RU2551362C2 - Способ согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой - Google Patents

Info

Publication number

RU2551362C2

RU2551362C2 RU2013136993/07A RU2013136993A RU2551362C2 RU 2551362 C2 RU2551362 C2 RU 2551362C2 RU 2013136993/07 A RU2013136993/07 A RU 2013136993/07A RU 2013136993 A RU2013136993 A RU 2013136993A RU 2551362 C2 RU2551362 C2 RU 2551362C2

Authority

RU

Russia

Prior art keywords

wire

voltage

load

line

power line

Prior art date

2013-08-06

Links

• Espacenet
• Global Dossier
• Discuss

• 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
• 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract description 37
• 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 83
• 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 20
• 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 10
• 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 5
• 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 13
• 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 10
• 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
• 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
• 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 7
• 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 4
• 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
• 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
• 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
• 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
• 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 51
• 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 25
• 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
• 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
• 238000013461 design Methods 0.000 description 3
• 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
• 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
• 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
• 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
• 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
• 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
• 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
• 238000011161 development Methods 0.000 description 2
• 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
• 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
• 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
• 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
• 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
• 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
• 239000000463 material Substances 0.000 description 1
• 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации четырехпроводных линий электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения, при передаче электрической энергии по проводам четырехпроводной линии электропередачи от источника питания к потребителю.

Передача электрической энергии среднего класса напряжения осуществляется по воздушным линиям электропередачи четырехпроводного исполнения традиционно протяженностью не более 50 км. Для таких ЛЭП теория длинных линий может быть применена лишь при передаче электроэнергии повышенной частоты. Передача этой энергии обеспечивается четырьмя парами волн электромагнитного поля: четырьмя падающими и четырьмя отраженными [1, 2].

В результате согласования ЛЭП с электрической нагрузкой пропускная способность линий электропередачи повышается за счет исключения отраженных волн электромагнитного поля. Кроме того, уменьшается степень искажения кривых напряжения и тока, увеличивается надежность функционирования электрического оборудования, нормализуется работа релейной защиты, автоматики и связи, улучшается экологическая обстановка в районе эксплуатации ЛЭП и в месте где расположен источник питания электрической энергии.

Известно условие согласованного режима работы однопроводной ЛЭП [2], обусловленное дифференциальным уравнением второго порядка [2-6], на основании которого работает устройство [патент RU 2390924] для согласования однопроводной высоковольтной ЛЭП. Однако, согласование несимметричной четырехпроводной ЛЭП, описываемой математической моделью и характеристическим уравнением восьмого порядка, с электрической нагрузкой не может быть достигнуто в результате реализации одного лишь этого условия [2] из-за специфичности распространения напряжений и токов по четырехпроводной ЛЭП [1].

Известны способы согласования линий связи с нагрузкой [7, патент RU 2381627]. Однако применяемые здесь технические элементы, такие как дифференциальный усилитель, дифференциальные резисторы предназначены для работы в ЛЭП лишь низкого напряжения. Это значит, что специфика реализации способов [7, патент RU 2381627] достаточно своеобразна и неприменима в протяженных линиях электропередачи среднего класса напряжения [ГОСТ Р 54149-2010].

Задача изобретения - формирование способа согласования однородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП с электрической нагрузкой.

Технический результат заключается в обеспечении условий согласования для всех линейных проводов и нейтрального провода, однородной несимметричной

четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи, с электрической нагрузкой, выполнение которых обеспечит уменьшение потерь электрической энергии, повышение пропускной способности линии, уменьшение степени искажения кривых напряжения и тока.

Технический результат достигается тем, что способ согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях, токах и их частоте в линии через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессоре проверяются условия согласования четырехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой для каждого линейного и нейтрального проводов, в результате сравнения действительного (присутствующего в реальном времени на объекте) и эталонного (определенного при помощи специализированной программы) значений сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов, поступающих в нагрузку, формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых использованы устройства РПН силовых трансформаторов без симметрирующих устройств, трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания и нагрузки) обобщенная нагрузка, имеющая в своем составе понижающий трансформатор, схема соединения первичной и вторичной обмотки которого «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений, активный фильтр с «плавающими» конденсаторами, выполненный для однопроводной линии.

Сущность изобретения поясняется схемами: на рис. 1 показан алгоритм согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи (трех линейных и одного нейтрального проводов); на рис. 2 представлен алгоритм работы процессора; на рис. 3 в блоке А₁ выполняются логические операции для однопроводной линии, входящей в состав четырехпроводной несимметричной ЛЭП; на рис. 4 в блоке А₂ выполняются логические операции для следующего корректирующего органа; на рис. 5 показан алгоритм работы процессора по согласованию нейтрального провода N с электрической нагрузкой; на рис. 6 в блоке А₃ выполняются логические операции для нейтрального провода N; на рис. 7 показан алгоритм согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой без применения симметрирующих устройств; на рис.8 показан алгоритм согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой с учетом изменения схемы соединения первичной и вторичной обмотки трансформатора корректирующего органа «звезда/звезда» на «треугольник/звезду».

