Изобретение относится к электроизмеритепьной технике, а именно кустройствам для изиерения электрической мощности, и может быть использовано в микропроцессорных устройствахи системах судовой и промышленнойэлектроэнергетики для измерения параметров электроэнергии трехфазнойтрехпроводной сети переиенного тока.Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения экспресс-идентификации дискретов линейных напряжений трехфазной сети, что обеспечивает одновременное измерение параметров трехпро водной сети за время менее одного периода электрического колебания, атакже возможность мультиплицированкой обработки сигналов с",нусоидальнойформы,На фиг. 1 изображена схема устройства для реапизтции способа определе ния параметров трехфазной сети переменного тока; на Фиг. 2 - диаграммыспособа определения; на Фиг, 3,алгоритм управления процессом измерения параметров электроэнергии трехфазной сети переменного тока,Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит аналого-цифровой преобразователь (ЛЦП) 1,на шесть входов, трехфазный трансФорматор 2 напряжений (ТН), три резистора 3-5 и три трансФорматора 6-8 тока, необходимые для нормальной работы ЛЦП, шесть преобразователей 9-1 М (ПК, где1,6), которые входные напряжения и токи синусоидальной формы преобразуют в сигналы прямоугольной формы (меандр), модуль 15 ввода кодовых сигналов (МВКС), постоянный запоминающий блок (ПЗУ) 16, в котором записана программа, реал зующая предлагаемый сгособ и":ер"ц"я о",ератияньй запоминающий блок (ОКУ) 17, хранящий текущие кодовые сигналы, управляющие работой программы, центральный выцис 7, 8, шестиканальный аналого-циФровойпреобразователь 1, модуль 15 вводакодовых сигналов, оперативный запоминающий блок 17, постоянный запоминающий блок 16, центральный выцислительный блок 18, 3 ил., 1 табл. лительный блок (ЦВУ) 18, АЦП, ЦВУ,ИВКС, ОЗУ и ПЗУ соединены между собойшестнадцатиразрядной виной данных(Фиг, 1).Цель достигается применением мультиппицированной обработки дискретнойи аналоговой информации, содержащейсяв сигналах синусоидапьной формы,Способ основан на системном под"ходе,при котором управление процессомизмерения множества входных величинв соответствии с выбранным критерием25быстродействия осуществляется адаптивно. Алгоритм измерения перестраивается в зависииости от набора состояний цифровых сигналов, характеризующих полупериоды синусоидальных величин,,япя этой цели необходимо с помощ юпреобраэоватлей 9-11 преобразоватьтри линейных Т, 1. и Т 1 снапряжения итри Фазных ТА, Ти Тс тока генератора в дискретные сйгналы, отображаю 35 щие полупериоды их синусоид,Последовательный анализ наборовсостояний входных сигналов дает возиожность определить алгоритм управле"ния АЦП 1, на вход которого поступают40 нормализованные амплитудные значенияполных Фаз и линейных напряжсний генератора (Г) 19.На Фиг, 2 приведены диаграммы, поясняюцие сущность способа определения.45В качестве базовых величин при определении исходного состояния выбираютсялинейные напряжения. Так как систематрехфазная, то число возможных состояний дискретных сигналов, отображаю щих полупериоды синусоидравняетсявести (однознацные наборы 0-0-0 и1-1-1 в симметричной трехфазной сетиневозможны), Возможные наборы состояний лпя последовательности черелования линейных напряжений 11 Г, и Вобозначены С;,= 1,6, пглцг.и порядковый номер состояния совпадают с егорвоицным кодои, т.е, С, - 001 (Оде О, 1.1 С= О, И = 1), С, -010 (11О, Б = 1 Б =- О) и т,д, Каждое сосм р сятояние Определяет единственно возможный по критерию быстродействия алгоритм решения задачи измерения.