Квазізрівноважені вимірювальні канали для установок симетрування навантажень вузлів електричних мереж

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Квазізрівноважені вимірювальні канали для установок симетрування навантажень вузлів електричних мереж

1.ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

електричний навантаження симетрування напруга

Актуальність теми. Забезпечення якості електроенергії на належному рівні - одна з головних задач електроенергетики України. Серед показників якості важливе місце займає рівень несиметрії напруг електричних мереж. Несиметричні режими виникають, головним чином, внаслідок впливу несиметричного навантаження: тягового, електродугових печей та ін.

Несиметрія напруг негативно впливає на роботу електричних мереж, оскільки викликає зниження надійності та економічності роботи споживачів (асинхронних двигунів, систем освітлення, конденсаторних установок, пристроїв автоматики та ін.), призводить до збільшення втрат потужності в лініях електропередавання і трансформаторах та зменшення їх пропускної здатності.

Серед багатьох заходів і засобів зниження несиметрії навантажень важливе місце займає використання симетрувальних установок (СУ): симетрувальних конденсаторних установок, симетрувальних трансформаторів, статичних тиристорних компенсаторів, важливим компонентом яких є система регулювання. Первинною ланкою інформаційно-керуючих систем СУ є вимірювальні канали, що забезпечують отримання інформації про параметри несиметричного режиму.

Завдяки ряду вітчизняних та зарубіжних вчених А.К. Шидловському, І.В. Жежеленку, О.В. Кириленку, В.Г. Кузнєцову, Б.С. Стогнію, В.Є. Андрієв-ському, О.Г. Грибу, Ю.Я. Лямцю, М.Я. Мінцу, А.В. Праховнику, Ю.Л. Саєнку, Є.М. Танкевичу, С.Г. Таранову, В.Н. Чинкову, L. Czarnecki, A. Ferrero відбувся інтенсивний розвиток методів та засобів отримання та попередньої обробки інформації для систем обліку кількості та контролю якості електроенергії, систем релейного захисту та автоматики електричних мереж. Однак особливостям роботи та побудови вимірювальних каналів для СУ було приділено недостатньо уваги. Зокрема, існуючі вимірювальні канали розраховані, як правило, для експлуатації за симетричного та синусоїдного джерела напруг. Використання їх за умов несиметрії та несинусоїдності напруг призводить до похибок вимірювання і, відповідно, помилок симетрування. До того ж, інформація про несиметрію параметрів режиму, отримана з приладів, розроблених відповідно до вимог ГОСТ 13109-97, не забезпечує ефективного керування СУ навантажень вузлів електричних мереж.

Отже, завдання покращення характеристик вимірювальних каналів для СУ, насамперед їх точності й швидкодії, за умов несиметрії та несинусоїдності напруг, є досить актуальним для електроенергетики.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основний зміст роботи складають результати досліджень, які проводились відповідно до наукового напрямку кафедри „Електротехнічні системи електроспоживання та енергетичний менеджмент” Вінницького національного технічного університету (ВНТУ). Дисертаційна робота виконувалася відповідно до „Програми наукових досліджень і розробок Міністерства освіти і науки України за пріоритетними напрямками розвитку науки та техніки” у рамках фінансування держбюджетної науково-дослідної роботи №22Д-275 „Розробка методології (методів, моделей і методик) системного і комплексного вирішення проблеми компенсації реактивних навантажень в електричних мережах споживачів та енергопостачальних компаній”, № державної реєстрації 0105U002427.

Автор брав участь у виконанні вищевказаних робіт як виконавець.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи полягає в покращенні якості електроенергії шляхом підвищення точності і швидкодії отримання та обробки інформації, необхідної для керування установками симетрування напруг і струмів вузлів електричних мереж за умов несиметрії та несинусоїдності напруг джерела.

Для досягнення цієї мети необхідно розв'язати такі завдання:

Проаналізувати існуючі методи та засоби симетрування навантажень вузлів електричних мереж за умов несинусоїдності, а також особливості побудови їх вимірювальних каналів;

Розробити математичні моделі для отримання вимірювальної інформації для установок симетрування навантажень за умов несиметрії та несинусоїдності напруг джерела;

3. Удосконалити структурно-алгоритмічну організацію вимірювальних каналів симетрувальних установок;

4. Проаналізувати похибки вимірювання інформативних параметрів за умов несинусоїдності напруг та струмів;

5. Практично реалізувати та експериментально дослідити вимірювальні канали установок симетрування.

Об'єкт дослідження. Процес симетрування навантажень вузлів електричних мереж за несиметричних та несинусоїдних джерел живлення.

Предмет дослідження. Отримання та обробка вимірювальної інформації, необхідної для керування установками симетрування струмів та напруг.

Методи дослідження. Під час роботи над дисертацією використовувались методи досліджень, які базувалися: на теорії лінійної алгебри - при отриманні аналітичних виразів критеріїв та законів симетрування; на теорії електротехніки - при отриманні математичних моделей керування симетрувальними установками, а також обґрунтуванні методу адаптивного використання спектральних параметрів; на теорії похибок вимірювання - при побудові і аналізі функцій перетворення вимірювального каналу параметрів несиметрії навантажень і аналізі похибок його елементів; на теорії математичної статистики - при проведенні статистичної обробки результатів експериментальних досліджень вимірювального каналу; на методах математичного моделювання - при аналізі помилок симетрування навантажень та напруг з використанням отриманих математичних моделей симетрувальних установок та вимірювальних каналів; на методах фізичного моделювання - при практичній реалізації вимірювального каналу параметрів несиметрії напруг та струмів.

Наукова новизна одержаних результатів і положень, що виносяться на захист, полягає в подальшому розвитку теорії вимірювань параметрів несиметрії навантажень споживачів електроенергії за умов несиметрії та несинусоїдності напруги джерела, розробці нових способів побудови квазізрівноважених вимірювальних каналів установок симетрування навантажень, що забезпечують підвищення точності та швидкодії отримання вимірювальної інформації про параметри несиметрії навантажень та безітераційне симетрування навантажень вузлів електричних мереж.

В роботі отримано такі наукові результати:

1. Вперше запропоновано метод визначення параметрів несиметрії навантажень, оснований на адаптивному, в залежності від характеру об'єкта, використанні спектральних параметрів, що дає можливість підвищення точності визначення параметрів несиметрії резонансних навантажень за умов несинусоїдності.

2. Дістали подальший розвиток математичні моделі керування установками симетрування струмів та напруг, які базуються на використанні відношень комплексних величин і можуть бути покладені в основу побудови квазізрівноважених вимірювальних каналів установок симетрування, що дозволяє реалізувати швидкодіюче безітераційне симетрування за умов несиметрії джерела живлення.

3. Удосконалено квазізрівноважені вимірювальні канали визначення параметрів несиметрії за умов несинусоїдності шляхом використання роздільного інтегрувального перетворення миттєвих напруг у відносні комплексні величини, які характеризують несиметрію напруг і струмів, що забезпечує підвищення точності та швидкодії симетрування навантажень.

Практичне значення одержаних результатів роботи полягає, насамперед, у можливості їх використання під час створення вимірювальних каналів установок симетрування навантажень споживачів електроенергії, що живляться від несиметричного джерела і експлуатуються за умов несинусоїдності.

На основі наукових положень створено:

вимірювальний канал визначення параметрів несиметрії напруг та струмів;

фазочутливі інтегрувальні цифрові вимірювальні перетворювачі складових напруг (струмів) прямої та зворотної послідовностей, принцип дії яких оснований на інтегрувальному перетворенні миттєвих напруг, що забезпечує більшу швидкодію (до одного періода напруги живлення) порівняно з іншими вимірювальними пристроями параметрів несиметрії напруг та струмів. При цьому похибка вимірювання не перевищує 0,5 %.

Одержані наукові результати впроваджено в ВАТ „Вінніфрут” (м. Калинівка Вінницької області). Результати роботи також використовуються у ВНТУ на кафедрі “Електротехнічні системи електроспоживання та енергетичний менеджмент” для підготовки фахівців за спеціальністю 7.090603 “Електротехнічні системи електроспоживання”.

Особистий внесок здобувача. Усі наукові положення та результати дисертаційної роботи, що виносяться на захист, отримано здобувачем самостійно. Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих в співавторстві такий: [1] - виконано математичне моделювання симетрування навантаження на основі розкладу струмів та напруг на ортогональні складові; [2] - досліджено структурні схеми зрівноважувальних вимірювальних каналів отримання інформації про різницю пульсуючих потужностей; [3] - запропоновано алгоритм вимірювання параметрів резонансного навантаження; [4] - запропоновано математичну модель керування симетрувальним трансформатором, яка вказує на особливості побудови вимірювальних каналів його інформаційно-керуючої системи; [5] - проаналізовано алгоритми пофазового регулювання симетрувальним трансформатором; [6] - проведено аналіз похибок швидкодіючих вимірювальних каналів параметрів несиметрії навантажень за умов несинусоїдності; [7] - розроблено алгоритм цифрової обробки інформації вимірювального каналу симетрувального трансформатора; [8] - проаналізовано залежності втрат потужності в лінії електропередавання від коефіцієнта зворотної складової напруги; [9] - запропоновано математичну модель вимірювального каналу симетрувальної установки за умов значних втрат реактивної потужності в лініях і трансформаторах та обґрунтовано інформативні параметри, що необхідно вимірювати для забезпечення симетрування; [10] - досліджено структурні схеми вимірювальних каналів прямого перетворення, призначених для отримання інформації про різницю пульсуючих потужностей; [11] - вдосконалено структурну схему вимірювального каналу для компенсаційних установок симетрування різкозмінних навантажень; [12] - обґрунтовано критерії пофазового регулювання для здійснення симетрування напруги вузла електричної мережі, на основі яких отримано інформативні параметри, що необхідно вимірювати для здійснення регулювання.

Апробація результатів дисертації. Викладені в дисертації результати досліджень були апробовані на шістьох наукових конференціях: 7-ій та 8-ій Міжнародних науково-технічних конференціях “Контроль і управління в складних системах КУСС-2003 та КУСС-2005” (м. Вінниця, 2003, 2005 рр.), Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів і молодих наукових співробітників „Електротехніка і електромеханіка” (м. Миколаїв, Національний університет кораблебудування, 2004 р.), Міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України” (м. Харків, 2005 р.), Міжнародній науково-технічній конференції „Підвищення рівня ефективності енергоспоживання в електротехнічних пристроях та системах” (м. Луцьк, 2006 р.), Міжнародній конференції з автоматичного управління “Автоматика-2006” (м. Вінниця, 2006 р.).

Публікації. Результати дисертації опубліковано в 7 статтях в провідних наукових фахових виданнях, що входять до переліку ВАК України, 5 статтях в науково-технічних журналах і збірниках праць науково-технічних конференцій.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 5 розділів, додатків і списку використаних джерел, загальний обсяг дисертації 183 сторінки, з яких основний зміст викладений на 128 сторінках друкованого тексту, містить 54 рисунки, 12 таблиць. Додатки містять результати експериментальних досліджень, методику метрологічної атестації та акти впровадження результатів роботи. Список використаних джерел складається з 111 найменувань.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Вказано мету та задачі дослідження. Сформульовано наукову новизну та положення, що виносяться на захист. Розглянуто практичне значення та впровадження одержаних результатів. Наведено дані про особистий внесок здобувача, апробацію роботи і публікації.

У першому розділі проаналізовано негативний вплив несиметрії та несинусоїдності струмів і напруг на споживачів електроенергії, а також засоби зменшення цього впливу; проведено аналіз інформативних параметрів установок симетрування навантажень (комплексних струмів, напруг, провідностей, потужностей навантажень, а також коефіцієнтів зворотної та нульової послідовностей струмів і напруг), методів і засобів їх вимірювання.

Проведене математичне моделювання показало, що застосування компенсаційних СУ за істотної несиметрії напруги джерела призводить до значних втрат потужності в елементах електропередавання (лініях і трансформаторах) [8], тому доцільним є додаткове симетрування напруг з використанням симетрувальних трансформаторів.

Проаналізовано методи визначення комплексних напруг та струмів прямої, зворотної та нульової послідовностей шляхом вимірювання миттєвих значень фазних напруг (струмів) в певні моменти часу; метод вимірювання напруг (струмів) прямої та зворотної послідовностей з використанням зрівноважувальної кореляційної обробки; метод інтегрувального перетворення. Показано, що за умов несинусоїдності переважна частина описаних методів за безпосереднього їх застосування призводить до значних похибок.

Отже, виникає необхідність розроблення нових методів і алгоритмів вимірювання комплексних інформативних параметрів симетрувальних установок за умов несиметрії та несинусоїдності напруги живлення.

У другому розділі на основі аналізу виразів для напруги та струму зворотної послідовності в вузлі навантаження, обґрунтовано критерії та особливості симетрування навантажень за несиметрії напруги живлення.

У разі застосування компенсаційних СУ за несиметричного джерела напруги для забезпечення умов де , - задане та допустиме значення відповідно струму зворотної послідовності та коефіцієнта зворотної послідовності напруги у вузлі навантаження, запропоновано критерій де k - дійсний коефіцієнт, значення якого задається в залежності від рівня несиметрії напруг до і після регулювання; - напруги відповідно прямої та зворотної послідовностей джерела; - комплексний опір лінії електропередавання; - комплексні провідності прямої та зворотної послідовності навантаження, тут - комплексні провідності фаз навантаження, - оператор повороту трифазної системи.

Значення коефіцієнта k вибирають з дотриманням умов (1) в діапазоні від нуля до одиниці. Із збільшенням коефіцієнта k напруга зворотної послідовності лінійно зменшується, а струм зворотної послідовності лінійно зростає.

Побудовано математичну модель, яка описує зв'язок між напругами на первинній та вторинній обмотках симетрувального трансформатора із схемою з'єднання обмоток [4, 5], де - комплексні коефіцієнти передавання трансформатора з пофазовим регулюванням напруги, тут k_A, k_B, k_C - коефіцієнти передавання фаз трансформатора; - комплексні лінійні струми прямої та зворотної послідовностей на стороні високої напруги симетрувального трансформатора; - комплексний фазний струм нульової послідовності в первинній обмотці трансформатора із схемою з'єднання в „трикутник”; - комплексний опір системи електропередавання (лінії і трансформатора), тут ( - опір короткого замикання трансформатора).

На основі (4) отримано критерії симетрування напруг [12], де - параметри пофазового регулювання, які необхідно встановити для компенсації напруг відповідно зворотної та нульової послідовностей; - відношення комплексних напруг, які необхідно виміряти на стороні низької напруги симетрувального трансформатора; - параметри пофазового регулювання, які були встановлені на момент вимірювання.

Для реалізації критерію (2) отримано алгоритм пофазового керування компенсаційною СУ, тут ; , тут g₁₁₌Re, а tgц_вх - задане значення коефіцієнта реактивної потужності; - відповідно дійсна та уявна складові коефіцієнта зворотної послідовності напруги джерела; - відповідно дійсна та уявна складові повної провідності лінії електропередавання.

Для забезпечення безітераційного симетрування навантажень можна використовувати інформативні провідності, що основані на пульсуючій потужності або різниці пульсуючих потужностей [9].

На основі умов (5) було обґрунтовано закони керування симетрувальним трансформатором [5, 12]:

За умов несинусоїдності в результаті вимірювання інформативних провідностей реального навантаження, яке може бути резонансним (з R,L,C- характером), можуть виникати суттєві похибки. Отримано аналітичний вираз для еквівалентної провідності резонансного навантаження на частоті основної гармоніки за умов несинусоїдності:

Аналіз виразу (7) дозволяє побачити, що у випадку незначної ємності в навантаженні, коли , то . В іншому випадку, коли навантаження носить переважно ємнісний характер, тобто , значення провідності наближається до значення . Таким чином, для визначення реактивної провідності вузла навантаження на частоті основної гармоніки за умов несинусоїдності доцільним є адаптивний вибір спектрального параметра в залежності від характеру навантаження.

Показано, що для наближеного визначення провідностей навантаження на частоті основної гармоніки замість спектральних провідностей можна використовувати провідності, що визначені на основі середніх значень струмів та напруг:

Розроблено алгоритм зниження впливу ємностей компенсаційних установок при симетруванні навантаження за умов несинусоїдності [3], який містить в собі два етапи:

а) визначення провідностей установки для симетрування навантаження без урахування наявної компенсаційної установки;

б) коректування провідностей симетрувальної установки з урахуванням наявної компенсаційної установки.

Комп'ютерне моделювання цього алгоритму показало, що за його застосування залишковий коефіцієнт зворотної послідовності струмів після симетрування навантаження за умов несинусоїдності зменшується втричі.

У третьому розділі розроблено алгоритми вимірювальних перетворень та структурні схеми квазізрівноважених вимірювальних каналів установок симетрування навантажень. Серед розглянутих алгоритмів вимірювальних перетворень для визначення параметрів несиметрії напруг та струмів найбільш ефективними виявились два.