На рисунках показаны:

1 - корректирующий орган (KO1), такой как РПН трансформатора;

2 - трансформатор (Т1) с симметрирующим устройством, питающий несимметричную однородную ЛЭП напряжением 35кВ или меньше четырехпроводного исполнения (источник питания);

3 - устройства сопряжения $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - процессор (П);

6 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

7 - показывающий или самопишущий прибор (РО);

8 - несимметричная однородная ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная);

9 - понижающий трансформатор (Т2(4)), с симметрирующим устройством, со схемой соединения первичной и вторичной обмоток: «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

10 - устройства сопряжения $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

, каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные на первичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 31 (Т7) - блоки понижающих трансформаторов, напряжением 220 В/12 В;

12 - корректирующий орган (КО2), такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3), 33 (VD4) - блоки преобразователей напряжений и токов, линейного провода А;

14 - корректирующий орган (КОн.), трехпроводная (без провода от нейтрали источника питания) обобщенная нагрузка;

15 - обобщенная электрическая нагрузка $$\left({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.}\right)$$

;

16 - корректирующий орган (КОЗ), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

17 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

18 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

19 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$({\dot{U}}_{Н.А})$$

, понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

20 - действительные действующие значения тока нагрузки $$(\dot{I}{2}_{.А})$$

, понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

21 - специализированная программа для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в однородной несимметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения (FOUR-WIRE v. 1.00 (1)) для формирования нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), у которого схема соединения первичной и вторичной обмоток: «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

22 - эталонные величины токов $$\left(\dot{I}{2}_{Н.А}\right)$$

понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

23 - эталонные величины напряжений $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

, понижающего трансформатора 9 (Т2(4));

24 - логический блок (A₁);

29 - понижающий трансформатор (Т6(3)), схема соединения первичной и вторичной обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

30 - устройства сопряжения $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

, каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные на первичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом»;

32 - корректирующий орган (КО4), такой как РПН понижающего трансформатора, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

34 - обобщенная электрическая нагрузка $$\left({\underset{\_}{Z}}_H\right)$$

корректирующего органа 14 (КОн.);

35 - корректирующий орган (КО5), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

36 - устройства сопряжения $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

, каковыми являются датчики напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, установленные в конце четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) до точки подключения корректирующего органа 14 (КОн.);

37 - логический блок (А₂) корректирующего органа 14 (КОн.);

38 - действительные действующие значения тока нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), умноженные на коэффициент состояния режима $$\left(\dot{I}{A}_{.2}=\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kuz\right)$$

;

39 - действительные действующие значения тока нагрузки $$\left(\dot{I}{2}_{.A.1}\right)$$

, понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

40 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$\left({\dot{U}}_{H.A.1}\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

41 - коэффициент состояния режима ((Kuz=1) или (Kuz=0)), равный единице в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), питаемой от несимметричной однородной четырехпроводной линии 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) (рис.1), в противном случае имеет нулевое значение (Kuz=0);

42 - эталонные величины токов $$(\dot{I}{2}_{A.H}=\dot{I}{2}_{A.H.1}\cdot Kuz)$$

, понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), умноженные на коэффициент состояния режима 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0));

43 - эталонные величины напряжений $$\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН.}={\dot{U}}_{А.ВОЛН.1}\cdot Kuz\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), умноженные на коэффициент состояния режима 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0));

44 - действующие действительные значения напряжения $$\left({\dot{U}}_{AH}\right)$$

, которые поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

45 - действующие действительные значения тока четырехпроводной нагрузки $$(\dot{I}{A}_2)$$

, которые поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

46 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

47 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$\left({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), умноженные на коэффициент состояния режима;

48 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

49 - определение разницы по напряжению $$\left(\Delta \dot{U}={\dot{U}}_{H.A}-{\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

;

50 - определение разницы по сопротивлению $$\left(\Delta \underset{\_}{Z}={\underset{\_}{Z}}_{H.A}-{\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}\right)$$

;

51 - эталонные величины токов $$\left(\dot{I}{2}_{.A.H.1}\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

52 - эталонные величины напряжений $$\left({\dot{U}}_{А.ВОЛН.1}\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3));

53 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (2)) для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии согласованной однородной несимметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная);

54 - трансформатор (Т1(8)) без симметрирующего устройства, питающий ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная);

55 - понижающий трансформатор (Т2(9)) без симметрирующего устройства, схема соединения первичной и вторичной обмоток которого «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

56 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_O), определяемая при помощи блока $$10\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

;

57 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_P), определяемая при помощи блока $$30\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

;

58 - действительные значения частоты (f), токов и напряжений, определяемых при помощи $$10\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

; $$3\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

; $$36\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

и $$30\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

;

