|
|
С имитацией температуры нагрева электрооборудованияОписанный далее счетчик потерь электроэнергии (СПЭ) разработан на базе моментной теории случайных процессов и предназначен для определения значения потерь электроэнергии, усредненного на часовом интервале времени, с последующей записью этого значения в энергонезависимую память большой емкости. Для решения этой задачи предлагается одна из возможных реализаций блоков устройства. Объектом исследования для счетчика являются токоведущие элементы электрооборудования электроэнергетических систем и систем электроснабжения: провода линий электропередач, шины распределительных устройств электростанций и подстанций, жилы кабелей, обмотки электрических машин и т. д. Входными случайными аргументами счетчика являются ток нагрузки I(t) и температура окружающей среды Θокр, а определяемой путем имитационного моделирования величиной – температура нагрева проводников Θэо.
Рис. 4.6. Схема счетчика потерь электроэнергии Схема СПЭ, приведенная на рис. 4.6 [81], содержит датчик тока (ДТ) 1, квадратор 2, блок умножения 3, первое 4 и второе 5 апериодические звенья (АЗ), источники опорного напряжения (ИОН) 6 и 7, сумматор 8, датчик температуры окружающей среды (ДТОС) 9, стрелочный индикатор 10, генератор прямоугольных импульсов 11, микроконтроллер (МК) 12, приемо-передатчики 13 и 14, постоянное запоминающее устройство 15, персональный компьютер (ПК) 16. В счетчике используются сумматор 8 и первое 4 и второе 5 апериодические звенья, схемы которых изображены на рисунках 4.7 и 4.8. Схемы сумматора 8 содержит ОУ 17, резистор ОС 18, входные резисторы 19 и 20 [79]. Схема первого АЗ 4 содержит ОУ 21 и 22, резисторы ОС 23 и 25, входные резисторы 24 и 27, конденсатор 26. Схема второго АЗ 5 содержит ОУ 28, резистор ОС 29, конденсатор 30, входные резисторы 31 и 32.
Рис. 4.7. Схема сумматора 8
Рис. 4.8. Схемы первого 4 и второго 5 апериодических звеньев
Счетчик работает следующим образом. Элементами 1 – 3 по формуле (4.11) вычисляется напряжение, пропорциональное потерям мощности в ЭО Δ P. Это напряжение пропускается через апериодическое звено 4, имеющее постоянную времени сглаживания τ4 = 1 мин. Выходное напряжение АЗ 4, пропорциональное сглаженному значению потерь мощности ЭО Δ P, отображается с помощью стрелочного индикатора 10, а также поступает на вход порта A МК 12, который соединен со входом встроенного в МК 12 аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Дальнейшая обработка величины Δ P выполняется в МК 12 программными средствами; при этом в ПЗУ 15 регистрируются значения расхода электроэнергии ЭО Δ W, например, за 1 час, 1 сутки и т. д. Емкость ПЗУ такова, что в нем могут быть накоплены данные о почасовом расходе электроэнергии за несколько лет (в реализованном опытном образце – за 20 лет). Элементами 5 – 9 вычисляется сопротивление R ТЭ ЭО по формуле (4.9). При этом к первому и второму входам сумматора 8 приложено: отрицательное напряжение с выхода первого ИОН 6 U 6 = – R 0/ m R и положительное напряжение с выхода второго ИОН 7 U 5 = t 0/ m t. Имитационное моделирование температуры нагрева ТЭ ЭО в счетчике выполняется следующим образом. Значение температуры ΘЭО(t) определяется из дифференциального уравнения нагрева проводника (4.7) следующим образом. Напряжение U 3, пропорциональное значению потерь мощности ЭО Δ P, поступает на первый вход второго АЗ 5, постоянная сглаживания которого равна постоянной времени нагрева исследуемого ЭО τ5 = τЭО. Второй вход АЗ 5 подключен к выходу датчика температуры окружающей среды 9, выходное напряжение которого пропорционально температуре окружающей среды U 9 = Θокр/ m Θ (где m Θ = Θ/ U Θ – масштаб по температуре). Так как потери мощности отображаются на индикаторе в реальном масштабе времени, то масштаб по времени, а также по постоянной времени нагрева τЭО при моделировании принят равным единице. Напряжения U 3 и U 9 суммируются вторым АЗ 5, выходное напряжение которого U 5 = –ΘЭО/ m Θ, пропорциональное температуре ТЭ ЭО ΘЭО, изменяется по экспоненте с постоянной τ5 = τЭО и представляет собой решение дифференциального уравнения модели нагрева ТЭ ЭО
которое для удобства пояснений можно записать, как
Решение уравнения (4.14) осуществляется апериодическим звеном 5 следующим образом [79, 80]. Понижение порядка производной dU5/dt выполняет интегратор, реализованный на элементах 28, 30, 31, 32 (рис. 4.5) и имеющий постоянную интегрирования, равную τ5 = τ ЭО. На вход интегратора на ОУ 28 поступают суммируемые напряжения через резисторы: 31 – U 3, 32 – U 9, 29 – (– U 3). Инверсию сигнала на выходе АЗ 5 вносит ОУ 28. Выходное отрицательное напряжение U 5 с выхода АЗ 5 поступает на третий вход аналогового сумматора 8 и т. д.
Допустимая температура ТЭ ЭО может быть определена по табл. 1 [ Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования /Под ред. Б.И. Круповича Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера. – М.: Энергоиздат, 1981. – 406 с.]. Таблица 1 Допустимая температура проводников [55]
Длительно допустимая нагрузка проводника. Физический смысл расчета проводников по получасовому максимуму. В качестве примера длительно допустимых токов нагрузки проводника можно рассмтривать данные, приведенные в табл. 2 [ПУЭ]. Таблица 2 Допустимый длительный ток I номдля проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами [93]
  Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...  Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
(4.13)
(4.14)