Спосіб вимірювання електричного струму і пристрій для його реалізації

1 Спосіб вимірювання електричного струму, при якому здійснюють трансформацію вимірюваного струму трансформатором струму, аналогово-цифрове перетворення вторинного струму, математичну обробку миттєвих поточних значень вимірюваного струму і видавання результатів до пристрою вимірювання та релейного захисту, який відрізняється тим, що вимірювання миттєвих значень вторинного струму здійснюють через малі рівні проміжки часу, миттєві поточні значення вимірюваного первинного струму визначають за співвідношеннями Ht со 2 l Ot> lot =І0пт • s i n ^ a t - 9 j + l 0 + ДІ Oat. ДЄ i-lt - значення первинного струму на момент часу t, i2t - виміряне значення вторинного струму трансформатора струму на момент часу t, lot - розраховане значення струму намагнічування трансформатора струму на момент часу t, lonm - амплітуда періодичної складової струму намагнічування, a t = co-t - поточне значення синхронного часу в електричних радіанах, Ф - фазовий кут зсуву струму намагнічування, a)-|,a)2- КІЛЬКІСТЬ витків первинної і повторної обмоток трансформатора струму, 'oat-At • значення аперіодичної складової струму намагнічування на момент часу t — Д t, A'Oat ' приріст значення аперіодичної складової струму намагнічування за інтервал часу At, At - інтервал часу між двома суміжними вимірюваннями, причому значення lonm.^'oat т а Ф Д л я кожного моменту часу t знаходять із рішення системи рівнянь, складеної на підставі поточного і трьох попередніх результатів вимірювань вторинного струму М L 0 H lonm [sin(a t -cp)-sin(a t _ u t -cp)] + ^ L 0 H Д 1 О э 1 -|i L 2 S H Ді 2 t - r 2 i 2 t At-1-2 Ai 2 t = 0, M L0H 'onm [sin(a t _ u t -9)-sin(a t _ 2 u t -9)] + ) j. L 0H Д1 О э 1 " М- I-2SH A'2t-At - r2 '2t-At A t " L 2 A'2t-At = °. JJ- I-OH l O n m [ s i n ( a t _ 2 u t - < p ) - S i n ( a t _ 3 u t -

щ + IOt=lonmSin(at-(p)+loatAt Aloat, де Ht - значення первинного струму в момент часу t, i2t - виміряне значення вторинного струму трансформатора струму на момент часу t, 58603 зв'язані з входом пристрою для обчислення поточного значення первинного струму, а його вихід зв'язаний із входом обчислювального пристрою для попередньої математичної обробки вхідної інформації lot - розраховане значення струму намагнічування трансформатора струму на момент часу t, lomn - амплітуда періодичної складової струму намагнічування, at=w t - поточне значення синхронного часу в електричних радіанах, е - фазовий кут зсуву струму намагнічування, р ші,Ш2 - КІЛЬКІСТЬ витків первинної і вторинної обмоток трансформатора струму, loat At - значення аперіодичної складової струму намагнічування на момент часу t-ut, Aloat - приріст значення аперіодичної складової струму намагнічування за інтервал часу At, At - інтервал часу між двома суміжними вимірами, ПрИЧОМу ЗНачеННЯ lonm, ДІ(М І Ф ДЛЯ КОЖНОГО моменту часу t знаходять із рішення системи рівнянь, складеної на підставі поточного і трьох попередніх результатів вимірів вторинного струму М Цін ІОпт [sln(at-Cp)-Sin(atAt-Cp)]+[J L0H Aloat-M L2SH Al2t At-l-2 Al2t=0, M LOH lonm [sm(atAt-cp)-sin(at2At-cp)]+ M U H Aloat-M I-2SH Al2t Д-Г2 l2t At At-I_2 Al2t At=O, M U H lonm [sin(at 2At-cp)-sm(at здгф)]+Н U H AIOat-M I-2SH Al2t 2ДК2 l2t 2At At-I_2 Al2t 2At=0, M U H lonm [sin(at ЗІГФ)-5ІП(ОІ4ДГФ)] + М L 0H AIOat-M L2SH Al2t ЗДК2 l2t 3At At-L2 Al2t 3At=0, де |j - невизначений множник, який враховує нелінійне змінення стану магнітної системи трансформатора струму, LOH - номінальна індуктивність гілки намагнічування трансформатора струму, L2SH - номінальна індуктивність розсіювання вторинної обмотки трансформатора струму, L2 - індуктивність навантаження трансформатора струму, Г - активний опір вторинної обмотки і наван2 таження трансформатора струму, При цьому до пристроїв попередньої обробки вхідної інформації вводять миттєві поточні значення первинного струму Запропонований засіб засновано на відомому диференційному рівнянні [1,2] . di 0 _ di 2 н ~dt~~ Г 2 ' 2 ~dt~' яке описує перехідний процес у трансформаторі струму з ЛІНІЙНИМИ характеристиками, але в якому диференціали dio, di2 і dt заміняють приростами Ді'о, Ді2, і At, приріст аперіодичної складової струму намагнічування прийнято однаковим на інтервалі чотирьох суміжних вимірів Крива намагнічування на інтервалі чотирьох суміжних вимірювань є ЛІНІЙНОЮ, а ВІДМІННІСТЬ магнітної проникли вості на цьому інтервалі