59 - понижающий трансформатор (Т8(3)), схема соединения первичной и вторичной обмоток которого: «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

60 - корректирующий орган (КО6) в виде фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений, такие как активные фильтры с «плавающими» конденсаторами [8], выполненные для однопроводной линии;

61 - действительные действующие значения напряжения в конце нейтрального провода N $$\left({\dot{U}}_{H.N}\right)$$

;

62 - действительные действующие значения тока в конце нейтрального провода N $$\left(\dot{I}{2}_{.N}\right)$$

;

63 - действительное обобщенное сопротивление нейтрального провода $$N\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

;

64 - действующие действительные значения напряжения нейтрального провода N $$\left({\dot{U}}_{NH}\right)$$

, которые поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

65 - действующие действительные значения тока в нейтральном проводе

, которые поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

66 - логический блок (A₃) алгоритма согласования нейтрального провода N;

67 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (3)) для прогнозирования основных характеристик электрической энергии в согласованном нейтральном проводе N, входящем в состав однородной несимметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная);

68 - эталонные величины токов нагрузки $$\left(\dot{I}{2}_{H.N}\right)$$

в нейтральном проводе N;

69 - эталонные величины напряжений нагрузки $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.N}\right)$$

в нейтральном проводе N;

70 - эталонное обобщенное сопротивление $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{Н.N}}\right)$$

нейтрального провода N;

71 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_N) алгоритма согласования нейтрального провода N.

Суть предлагаемой разработки заключается в реализации при помощи технических средств условий согласования линейных и нейтрального проводов, входящих в состав четырехпроводной несимметричной однородной высоковольтной линии электропередачи, с электрической нагрузкой [9], в формировании алгоритма обеспечения и стабилизации согласованного режима работы протяженной четырехпроводной ЛЭП.

Пусть будет необходимо выполнить согласование линейного провода A с электрической нагрузкой. Для линейных проводов B и C алгоритм согласования с электрической нагрузкой будет аналогичным за исключением величин обрабатываемых фазных напряжений, токов, сопротивлений, а также срабатывающих корректирующих органов.

На рис.1 показан алгоритм согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи (трех линейных и одного нейтрального проводов). Здесь в качестве объекта согласования использована несимметричная однородная ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырех проводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная). Также использовано следующее электротехническое оборудование: трансформатор 2 (Т1) - трансформатор с симметрирующим устройством [10], питающий ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная); трансформатор с симметрирующим устройством 9 (Т2(4)) и трансформатор 11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5) - это две различные группы понижающих трансформаторов, которые могут иметь отличные друг от друга номинальные характеристики; блоки преобразователей 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) - преобразователи тока и напряжения представляющие в данном случае обобщенную четырехпроводную электрическую нагрузку 15 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.}\right)$$

. Блоки 9 (Т2(4)), 11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) и 15 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.}\right)$$

образуют часть общего блока, полное сопротивление которого в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) питаемой от несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), определяется величиной 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

(рис.1), а в иных случаях - 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

. В данном случае полное сопротивление 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

является эталонной величиной, к которой должно стремиться действительное значение 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

. По достижении эталонной величины 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

начинает работать следующая часть алгоритма.

Блоки 9 (Т2(4)), 11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3] и 15 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.}\right)$$

образуют лишь часть общего блока. Трансформатор 9 (Т2(4)) имеет схему соединения «звезда» с выведенным нейтральным проводом для первичной и вторичной обмоток. Другую часть общего блока образуют трансформатор 29 (Т6(3)) обмотки которого соединены по схеме «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», блок понижающих трансформаторов 31 (Т7) напряжением 220 В/12 В, блок преобразователей 33 (VD4) - преобразователи тока и напряжения представляющих в данном случае обобщенную электрическую нагрузку 34 $$\left({\underset{\_}{Z}}_H\right)$$

. Блоки 29 (Т6(3)), 31 (Т7), 33 (VD4) и 34 $$\left({\underset{\_}{Z}}_H\right)$$

образуют часть общего блока, полное сопротивление которого участвует в согласовании линейных проводов несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная] с электрической нагрузкой.

Сопротивление согласованной однородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) определяется величинами 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{А.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{А.Н}}\right)$$

и 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

, а в иных случаях соответственно - 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

и 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

. В данном случае полные сопротивления 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{А.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{А.Н}}\right)$$

и 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

являются эталонными величинами, к которым должны стремиться соответственно действительные значения 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

и 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.

Основным блоком работы алгоритма согласования линейных проводов четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис.1), где выполняется анализ сведений: о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

или 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

(рис.2) понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1); о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

или 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{А.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{А.Н}}\right)$$

понижающего трансформатора 29 (Т6(3)). Эти сведения в процессор 5 (П) поступают от устройств сопряжения, каковыми являются датчики тока, напряжения и частоты 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

, 30 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

и 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

, где анализируемые характеристики электрической энергии доводятся до величин, воспринимаемых компьютерной техникой. Датчики 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале исследуемой протяженной четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах поступающих на первичную сторону понижающего трансформатора 9 (Т2(4)), схема соединения обмоток которого «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ. Датчики блока 30 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах поступающих на первичную сторону понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ, или поступающих на корректирующий орган 14 (КОн.). Датчики 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

устанавливаются в конце линии электропередачи 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) перед точкой подключения корректирующего органа 14 (КОн.) (подключение блока 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) к блоку трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения обмоток которого, «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом»), с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

В качестве датчиков 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

, 30 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

и 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис.1) позволяет сформированные в датчиках 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

, 30 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

и 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 1 (КО1), 12 (КО2), 14 (КОн.), 16 (КО3), 32 (КО4), 35 (КО5) преобразовать в аналоговые. В данном случае в качестве корректирующих органов 1 (КО1), 12 (КО2) и 32 (КО4) использованы устройства РПН силовых трансформаторов, в качестве блока корректирующего органа 14 (КОн.) выступает трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания 2 (Т1)) обобщенная нагрузка питаемая от понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения первичной и вторичной обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом». А в качестве корректирующего органа 16 (КО3) и 35 (КО5) используются реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, позволяющее изменять величину действительного полного сопротивления обобщенной нагрузки 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

; 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

путем воздействия на технологический процесс и доводить его до эталонного значения сопротивления 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

; 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{А.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{А.Н}}\right)$$

. Эти действия изменяют обобщенную электрическую нагрузку 15 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.}\right)$$

; 34 $$\left({\underset{\_}{Z}}_H\right)$$

.

Схема алгоритма работы процессора 5 (П) представлена на рис.2. Она иллюстрирует следующее: из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают действующие и частотные 58 (f) значения тока 20 $$\left(\dot{I}{2}_{.A}\right)$$

, напряжения 19 $$\left({\dot{U}}_{H.A}\right)$$

нагрузки от устройств сопряжения блоков 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

или 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

(рис.1) и (рис.2), затем определяется величина 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

. Определяемые таким образом величины 20 $$\left(\dot{I}{2}_{.A}\right)$$

, 19 $$\left({\dot{U}}_{H.A}\right)$$

, 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

подаются в блок 24 (A₁)

Блок 21 (FOUR-WIRE v. 1.00 (1)) на (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в ЛЭП [11] входящей в состав несимметричной электроэнергетической системы. На основании известной частоты 58 (f) при помощи этой программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по линейным проводам четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 22 $$\left(\dot{I}{2}_{Н.А}\right)$$

и 23 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

формируются величины токов и напряжений, необходимые для питания понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1) со схемой соединения первичной и вторичной обмоток «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом» напряжением 10 кВ/0,4 кВ находящегося в конце четырехпроводного однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) после точки подключения корректирующего органа 14 (КОн.) и после точки подключения блока 29 (Т6(3)). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [1, 9].

1 случай (для первой постоянной распространения, первая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_1(3)}$$

, $${\dot{U}}_{B{\gamma }_1(3)}$$

, $${\dot{U}}_{C{\gamma }_1(3)}$$

- фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

$${\dot{U}}_{A{.}_1(3)}$$

, $${\dot{U}}_{B{.}_1(3)}$$

, $${\dot{U}}_{C{.}_1(3)}$$

- комплексные значения действующих величин фазных напряжений источника питания четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП, В; $${\dot{U}}_{А.ВОЛН}$$

, $${\dot{U}}_{B.ВОЛН}$$

, $${\dot{U}}_{C.ВОЛН}$$

- эталонные комплексные значения действующих величин фазных напряжений понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1), В; $${\dot{U}}_{ВОЛН.A}$$

, $${\dot{U}}_{ВОЛН.B}$$

, $${\dot{U}}_{ВОЛН.C}$$

- эталонные фазные напряжения понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1); γ₁ - постоянная распространения первой пары волн электромагнитного поля; l - протяженность ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) от источника питания линейных проводов A, B и C, которым является 2 (Т1), км; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_1(3)}$$

, $${\dot{I}}_{B{\gamma }_1(3)}$$

, $${\dot{I}}_{C{\gamma }_1(3)}$$

- токи, передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\dot{I}}_{A{.}_1(3)}$$

, $${\dot{I}}_{B{.}_1(3)}$$

, $${\dot{I}}_{C{.}_1(3)}$$

, $${\dot{I}}_{N{.}_1(3)}$$

, - токи от источника питания четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП, А; $$\dot{I}{2}_{H.A}$$

, $$\dot{I}{2}_{H.B}$$

, $$\dot{I}{2}_{H.C}$$

- эталонные токи электрической нагрузки трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), схема соединения обмоток которого «звезда с выведенным нейтральным проводом/звезда с выведенным нейтральным проводом» (конец линии электропередачи); $${\underset{\_}{Z}}_{cA1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cB1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cC1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cN1}$$

- собственные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCA1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cAN1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBN1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCN1}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBC1}$$

- взаимные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом; $$\dot{I}{2}_{A.H}$$

, $$\dot{I}{2}_{B.H}$$

, $$\dot{I}{2}_{C.H}$$

- эталонные токи электрической нагрузки корректирующего органа 14 (КОн.) или токи электрической нагрузки трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1), А.

2 случай (для второй постоянной распространения, вторая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_2(3)}$$

, $${\dot{U}}_{B{\gamma }_2(3)}$$

, $${\dot{U}}_{C{\gamma }_2(3)}$$

- фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₂ - постоянная распространения второй пары волн электромагнитного поля; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_2(3)}$$

, $${\dot{I}}_{B{\gamma }_2(3)}$$

, $${\dot{I}}_{C{\gamma }_2(3)}$$

- токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\underset{\_}{Z}}_{cA2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cB2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cC2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cN2}$$

- собственные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCA2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cAN2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBN2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCN2}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBC2}$$

- взаимные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом.

3 случай (для третьей постоянной распространения, третья пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_3(3)}$$

, $${\dot{U}}_{B{\gamma }_3(3)}$$

, $${\dot{U}}_{C{\gamma }_3(3)}$$

- фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₃ - постоянная распространения третьей пары волн электромагнитного поля; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_3(3)}$$

, $${\dot{I}}_{B{\gamma }_3(3)}$$

, $${\dot{I}}_{C{\gamma }_3(3)}$$

- токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\underset{\_}{Z}}_{cA3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cB3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cC3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cN3}$$

- собственные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCA3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cAN3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBN3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCN3}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBC3}$$

- взаимные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом.

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_4(3)}$$

, $${\dot{U}}_{B{\gamma }_4(3)}$$

, $${\dot{U}}_{C{\gamma }_4(3)}$$

- фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₄ - постоянная распространения четвертой пары волн электромагнитного поля; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_4(3)}$$

, $${\dot{I}}_{B{\gamma }_4(3)}$$

, $${\dot{I}}_{C{\gamma }_4(3)}$$

- токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\underset{\_}{Z}}_{cA4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cB4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cC4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cN4}$$

- собственные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCA4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cAN4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBN4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cCN4}$$

, $${\underset{\_}{Z}}_{cBC4}$$

- взаимные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), Ом.

Поскольку нагрузка для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) одна, а пар волн электромагнитного поля распространяющихся по каждому линейному проводу четыре, то очевидно, что согласование каждого провода можно выполнить лишь для одной пары волн электромагнитного поля по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай или 4 случай.

Далее определяется эталонное полное сопротивление нагрузки 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

(рис.2), какое оно должно быть для питания понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1). Полученные результаты отправляются в блок 24 (A₁).

В блоке 24 (A₁) (рис.3) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

и 23 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

с действительными значениями, а именно: 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

, и напряжением 19 $$\left({\dot{U}}_{H.A}\right)$$

, зарегистрированных на первичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4)). Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ΔZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_A}$$

, а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_A}$$

. Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 1 (KO1), 12 (КО2), 16 (КО3) (рис.1).

Здесь (рис.3) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения на первичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1) или сопротивления нагрузки эталонным величинам. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) эталонной величине. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_A}$$

следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце ЛЭП сформировать сигнал для корректирующих органов 1 (КО1), 12 (КО2), 16 (КО3) (рис.1).

В процессе реализации стабилизации заданных величин токов и напряжений понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемого от однородной несимметричной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), выяснено (рис.3), что при: $$19\left({\dot{U}}_{H.A}\right)>23\left({\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

и $$17\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)>18\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 56 (ΔU_O) в виде произведения разницы между 23 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

и 19 $$\left({\dot{U}}_{H.A}\right)$$

и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_A}$$

.

Блок 24 (A₁) (рис.3) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.

В то же время на рис.2 действительные величины, характеризующие электрическую энергию и присутствующие в реальном времени на объекте 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{Н.А}}{\dot{I}{2}_{.А}}\right)$$

и 19 $$\left({\dot{U}}_{H.A}\right)$$

сравниваются с величинами эталонными (рассчитанными при помощи специализированной программы), а именно с 23 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

и 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{Н.А}}\right)$$

. На основании этого сравнения вычисляется, на сколько они отличны друг от друга, в результате чего получают величины 50 $$\left(\Delta \underset{\_}{Z}={\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}\right)$$

, 49 $$\left(\Delta \dot{U}={\dot{U}}_{H.A}-{\dot{U}}_{ВОЛН.А}\right)$$

. Если это отличие не превышает некоторого порогового значения, выбранного с учетом максимальных величин токов и напряжений в нейтральном проводе при несимметрии нагрузки линейных проводов однородной несимметричной ЛЭП напряжением 35кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), начинает работать следующая часть алгоритма (рис.2).

Она работает так. Из аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП), на основании работы датчиков 30 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

, в процессор 5 (П) поступают значения частоты 58 (f), действующие действительные значения тока 39 $$\left(\dot{I}{2}_{.A.1}\right)$$

, напряжения 40 $$\left({\dot{U}}_{H.A.1}\right)$$

нагрузки. Затем определяется действительная величина 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

, которая будет отлична от нуля и бесконечности в случае реализации эталонной величины нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемой от четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) (рис.1). Определяемые таким образом действительные величины 39 $$\left(\dot{I}{2}_{.A.1}\right)$$

, 40 $$\left({\dot{U}}_{H.A.1}\right)$$

(рис.2) умножаются на коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)), в результате чего получаются действующие действительные значения напряжения нагрузки 47 $$\left({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz\right)$$

и действующие действительные значения тока нагрузки 38 $$\left(\dot{I}{A}_{.2}^{}=\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kuz\right)$$

. Коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) равен единице в случае наличия эталонной величины нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), питаемой от четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) (рис.1). Данное условие выполнено, когда $$\Delta \underset{\_}{Z}<200$$

и $$\Delta \dot{U}<200$$

, а Ku=1 и Kz=1. В ином случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) равен нулю. Полученные таким образом действительные величины совместно с действительной величиной 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

подаются в блок 37 (A₂).

Блок 53 (FOUR-WIRE v. 1.00 (2)) на рис.2 иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в анализируемой однородной ЛЭП [11]. На основании определенной частоты 58 (f) при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по линейным проводам несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 51 $$\left(\dot{I}{2}_{A.H.1}\right)$$

и 52 $$\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\right)$$

(рис.2) формируются величины эталонных токов и напряжений для питания первичной стороны понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [1, 9].

1 случай (для первой постоянной распространения, первая пара волн электромагнитного поля):

где

$${\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}$$

, $${\dot{U}}_{B.ВОЛН.1}$$

, $${\dot{U}}_{C.ВОЛН.1}$$

- эталонные фазные напряжения на клеммах электрической нагрузки;

$$\dot{I}{2}_{A.H.1}$$

, $$\dot{I}{2}_{B.H.1}$$

, $$\dot{I}{2}_{C.H.1}$$

- эталонные токи на клеммах электрической нагрузки.

2 случай (для второй постоянной распространения, вторая пара волн электромагнитного поля):

где

3 случай (для третьей постоянной распространения, третья пара волн электромагнитного поля):

где

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

где

Поскольку нагрузка для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) одна, а пар волн электромагнитного поля распространяющихся по каждому линейному проводу четыре, то очевидно, что согласование каждого провода можно реализовать лишь для какой либо одной пары волн электромагнитного поля по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай или 4 случай.

Величины 51 $$\left(\dot{I}{2}_{A.H.1}\right)$$

и 52 $$\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\right)$$

(рис.2) умножаются на коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)), который равен единице в случае достижения эталонной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2(4)) (рис.1), запитанного от четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) (рис.1). В противном случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) (рис.2) имеет нулевое значение. В результате чего получаются эталонные действующие значения напряжения 43 $$\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН}^{}={\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\cdot Kuz\right)$$

и тока 42 $$\left(\dot{I}{2}_{A.H}=\dot{I}{2}_{H.A.1}\cdot Kuz\right)$$

. Затем определяется полное эталонное сопротивление нагрузки 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$

(рис.2). Полученные величины отправляются в блок 37 (A₂).

В блоке 37 (А2) (рис.4) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений (рассчитанных величин при помощи специализированной программы 53 (FOUR-WIRE v. 1.00 (2))) 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$

, 43 $$\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН}^{}={\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\cdot Kuz\right)$$

с действительным сопротивлением нагрузки 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$

и действительным напряжением 47 $$\left({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz\right)$$

, то есть с величинами сформированными устройствами сопряжения 30 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3}\right)$$

(рис.1). Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04_O, ΔZ06_O, ΔZ07_O, ΔZ08_O, ΔZ09_O, либо по напряжению ΔU01_O, ΔU02_O, ΔU03K_O, ΔU05_O. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_{A1}}$$

, а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_{A1}}$$

. Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 14 (КОн.), 32 (КО4), 35 (КО5) (рис.1).

На рис.4 в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения нагрузки 29 (Т6(3)) четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) (рис.1), или сопротивления нагрузки своим эталонным значениям. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока нагрузки 29 (Т6(3)) (рис.1) своим эталонным значениям. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_{A1}}$$

(рис.4) следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов на первичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) сформировать сигнал для корректирующих органов 14 (КОн.), 32 (КО4), 35 (КО5) (рис.1).