Если исходное состояние С 4 (нафиг, 2 обознацено линией 1), то ближайшим по времени является измерениебита 11 поэтому программа измеренияьс11 О 11определяет момент перехода Бе из0в "1 Р (линия 2) и записывает ссе вход ное слово, в котором маскируются всебиты кроме ц и 1 . Анализ значенийр Рс Я"этих битов позволяет определить направление мощности генератора, При11 11 11 11этом если 11, переходит из 0 в 1ф Ьси "1"а ток ТА = 0, или 0 переходит изв "0", а Т = 1, то система находитсяАв генераторном режи 1 ле, когда в первом 20случае ТА = 1, а во втором 1 АО, тосистема находится в двигательном режиме,Далее программным путем производит 25ся отсчет единичных вре 11 енных интервалов от линии 2 до моментов ивменения состояния битов ТА и Бес(линии 3и 1 соответственно). Полученные такимобразом цифровые коды позволяют определить значения угла ( и периор Т, 30В данном случае цифровой код интервала линия 2 - линия 3 соответствуетвеличине 90 - , а код интервала лиония 2 - линия 1 - величине 1/6 Т. Этаинформация позволяет определить мочменты измерения амплитудных значениинапряжения 0 и Фазных токов 1 А, 16ьси 1 (по линиям 5 и 6-8 соответстсвенно) следующие орин за другим слинтервалом= 1/6 Т. Момент измерения 40амплитуды тока ТА определяется равенством количества отсчитанных единичных временных интервалов величине1/1 т + (90" Ц)Особенностью программной реагизации предлагаемого метода являетсяадаптация процесса измерения к начальным условиям; состоянию параметровэлектроэнергии на момент ввода информации с; = сси 1 и еремеииоми 50интервалу между моментом ввода С;и нацалом его анализаи = 1,2,3 Ч =. Р.(С, 7; 1, с.) гДе 7;, 7;1 РБ.При этом правило к решает задачуальтернативной оптимизации10к,О(С Ъ С) - э оз.п1 Р76 Б Задача оптимизации в данном слуЧ-Е З-К. - -.ЦЕтг"," а У 1 саэаН 1 ЛИ, К;КУЮЧгс,альтернат 1: у ,", изгде- число таких альтернатив (дляпредлагаемого способа= 6), следует реали;и вать в зависимости от С и С".на ранный момент времени. Эта задацс 1 Решаетсв алгоРитмом Р,по критерию быстродействия О путемч, р 1проверки условии Р (ц 4 0юс сбс- О), Рл(11 сА= О) длЯ опРеделениЯ сос"ТОЯНИЯ С 1. Из НабОРа СЛаСоПО уетаНОВЛЕННОМу СОСтОЛ 1 ялЮ Сальтернативные упр. вления 1; вьорятв алгоритм нужный набор условий длявыполнения процесса обработки информации, а сама архитектура алгоритмапри этом не меняется.0 таблице приведены соответствиянаборов управления 7; цифровым кодамсостслния С = С С линейных набпряжений трехфазной сети,Устройство для осущесталятся предлагаемого способа работает следующимОброс ОМ,После преобразования в трехфаномтрансформаторе 2 напргжений нормализванные значения оА, Ь и Гся поступают на первые три вхора ЛЦП 1, нлрругие три входа через соответству"ющие рез:,сторы 3-5 поступ:ют фаэныетоки 1 1 и 1 . Эти же напряженияА Ь си токи поступают на входы соответствующих преобразователей 9-11, с вы;:о:дов которых сигналы прямоугольноиформы (меандр) поступают на соответствующие входь моруля 15 ввода кодо"вых слов, в котором в зависимости отвеличин линейных напряжений вырабаты"чваются коды, управляющие работои прочграммы измерения электрицеских вели"чин. Программа измерения записана впостоянном запо 1 линающем блоке 16, ауправляюцие коды, обновляемые на каждом цикле измсрениий 1, - в блоке 17,ЛЦП, ИВКС, ОЗУ, ГЗУ и ЦВУ свяэань;между собой шестнадцатиразрядной ши" .ной передачи информации, и представляют собой стандартную микро- илимиииЭБИ,а. Г 1 ч 1СРС ПГ Ч 11 ВЗЕТ .Ь 1 СЛГЕГ Е соаоку 11 ност 11 логич.-ских ; ";,; исл 1; -тельных операций в порядке, предпи7 17075санном алгоритмом управления процессом измерения параметров электроэнергии (фиг. 3), т.е. управляетработой АЦП, ОЗУ и МВКС в соответствии с программой, хранимой в ПЗУ.Программа, реализующая предлагаемый метод мультиплицированной обработки,работает следующим образом (фиг.3).,После команды начального запуска 10програимы (символ 1), поступающей отоператора, иэ блока 17 считываетсякод состояниЙ С ЯС ( о ф е С у который1был записан в начальный момент времени(символ 2), последовательно анализиру ются биты (разряды), задаваемые линейными напряжениями 1, Б и 11 данного кода состояний, и в зависимости отанализа введенного кода производитсязапись управляющего набора Ч соответствующего данному коду С (Ч - С,)(символы 3 и 4),После обновления кода состоянийпараметров электроэнергии в моментвремени (с+1)С" (символ 5) проверяется условие первой смены состоянийлинейного напряжения из набора 11 Ч;(символ 6), и в зависимости от данной проверки опреде".