Перший алгоритм (рис. 1а) базується на розкладанні трифазних струмів та напруг на ортогональні складові в системі координат , , після чого шляхом порівняння з мірою за допомогою квазізрівноважених вимірювальних каналів отримують провідності навантаження, представлені в системі координат , [1]

Даний алгоритм забезпечує підвищення швидкодії вимірювання провідностей , , , , а також можливість представлення вимірюваних величин за умов несинусоїдності спектральними провідностями.

Для алгоритму вимірювальних перетворень характерне використання аналого-цифрового перетворення фазних провідностей після визначення яких відбувається розрахунок значень провідностей прямої та зворотної послідовностей за допомогою виразів

Аналогічно з використанням вказаних алгоритмів визначаються і комплексні коефіцієнти прямої та зворотної послідовності напруги.

На основі даних алгоритмів розроблено структурні схеми вимірювальних каналів [2, 10, 11].

До її складу належать такі засоби вимірювальної техніки: вимірювальні перетворювачі - датчик струму ДС та датчик напруги ДН, фільтр струмів ФС та фільтр напруг ФН, квазізрівноважені вимірювальні перетворювачі КП₁, КП₂, КП₃ та мікроконтролер МК. Фазні струми та напруги мережі позначені індексом “в”. Вимірювання відбуваються в два такти: в першому такті - одночасно вимірюються провідності та , а в другому - провідності та (аналогічно відбувається вимірювання параметрів несиметрії напруги).

Структурну схему вимірювального каналу послідовної дії для установок симетрування навантажень, в основу якої покладено алгоритм вимірювальних перетворень. Канал містить: ДН - датчик напруги, ДС - датчик струму, П₁ - П₂ - перемикачі, КП₁ - КП₂ - квазізрівноважені вимірювальні перетворювачі, МК - мікроконтролер. У даному випадку вимірювання відбуваються за шість тактів: в кожному такті здійснюється вимірювання однієї з шести провідностей (чи складових фазних напруг).

Розроблено структурні схеми квазізрівноважених вимірювальних перетворювачів, особливістю яких є наявність фазозсуваючого інтегрувального елемента в колах струму чи напруги в залежності від спектральної реактивної провідності, що вимірюється. Одним з основних елементів цих структурних схем є фазочутливий детектор (ФД). В якості ФД може бути використаний синхронний детектор або ключовий детектор квадратурних складових напруги. Вимірювальні канали, що побудовані з використанням таких ФД, забезпечують роздільне отримання інформації про спектральні провідності , , або еквівалентні провідності , .

З метою підвищення швидкодії вимірювання розроблено фазочутливі інтегрувальні цифрові вимірювальні перетворювачі, в яких зрівноваження виконується не регулюванням коефіцієнтів передавання цифрового подільника напруги, а шляхом зміни моментів початку і кінця інтегрування інформативних сигналів.

У разі використання двоканального цифрового інтегрування швидкодія вимірювання складових напруг прямої та зворотної послідовностей за використання напруг в системі координат , є в межах часу, що еквівалентний одному періоду опорної напруги.

В четвертому розділі проведено оцінювання похибок квазізрівноважених вимірювальних каналів параметрів несиметрії навантажень.

Отримано аналітичні вирази функцій перетворення вимірювальних каналів параметрів несиметрії. Наприклад функція перетворення вимірювального каналу (з ключовим детектором) отримання інформації про синфазну складову струму фази А, яка необхідна для наступного розрахунку провідностей несиметричного навантаження, запишеться у вигляді, де - сумарний масштабний коефіцієнт вимірювального каналу; - повна провідність навантаження фази А, тут - максимальні значення відповідно струму та напруги фази А; - коефіцієнт, що характеризує амплітудну похибку каналу вимірювання; - відносне відхилення періоду напруги живлення від номінального значення; - кут зсуву фази струму ; , - кути, що характеризують фазові похибки кіл перетворення відповідно струму і напруги. Впливові величини функцій перетворення можуть бути представлені вектором . На рис. 5 подано графіки залежностей частинних похідних функції (9) (тут літера „н” вказує на номінальні значення величин),

, , , ,

від параметра . Характер залежностей показує, що найбільш впливовими є похибка від неточного визначення періоду, амплітудна та фазова похибки перетворювальних кіл.

Проаналізовано вплив похибок вимірювальних трансформаторів струму (ВТС) та напруги (ВТН) вимірювальних каналів, в яких як ФД використано фазочутливий синхронний детектор (ФСД) або фазочутливий ключовий детектор (ФКД). Найкращим є використання трансформаторів струму з осердям, виконаним з аморфного матеріалу, для яких амплітудна похибка не перевищує 0,3 %, а кутова - 1 - 6 мін. В каналі з ФСД використання такого ВТС призводить до збільшення коефіцієнта зворотної послідовності струму до 0,4 %, а в каналі з ФКД - до 0,3 %. За умов несинусоїдності помилки симетрування, що викликані похибками ВТС, незначні. Встановлено, що похибки реального ВТН для каналів з ФСД викликають збільшення помилки симетрування навантаження до 0,1%. В каналі з ФКД вплив похибки ВТН спричиняє зростання помилки симетрування з 0,07 % до 0,18 %.

Аналіз похибок ФСД показав, що із збільшенням різниці фаз вхідних напруг від 0 до такого детектора, побудованого на диференційних каскадах з транзисторами, для яких показник степеня апроксимуючої функції прохідної характеристики транзисторів близький до квадратичного, похибка синхронного детектування збільшується з 1,3 % до 2,5 %. Досліджено, що збільшення похибки синхронного детектора до 2% викликає суттєве збільшення коефіцієнта зворотної послідовності струму (до 4%), а несинусоїдність вхідних сигналів незначно впливає на збільшення похибки симетрування струму.

Аналіз ФКД продемонстрував, що похибки фазочутливого детектування, викликані зсувом моментів інтегрування, в 2 - 3 рази менші ніж за використання каналу з ФСД. Використання вимірювального каналу з ФКД та двома інтегрувальними фазообертачами забезпечує більшу точність симетрування порівняно з іншими схемами вимірювальних перетворювачів, побудованих на базі ФКД [6].

Для підвищення точності вимірювання інформативних параметрів за умов зміни частоти напруги мережі пропонується застосувати уточнення інтервалів інтегрування. Для цього необхідно застосувати критерій , тут =const - інтервал дискретизації. Уточнення виконується шляхом зміни загальної кількості стробувань . Після виконання зрівноваження знаходять час, що відповідає півперіоду напруги . Інтервал інтегрування змінюється відносно періоду напруги . Проведене моделювання показало, що уточнення періоду напруги приводить до зменшення похибок вимірювання параметрів несиметрії на порядок.

Здійснено аналіз граничних випадків схем заміщення навантажень. Показано, що вирази для визначення еквівалентної реактивної провідності R,L - та R,L,C - навантаження з паралельною і послідовною схемами заміщення навантаження відрізняються, а похибка, що зумовлена невідповідністю схеми заміщення навантаження, може перевищувати 3-5 %.

В п'ятому розділі розроблено принципову електричну схему фазочутливого інтегрувального перетворювача вимірювального каналу параметрів несиметрії напруг і струмів, яка побудована на основі мікроконтролера АТmega 16 фірми Atmel. Розроблено програму роботи мікроконтролера вимірювального каналу, яка реалізує алгоритм уточнення періоду напруги джерела при зміні її частоти і визначення синфазних та квадратурних складових струмів та напруг симетричних складових.

Проведено статистичну обробку результатів вимірювань комплексних коефіцієнтів зворотної та нульової послідовностей напруги з використанням розробленого вимірювального каналу за умов використання методу інтегрування з уточненням періоду напруги живлення, швидкодія якого була забезпечена в межах трьох періодів напруги живлення. Встановлено, що закон розподілу випадкової величини узгоджується з нормальним законом розподілу. Розрахунки показали, що абсолютна похибка вимірювання параметрів несиметрії за умови високої швидкодії, не перевищує 0,5 %.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі вирішено наукове завдання, яке полягає в подальшому розвитку теорії вимірювань параметрів несиметрії навантажень споживачів електроенергії за умов несиметрії та несинусоїдності джерела, розробці нових способів побудови квазізрівноважених вимірювальних каналів симетрувальних установок, що забезпечують підвищення точності та швидкодії отримання вимірювальної інформації про параметри несиметрії навантажень та безітераційне симетрування навантажень вузлів електричних мереж. Основні теоретичні та експериментальні дослідження, які виконані в дисертаційній роботі, можуть бути узагальнені такими висновками:

Дістали подальший розвиток математичні моделі керування установками симетрування струмів та напруг, що базуються на використанні відношень комплексних величин струмів та напруг і можуть бути покладені в основу побудови квазізрівноважених вимірювальних каналів установок симетрування, що дозволяє реалізувати швидкодіюче безітераційне симетрування за несиметричного джерела.