В процессе стабилизации заданных величин токов и напряжений понижающего трансформатора 29 (Т6(3)) (рис.1) выяснено (рис.4), что при:

$$47\left({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz\right)>43\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН}={\dot{U}}_{ВОЛН.1}\cdot Kuz\right)$$

и $$48\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)>46\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$

, ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 57 (ΔU_P) в виде произведения разницы между 43 $$\left({\dot{U}}_{A.ВОЛН}^{}={\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\cdot Kuz\right)$$

и 47 $$\left({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz\right)$$

и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_{A1}}$$

.

Блок 37 (A₂) (рис.4) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.

Алгоритм согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой отличен от рассмотренного ранее алгоритма согласования линейных проводов A, B и C.

Источником питания нейтрального провода N здесь следует считать нагрузку линейных проводов A, B и C, поскольку именно несимметрия нагрузки трех фаз является причиной появления тока в нейтральном проводе N при условии симметрии источника питания, генерирующего ток и напряжение для линейных проводов A, B и C.

Пусть будет необходимо выполнить согласование нейтрального провода N с электрической нагрузкой.

На (рис.1) показан алгоритм обеспечения и стабилизации согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой, входящего в состав четырехпроводной несимметричной ЛЭП. Здесь в качестве объекта согласования выступает нейтральный провод N, входящий в состав несимметричной однородной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная). Кроме того, здесь используется дополнительное электротехническое оборудование, которым является корректирующий орган 60 (КО6), в виде фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений, таких как активный фильтр с «плавающими» конденсаторами [8], выполненный для однопроводной линии и позволяющий формировать нагрузку на источнике питания генерирующем ток и напряжение для линейных проводов A, B и C трансформатора 2 (Т1).

Нейтраль трансформатора 2 (Т1) образует блок, полное сопротивление которого в случае реализации заданной величины тока и напряжения корректирующим органом 60 (КО6) определяется величиной 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$

(рис.1), а в иных случаях - 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

. В данном случае полное сопротивление 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$

является эталонной величиной, к которой должно стремиться действительное значение 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.

Основным блоком алгоритма согласования нейтрального провода N, входящего в состав однородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП 35 кВ или меньше 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис.1), где выполняется анализ сведений о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

или 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$

(рис.1), (рис.5) понижающего трансформатора 2 (Т1). Исходные данные в процессор 5 (П) поступают от устройств сопряжения, каковыми являются датчики тока, напряжения и частоты 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

и 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

, где анализируемые характеристики электрической энергии доводятся до величин, воспринимаемых компьютерной техникой.

Датчики 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в конце исследуемого нейтрального провода N (в месте присоединения нагрузки), входящего в состав несимметричной однородной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) (рис.1) с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале нейтрального провода N (в месте присоединения источника питания), входящего в состав несимметричной однородной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

устанавливаются и используются перед 14 (КОн.) с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

В качестве датчиков 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

и 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, спектроанализаторы, частотомеры, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис.1) позволяет сформированные в датчиках 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

, 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

и 36 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4}\right)$$

аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующему органу 60 (КО6) преобразовать в аналоговые.

Схема алгоритма работы процессора 5 (П) представлена на рис.5. Здесь из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают действующие значения тока 62 $$\left(\dot{I}{2}_{.N}\right)$$

, напряжения 61 $$\left({\dot{U}}_{H.N}\right)$$

нагрузки и значение их частоты 58 (f) от устройств сопряжения блоков 3 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1}\right)$$

или 10 $$\left({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2}\right)$$

(рис.1) и (рис.5), затем определяется величина 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

. Определяемые таким образом величины 62 $$\left(\dot{I}{2}_{.N}\right)$$

, 61 $$\left({\dot{U}}_{H.N}\right)$$

, 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

подаются в следующий блок 66 (A₃).

Блок 67 (FOUR-WIRE v. 1.00 (3)) на (рис.5) иллюстрирует использование в предлагаемом алгоритме согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в несимметричной однородной линии электропередачи четырехпроводного исполнения [11]. На основании сведений о частоте 58 (f) при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по нейтральному проводу N, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 68 $$\left(\dot{I}{2}_{H.N}\right)$$

и 69 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.N}\right)$$

формируются величины токов и напряжений для корректирующего органа 60 (КО6) (рис.1), который выступает в роли нагрузки нейтрального провода N несимметричной однородной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [1].

1 случай (для первой постоянной распространения, первая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_1(3)}$$

- напряжение на клеммах нейтрального провода N (в районе источника питания, конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяется по формуле:

$${\dot{U}}_{N{.}_1(3)}$$

- комплексное значение действующей величины фазного напряжения нейтрального провода N в районе источника питания четырехпроводной однородной несимметричной ЛЭП (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)), B; $${\dot{U}}_{ВОЛН.N}$$

- эталонное напряжение нагрузки нейтрального провода N (рис.1); $${\dot{I}}_{N{\gamma }_1(3)}$$

- ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

$${\dot{I}}_{N{.}_1(3)}$$

- ток нейтрального провода N от источника питания (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)), А; $$\dot{I}{2}_{H.N}$$

- эталонный ток электрической нагрузки (рис.1).

