Прибор непрерывного определения уравнительных токов (Отчет о научно-исследовательской работе)

                                                      М П С    Р Ф

              Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ)

                                    НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

                                                                                                           Тема №  52/98

                                                                                                           (14.03.65.98.99.99)

О Т Ч Е Т

О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ

(заключительный)

ПРИБОР НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРАВНИТЕЛЬНЫХ ТОКОВ

           Руководитель темы

           д.т.н., профессор                                         Р.Р.МАМОШИН

                                                           Москва 1999

В В Е Д Е Н И Е

     Данный отчет является заключительным по проведённой НИР: “Разработка метода непрерывного определения уравнительных токов (УТ), оценка влияния погрешностей измерения на точность оценки УТ, согласование технического задания на прибор определения уравнительных токов (ПОУТ), разработка архитектуры и принципиальной схемы ПОУТ”.

     Принцип работы разрабатываемого ПОУТ, его технические характеристики и архитектура приведены в Техническом задании, утвержденном ЦЭ МПС 14.05.99 (см Приложение 1).

     Ниже кратко перечислены основные положения, которые легли в основу разработки и определили ее основные направления.

     Точное определение УТ в тяговых сетях переменного тока является значимой технико-экономической задачей, решение которой позволит существенно снизить потери электроэнергии в линиях электроснабжения электрифицированных участков РЖД, а также упорядочить взаимоотношения с электроснабжающими организациями по расчетам за транзит электроэнергии.

     Точное определение УТ в первую очередь требует разработки метода контроля УТ (изложен в Главе 1).

     Реализация метода контроля УТ требует разработки программно-измерительного комплекса, осуществляющего измерение и накопление необходимых для электрических величин и их последующую обработку по машинной программе, реализующей данный метод.

     Результаты расчетов должны являться основой для принятия конкретных технических решений по снижению УТ.

     На этапе согласования НИР разрабатываемый программно-измерительный комплекс был разделен на две независимые части: прибор для измерения электрических величин и их накопления – собственно ПОУТ и программу расчета УТ для ПЭВМ ряда IBM PC AT. В качестве промежуточного звена между ПОУТ и ПЭВМ, на которой установлена программа расчета УТ, предусматривается использование портативного компьютера. Можно также пользоваться и стационарным, передавая снятую с ПОУТ информацию на магнитных носителях.

     Метод контроля УТ на одной фидерной зоне требует установки двух ПОУТ, включаемых на измерения синхронно. Измерения проводятся в течение суток. По их окончании с приборов считывается накопленная информация и направляется на обработку программой расчета УТ.

     Согласно методу контроля УТ каждый ПОУТ должен с заданным интервалом измерять одно переменное напряжение и пять переменных токов, рассчитывать углы сдвига фаз между напряжением и каждым током и хранить в памяти действующие значения напряжения и токов и углы сдвига фаз в каждой точке измерений за сутки. То есть метод непрерывного контроля УТ в конкретной реализации является методом дискретно-непрерывного контроля.

      Таким образом, ПОУТ как измерительный прибор должен представлять собой цифровой многоканальный вольтамперфазометр с накоплением информации, снабженный стандартным интерфейсом для снятия накопленной информации на ПЭВМ.

      Предъявленные к ПОУТ технические требования однозначно определяют его реализацию в виде микропроцессорного устройства. В качестве базового для ПОУТ разработчиками принят 16-разрядный сигнальный процессор фирмы ANALOG DEVICES ADSP-2181 с тактовой частотой 40 МГц.

      Подробно архитектура и принципиальные схемы блоков ПОУТ приведены в Главе 2.

      Принятые технические решения позволяют удовлетворить все требования ТЗ на ПОУТ.

                                1. МЕТОД НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УТ

Метод непрерывного контроля УТ на межподстанционной зоне (МЗ) базируется на косвенном измерении комплексных значений напряжений вводов тяговых подстанций (ТП), питающих данную МЗ. Тогда при заранее вычисленных значениях комплексных сопротивлений элементов системы электроснабжения МЗ от ввода одной ТП до ввода другой можно вычислить величину УТ. Основное достоинство метода заключается в возможности измерения УТ когда МЗ находится под нагрузкой. Именно поэтому используется термин “непрерывный”, чтобы подчеркнуть отличие от других систем, которые измеряют УТ только когда МЗ работает в режиме холостого хода. Естественно, в цифровой реализации данный метод является дискретно-непрерывным.

     Ниже приводится подробное изложение данного метода.