1.3 Структура измерительных алгоритмов для ПОУТ
Входные токи с трансформаторов тока поступают на шунты R12, R16,…,R28, а входное напряжение - на делитель R32, R33. Резисторы R13, R17,…,R34 необходимы для подстройки коэффициентов усиления входных сигналов. Стабилитроны VD2-VD3,…,VD12-VD13 служат защитой от входных перенапряжений, обрезая входной сигнал на 2-х кратном уровне от номинального.
Далее входные сигналы поступают на входы изолирующих усилителей (ИУ) с гальванической развязкой AD204-JY. Эти изолирующие усилители работают по принципу частотной модуляции, необходимый для них меандр частотой 25 кГц формируется элементами CD4047B и MAX626. С выходов сигналы поступают на входы счетверенных операционных усилителей (ОУ), выполняющих роль буферов между выходами AD204-JY и входами АЦП.
АЦП ADSP2181 осуществляет последовательный опрос каналов AD7891и по шине данных считывает оцифрованные значения входных сигналов. Количество точек при оцифровке составляет 1667 на период основной частоты 50 Гц. Далее входные сигналы обрабатываются в соответствии с алгоритмами его программы (см. раздел 1.3.2). Обработанные результаты измерений ADSP2181 передает в ПЗУ AT29C512 для хранения. В процессе работы прибора результаты промежуточных измерений могут быть отображены на ЖКИ PC 1602 AR-FFH-A.
Окончательные результаты измерений могут быть считаны на ПЭВМ, которая при этом подключается к ПОУТ через разъем X3 DB9F (стандартный 9-штырьковый COM). Внутренний интерфейс при передаче данных обеспечивается микросхемой ADM232AAR.
Переключения режимов работы прибора осуществляются кнопками К2-К5. Остальные элементы, указанные на схеме прибора, выполняют внутренние служебные функции. Микросхема 74HC240 буферизирует управляющие сигналы. Схемы КР142ЕН – стабилизаторы постоянных напряжений питания (+5, +7 и +15 В). Конденсаторы в основном используются как фильтрующие, за исключением C24, задающего частоту меандра для ИУ и С16-С19, устраняющих дребезг контактов при нажатии кнопок.
· Существующий алгоритм расчета уравнительных токов:
Алгоритм расчета уравнительных токов на межподстанционной зоне по результатам измерений токов и напряжений двумя ПОУТ, включенными по схеме на рис. 7. Этот алгоритм использует комплексную форму расчета и учитывает модули измеренных токов и напряжений и углы сдвига фаз между соответствующими токами и напряжениями. Основное достоинство алгоритма – в возможности выделения уравнительного тока на фоне токов тяговых нагрузок подстанций.
Расчет по данному алгоритму производится по отдельной программе для ПЭВМ после того, как оба ПОУТ после выполнения измерений отключаются от измерительных цепей и подключаются к ПЭВМ для экспорта сохраненных во FLASH-ПЗУ массивов показаний в программу расчета уравнительных токов.
Результат расчета уравнительных токов по данному алгоритму является результатом косвенных измерений.
Сложность алгоритма обусловлена тем, что фазовый сдвиг между векторами напряжений питания межподстанционной зоны от двух тяговых подстанций обусловлен совместным действием токов нетяговых и тяговых нагрузок, протекающих по всем элементам сети электроснабжения. Уравнительный же ток определяется воздействием на векторы напряжений питания межподстанционной зоны от двух тяговых подстанций только нетяговых токов (уравнительный ток протекает и при отсутствии тяговых нагрузок). Для разделения воздействий токов нетяговых и тяговых нагрузок на векторы напряжений питания межподстанционной зоны от двух тяговых подстанций алгоритм требует контроля одного напряжения и пяти токов на каждой тяговой подстанции.
Для определения уравнительного тока алгоритм использует расчет однофазной схемы замещения трехфазно-двухфазной несимметричной схемы электроснабжения межподстанционной зоны переменного тока. При расчетах в качестве модулей напряжений и токов могут использоваться как их действующие значения (расчет по эквивалентной синусиоде), так и действующие значения их первых гармоник (расчет по первой гармонике); углы сдвигов фаз между токами и напряжениями должны браться только по первым гармоникам; это связано со спецификой расчетов при несинусоидальных напряжениях и токах. Ввиду сложности и узкой специализации алгоритма, он не является предметом разработки и принимается как заданный.
· Выбор измерительных алгоритмов для ПОУТ
Из приведенного в п. 1.1 алгоритма видно, что для проведения по нему расчетов каждый ПОУТ должен измерять следующие величины:
o действующие значения одного напряжения и четырех токов (с учетом суммирования токов двух измерительных каналов);
o действующие значения первых гармоник одного напряжения и четырех токов;
o углы сдвига фаз между напряжением и каждым из четырех токов.
Таким образом, ПОУТ как измерительный прибор представляет собой цифровой вольтамперфазометр повышенной точности.
Выбор измерительных алгоритмов достаточно очевиден и основан на следующих известных формулах.
Действующие значения несинусоидальных токов и напряжений:
, 
(1.1)
Действующие значения гармоник и начальные фазы измеряемых электрических величин – по общим формулам разложения в ряд Фурье:
(1.2)
(1.3)
(1.4)
(1.5)
Для применения алгоритма (1.1 – 1.5) в микропроцессорном измерительном приборе необходимо его численное представление.
· Разработка измерительных алгоритмов для ПОУТ в численной форме
Действующие значения несинусоидальных токов и напряжений:
, 
(1.6),
где, 
, 
– выборки мгновенных значений напряжений и
токов;
n – число мгновенных значений напряжений (токов) на интервале выборки, равном периоду основной частоты – 0,02 с.
Составляющие разложения в ряд Фурье токов и напряжений по первой гармонике:
- амплитуда синусной составляющей первой гармоники напряжения (аналогично тока):
(1.7)
- амплитуда косинусной составляющей первой гармоники напряжения (аналогично тока):
(1.8)
- действующее значение напряжения (аналогично тока):
(1.9)
- угол сдвига фаз первых гармоник тока и напряжения:
(1.10)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.