2 случай (для второй постоянной распространения, вторая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_2(3)}$$

- напряжение на клеммах источника питания нейтрального провода N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяется по формуле:

$${\dot{I}}_{N{\gamma }_2(3)}$$

- ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

3 случай (для третьей постоянной распространения, третья пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_3(3)}$$

- напряжение на клеммах источника питания нейтрального провода N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяется по формуле:

$${\dot{I}}_{N{\gamma }_3(3)}$$

- ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

4 случай (для четвертой постоянной распространения, четвертая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_4(3)}$$

- напряжение на нейтральном проводе N, на клеммах источника питания (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяется по формуле:

$${\dot{I}}_{N{\gamma }_4(3)}$$

- ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

Поскольку нагрузка для нейтрального провода N входящего в состав ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная) одна, а пар волн электромагнитного поля распространяющихся по нейтральному проводу N четыре, то очевидно, что согласование нейтрального провода N можно реализовать лишь для одной пары волн электромагнитного поля по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай или 4 случай.

Далее определяется эталонное полное сопротивление нагрузки 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$

(рис.5), какое оно должно быть для 2 (Т1) (рис.1). Полученные результаты отправляются в блок 66 (A₃) (рис.5).

В блоке 66 (A₃) (рис.6) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$

, 69 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.N}\right)$$

с действительными значениями: 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$

и напряжением 61 $$\left({\dot{U}}_{H.N}\right)$$

. Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ΔZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_N}$$

, а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_N}$$

. Сведения о результатах расчета ошибок поступают в корректирующий орган 60 (КО6) (рис.1).

Здесь (рис.6) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1) (рис.1) или сопротивления нагрузки, нейтрали трансформатора 2 (Т1) своим эталонным значениям. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1) своим эталонным значениям. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_N}$$

следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце нейтрального провода N (нейтраль 2 (Т1)) сформировать сигнал для корректирующего органа 60 (КО6) (рис.1).

В процессе стабилизации заданных величин токов и напряжений нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1) (рис.1), являющегося источником питания линейных проводов однородной несимметричной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-проводная), выяснено (рис.6), что при: $$61\left({\dot{U}}_{H.N}\right)>69\left({\dot{U}}_{ВОЛН.N}\right)$$

и $$63\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)>70\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$

ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 71 (ΔU_N) в виде произведения разницы между 69 $$\left({\dot{U}}_{ВОЛН.N}\right)$$

и 61 $$\left({\dot{U}}_{H.N}\right)$$

и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_N}$$

.

Блок 66 (A₃) (рис.6) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.

Блоки понижающих трансформаторов 2 (Т1) и 9 (Т2(4)) (рис.1) с симметрирующими устройствами могут быть заменены на блоки понижающих трансформаторов без симметрирующих устройств 54 (Т1(8)) и 55 (Т2(9)) (рис.7).

Блок понижающего трансформатора 29 (Т6(3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки которого: «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ (рис.1) может быть заменен блоком понижающего трансформатора 59 (Т8(3)) схема соединения первичной и вторичной обмотки которого: «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ (рис.8).

Источники информации

1. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн. 2. Г.А. Большанин - Братск: БрГУ, 2006 - 807 с.

2. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн. 1. Г.А. Большанин. - Братск: БрГУ, 2006 - 807 с.

3. Веников, В.А. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока./ В.А. Веников, Ю.П. Рыжков. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

4. Электрические системы. Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения./ Под. Ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1972. - 367 с.

5. Большанин, Г.А. Коррекция качества электрической энергии./ Г.А. Большанин. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. - 120 с.

6. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по однородному участку линии электропередачи четырехпроводного исполнения./ Г.А. Большанин, Л.Ю. Большанина // Системы. Методы. Технологии. - 2009. №3. - С.65-69.

7. Кэрки, Д. Согласование выходного импеданса при помощи полностью дифференциальных операционных усилителей./ Д. Кэрки // Компоненты и технологии. - 2010. - №5. - С.150-154.

8. Пронин, M. Активные фильтры высших гармоник направления развития/ М. Пронин // Новости Электротехники - 2006 - №2. - С.5-10.

9. Козлов, В.А. Условия согласования однородной несимметричной четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи напряжением до 35 кВ с нагрузкой. / В.А. Козлов, Г.А. Большанин // Материалы VIII международной научно-практической конференции. - София: Бял ГРАД-БГ ООД, 2012. - С.67-71.

10. Сердешнов, А. Симметрирующее устройство для трансформаторов. Средство стабилизации напряжения и снижения потерь в сетях 0,4 кВ./ А. Сердешнов, И. Протосовицкий, Ю. Леус, П. Шумра // Новости электротехники. - 2005. - №1. - С.14-15.

11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010614157 "Расчет параметров трехфазной четырехпроводной линии электропередачи (FOUR-WIRE v. 1.00)"