Вперше запропоновано метод визначення параметрів навантажень вузлів електричних мереж, який базується на адаптивному, в залежності від характеру навантаження, використанні спектральних параметрів. Для зменшення впливу ємності резонансного навантаження введено додатковий канал отримання інформації про значення цієї ємності, який, в поєднанні з методом адаптивного вибору спектральних параметрів, підвищує ефективність симетрування навантаження втричі.

Удосконалено квазізрівноважені вимірювальні канали визначення параметрів несиметрії за умов несинусоїдності шляхом використання роздільного інтегрувального перетворення миттєвих напруг у відносні комплексні величини, які характеризують несиметрію напруг і струмів, що забезпечує підвищення точності та швидкодії симетрування навантажень порівняно з використанням інших вимірювальних пристроїв параметрів несиметрії.

Розроблено і практично реалізовано фазочутливі інтегрувальні цифрові вимірювальні перетворювачі. Швидкодія вимірювання параметрів несиметрії досягає часу, що не перевищує періода напруги живлення. Це досягнуто завдяки попередньому перетворенню напруг та струмів в систему координат , .

На основі розробленого фазочутливого інтегрувального цифрового вимірювального перетворювача виконано практичну реалізацію вимірювального каналу параметрів несиметрії вузла навантажень електричних мереж, похибка вимірювання комплексних коефіцієнтів зворотної та нульової послідовності яким за високої швидкодії, що визначається трьома періодами напруги живлення, не перевищує 0,5 %. Розроблений канал може бути використаний для моніторингу цих параметрів, а також в установках пофазового регулювання компенсаційною установкою симетрування та симетрувальним трансформатором в мережах промислових підприємств.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бурбело М.Й., Бірюков О.О., Бабенко О.В. Вимірювальна система для компенсаційних установок симетрування трифазних навантажень // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2002. - №2.- С. 92- 95.

2. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Квазізрівноважена вимірювальна система для компенсаційних установок симетрування трифазних навантажень // Энергетика и электрификация. - 2003. - № 9-10. - С. 52-54.

3. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Особливості побудови вимірювальних систем симетрування R,L,C - навантажень в несинусоїдних режимах // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2005. - №2. - С.103-106.

4. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Формування математичних моделей вимірювальних систем установок симетрування // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2005. - №6.- С. 242-251.

5. Бурбело М.Й., Терешкевич Л.Б., Бабенко О.В. Аналіз алгоритмів керування симетрувальним трансформатором // Вісник Харківського національного технічного університету. - 2005. - Вип. 37.- С. 13-18.

6. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Аналіз похибок вимірювання швидкодіючих систем компенсаційних установок симетрування навантажень за умов несинусоїдності // Вісник НУ „Львівська політехніка”. Вимірювання та керування. - 2005. - №530. - С. 124-130.

7. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Алгоритм цифрової обробки інформації системи керування симетрувальним трансформатором // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2006. - №6. - С. 147-151.

8. Бурбело М.Й., Бабенко О.В., Бурбело С.М., Мельничук Л.М. Аналіз втрат потужності в електричних мережах за умов несиметрії та несинусоїдності напруг і струмів // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - 2005. - №6.- С. 138-141.

9. Бурбело М., Бабенко О. Вимірювальна система для компенсаційних установок симетрування швидкозмінних навантажень трифазних споживачів // Промислова електроенергетика та електротехніка. - 2003. - №5. - С. 25-27.

10. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Вимірювальна система для установок симетрування швидкозмінних трифазних навантажень // Контроль і управління в складних системах: VIІ Міжнар. конф. Вінниця, 8-11 жовтня 2003 р. -Вінниця, 2003.- С. 133-135.

11. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Вимірювальна система для компенсаційних установок симетрування різкозмінних навантажень // Електротехніка і електромеханіка: Міжнар. НТК студентів, аспірантів і молодих наук. співробітників. Миколаїв, 29-30 листопада 2004 р. - Миколаїв, 2004. - С. 123-124.

12. Бурбело М.Й., Бабенко О.В. Оптимізація вимірювальних систем установок симетрування напруги // Підвищення рівня ефективності енергоспоживання в електротехнічних пристроях і системах: 1 Міжнар. НТК. Луцьк, 26-28 червня 2006 р. - Луцьк, 2006. - С.5-8.

Размещено на Allbest.ru