Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







С имитацией температуры нагрева электрооборудования





Описанный 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 ΔP.

Это напряжение пропускается через апериодическое звено 4, имеющее постоянную времени сглаживания τ4 = 1 мин. Выходное напряжение АЗ 4, пропорциональное сглаженному значению потерь мощности ЭО ΔP, отображается с помощью стрелочного индикатора 10, а также поступает на вход порта AМК 12, который соединен со входом встроенного в МК 12 аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Дальнейшая обработка величины ΔP выполняется в МК 12 программными средствами; при этом в ПЗУ 15 регистрируются значения расхода электроэнергии ЭО ΔW, 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 U6 = – R0/mR и положительное напряжение с выхода второго ИОН 7 U5 = t0/mt.

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 U3, пропорциональное значению потерь мощности ЭО ΔP, 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 U9 = Θокр/mΘ (где mΘ = Θ/UΘ – 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 U3 и U9 суммируются вторым АЗ 5, выходное напряжение которого U5 = –ΘЭО/mΘ, пропорциональное температуре ТЭ ЭО ΘЭО, изменяется по экспоненте с постоянной τ5 = τЭО и представляет собой решение дифференциального уравнения модели нагрева ТЭ ЭО

(4.13)

которое для удобства пояснений можно записать, как

(4.14)

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 = τЭО. На вход интегратора на ОУ 28 поступают суммируемые напряжения через резисторы: 31 – U3, 32 – U9, 29 – (–U3). Инверсию сигнала на выходе АЗ 5 вносит ОУ 28.

Выходное отрицательное напряжение U5 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]

Вид и материал проводника Номинальная длительно допустимая температура нагрева жил Θном, оС Кратковременно допустимая температура нагрева жил при перегрузках Θп, оС Максимальная допустимая температура нагрева жил при токах к. з. Θmax, оС
Шины и голые провода: медные алюминиевые стальные, в ЛЭП то же, соединенные с аппаратами            
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией:   С медными жилами С алюминиевыми жилами
до 1 кВ 6 кВ 10 кВ 20 кВ 35 кВ - - - -
То же с резиновой изоляцией: обычной теплостойкой                
То же с поливинилхлоридной изоляцией
То же с поливэтиленовой изоляцией

 

Длительно допустимая нагрузка проводника. Физический смысл расчета проводников по получасовому максимуму.

В качестве примерадлительно допустимых токов нагрузки проводника можно рассмтривать данные, приведенные в табл. 2 [ПУЭ].

Таблица 2

Допустимый длительный ток Iномдля проводов и шнуров с резиновой

и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами [93]

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.