яется режим работы генераторного агрегат (ГА) - символ 7 (двигательный режим/генераторный режим).После этого собственно начинаетсяработа программы: обнуляется начальный счетчик 11 с(символ 8) . 2 35О 2После ввода кода состояния С, (сим 1вол 9) следуют гроверки условий первой смены состояний Фазного тока1, Ч,(символ 10) и второй сменысостояний линейного напряжения 40П 4 Ч; (символ 11), и в зависимостиот данных проверки, а также от режима работы ГА выполнение программыосуществляется либо по генераторнойветви, либо по двигательной Проводит ся регистрация текуцего значения счета И = И (символ 12 или 14), определяется либо угол сдвига ( (символ13), либо величина 1/6 Т, по которойрассчитывается период (частота)изме.ряемого синусоидального колебания,а также кратные величины 1/2 Т, 1/3 Т,1/4 Т (символ 15). Затеи вновь произродится ввод корасостояния парамето"в -лектрпэнергии2С, (символ 16 или 17), проверяетсл1либо условие второй смены состоянияУЧ (символ 18), либо условие первой смены состояния 1,Р л Ч (символ 19), и вновь определяется либо угол сдвига с , но уже в другой программной ветви (символы 21, 23), либо величина 1/6 Т .(Т) 1/2 Т, 1/3 Т, 1/4 Т) (символы 20 и 22),Еосле соответствующих проверок на равенство определенным временным интервалам (символы 24, 26, 28, 30) следуют измерения линейного напряжения 0 (символ 25) и фазных токов Т 1,РИ 1 (символы 27, 29, 31), принарлежацих выбранному набору управления Ч,.1После остановки счета и окончания программы (символы 32 и 33) ЦВУ вычисляет полную Б, активную Р и реактивную 0 мощности по формулам)соответствующего фазного тока и угла сдвига между линейным напряжением и фазным током.Способ определения параметров Электроэнергии трехфазной сети переменного тока может быть реализован в микропроцессорных устройствах и системах управления судовыми электроэнергетическими системами, где в соответствии с,требованиями Регистра СССР не допускаются искажения формы (синусоидальных) напряжений и токов свыше 5 Й.Установлено, что управление процессом измерения множества входных величин в соответствии с выбранными критериями быстродействия осуществляется адаптивно, Алгоритм измерения перестраивают в зависимости от набора состояний цифровых сигналов, характеризующих полупериоры синусоидальных величин, цто расширяет функциональные возможности по сравнению с протоТипом в 3-4 раза и повышает быстродействие в 6 раз,ориула изобретения Способ о редел ния параметров электроэнергии сети перемен го тока, заключающийся в тои, ц 1. нз еряют1 О 1707559 Характеристики набора управления Ч; Е Ч Ч = (П" Т, П.11, П, ПЧ, -1 Фь-ТТТ)Код состояния Си реализуемыйнабор Ч,ПП"11 П-Т 11 П-ТЧ фФФаа еюеТд = О ц: 1 Ц = 1 11 в= 1ИсА= Оц 1 = 0Ь1,=О 1 = 1 с текущее значение тока и напряжения, фиксируют моменг перехода напряжения через нуль, о т л и ц а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения, измерения напряжения производят в каждой из трех фаз при переходе одного из фазных напряжений через нуль, измеряют интервал времени до перехода через нуль соответствующего фазного тока Д до перехода данного линейного напряжения через нуль в момент времени Ьс 5 измеряют значение линейного напряжения и Фазного тока, при переходе ли нейного напряжения через нуль измеряют, интервал времени дс, по измеренным интервалам времени рассчитывают частоту Я = 2/( ДС 1+ Ь. С),. фазовый сдвиг О = СдДс,., амплитуд ное значение линейного напряжения и фазного тока: 01 - П/з 1 п(ЯДс) и 1 = 1/вю(ЯДс), фиксируют переход через нуль тока и напряжения двух25 других аз и с той же задержкой оре-,. мени дс, измеряют мгновенное значе-.вние тока и напряжения соответствующей фазь 1, рассчитывают амплитудные значения соответствующего линейного напряжения и фазного тока и по ним рассчитывают полную Б, активную Р и реактивную Ч мощности:- 1, и 1 - амплитудное и мгновенное знацения тока фазы,соответственно;( - угсл между линейнымнапряжением и фазнымтоком.