від номінальної враховано невизначеним множником [J Пристрій, який реалізує запропонований спосіб, містить трансформатор струму з феромагнітним сердечником, аналого-цифровий перетворювач струму і обчислювальний пристрій для попередньої математичної обробки вхідної інформації поточних значень струму, при цьому до нього додатково введено вузол формування поточного синхронного часу і пристрій для обчислення поточних значень первинного струму Суттєві ознаки запропонованого способу, що відрізняють його від прототипу, полягають у тому, що значення первинного струму н, обчислюють як суму виміряного вторинного струму І2, помноженого на номінальний коефіцієнт трансформації трансформатора струму, і струму намагнічування іо, який обчислюють для кожного моменту за результатами поточного і трьох попередніх вимірювань з урахуванням змінення магнітного стану магнітопроводу Суттєві ознаки запропонованого пристрою, що реалізує спосіб, які відрізняють його від прототипу, полягають у введенні нових вузлів і взаємозв'язків, таких як вузол формування поточного синхронного часу і пристрій для обчислення поточних значень первинного струму При цьому вхід вузла формування поточного синхронного часу зв'язаний із трансформатором напруги електроустановки, виходи аналого-цифрового перетворювача струму і вузла формування поточного синхронного часу зв'язані з входом пристрою для обчислення поточного значення первинного струму, а його вихід зв'язаний із входом обчислювального пристрою для попередньої математичної обробки вхідної інформації Винахід пояснюється кресленням "блок-схеми пристрою, який реалізує спосіб, що заявляється Блок-схема містить трансформатор струму з феромагнітним сердечником 1, аналого-цифровий перетворювач струму 2, вузол формування поточного синхронного часу 3, пристрій для обчислення поточних значень первинного струму 4, обчислювальний пристрій для попередньої математичної обробки вхідної інформації (поточних значень струму) 5, пристрій релейного захисту 6 і трансформатор напруги 7 електроустановки, при цьому вхід вузла формування поточного синхронного часу 3 зв'язаний із трансформатором напруги електроустановки 7, виходи аналого-цифрового перетворювача струму 2 і вузла формування поточного синхронного часу 3 зв'язані із входом пристрою для обчислення поточного значення первинного струму 4, а його вихід зв'язаний з входом обчислювального пристрою для попередньої математи 58603 чної обробки вхідної інформації (поточних значень струму) 5 Пристрій працює таким чином Вторинний струм трансформатора струму 1, що відповідає моменту часу t, надходить до аналого-цифрового перетворювача 2 і після нього у цифровому вигляді надходить до обчислювального пристрою 4, куди також надходить із пристрою З значення синхронного часу - кута а1 =w-t, де ш=2тгї - кругова частота, що відповідає частоті мережі f У пристрої 4 обчислюють приріст вторинного струму Ui2t за останній інтервал часу At, формують рівняння, що відповідає моменту часу t М Цін ІОпт [sln(ctt-Cp)-Sin(atAt-Cp)]+[J L0H Aloat-M I-2SH Al2t At-I_2 Al2t=O, до якого входять чотири невідомих величини М, ІОпт, AloatTaCp, вирішують систему чотирьох рівнянь, до якої входять, крім означеного, три рівняння, сформовані у попередні моменти часу t-ut, t-2ut і t-3ut, в результаті чого визначають невідомі й обчислюють значення первинного струму, яке відповідає моменту часу t со2 lot _ Ht loFlonm Sin(at-(p)+loatAt+Aloai, У наступний момент часу процес повторюють з ВІДПОВІДНИМ зсувом рівнянь у системі додатком нового і виключенням останнього, тобто здійснюють процес кусочної лінеаризації нелінійного процесу з корекцією на кожному кроку вимірювання At Початкове значення аперіодичної складової струму намагнічування Іоа визначають, виходячи з відомого принципу безперервності струму в початковий момент перехідного процесу [1] Обчислене значення струму Ht з пристрою 4 надходить до пристрою для попередньої математичної обробки вхідної інформації 5, звідки результати надходять до пристрою релейного захисту 6 або інший приймач інформації Джерела інформації 1 В В Афанасьев, И М Адоньев, В М Кибель и др Трансформаторы тока - Л Энергоатомиздат, 1989 (с 96-105, 109-120) 2 А М Федосеев Релейная защита электроэнергетических систем Релейная защита сетей М Энергоатомиздат, 1984 (с 264-265, 282-284, 320-329) 58603 Комп'ютерна верстка О В Кураєв Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна