Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава I. СОСТШНИЕ ВОПРОСА И ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. . . 10
Состояние проблемы повышения точности измерений посредством ИИС в условиях эксплуатации. . . 10
Обзор кибернетических методов повышения точности измерений 12
Структурные и функциональные особенности ИИС
в АСДУ энергосистемой 17
1.4. Общая постановка задачи построения адаптивной
математической модели преобразования сигнала в
ИИС 22
Принцип вычислительной коррекции погрешности измерения в ИИС 27
Выводы по главе и форму ли рЙжї'Саа дачи исследования >...'.' 28
Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРЕОБРАЗОВА
НИЯ СИГНАЛОВ В ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ И ,
АЛГОРИТМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ КОРРЕКЦИИ ИХ ПОГРЕШНОС
ТЕЙ 30
Постановка задачи 30
Математические модели преобразования сигналов телеизмерения в измерительных трансформаторах. . 32
Разработка и исследование алгоритма вычислительной коррекции погрешностей измерительных трансформаторов в реальном масштабе времени ..... 49
Исследование методической погрешности измерения мощности и энергии моделированием на ЭВМ .... 58
з,
2.5. Разработка метода определения параметров мате
матической модели измерительных трансформато
ров в условиях эксплуатации 63
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТИ КВАНТОВАНИЯ
СИГНАЛА ПО УРОВНЮ НА ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПА
РАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬ
НОГО КАНАЛА 70
О погрешности квантования измерительных сигналов по уровню 70
Применение метода статистических испытаний при моделировании на ЭВМ измерительных сигналов с различными законами распределения 75
Исследование рандомизированной процедуры квантования сигналов телеизмерения 80
Применение рандомизированной процедуры квантования для определения параметров линейной аппроксимации характеристики преобразования низкоуровневой части телеизмерительного канала. . . 86
Практическое определение закона распределения случайной помехи квантователя 92
Глава 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
АДАПТИВНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НИЗКОУРОВНЕ
ВОЙ ЧАСТИ ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛШ 97
Постановка задачи 97
Рекуррентная формула оценки математического ожидания сигналов телеизмерения 98
Алгоритм определения параметров адаптивной математической модели 102
Исследование на ЭВМ алгоритма построения адап-
тивной модели на примере телеизмерения актив
ной мощности 109
4.5. Результаты испытаний и особенности использова
ния программ автоматической вычислительной кор
рекции погрешностей телеизмерения 124
Глава 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТНОЙ ОЦЕНКИ И ВЫЧИСЛИ
ТЕЛЬНОЙ КОРРЕКЦИИ СОСТАВЛЯЮЩИХ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПО
ГРЕШНОСТИ 129
О динамической погрешности телеизмерения . . . 129
Экспериментальное определение динамических характеристик телеизмерительных каналов 130
Расчетная оценка динамических погрешностей телеизмерения в нормальном режиме функционирования ЭЭС 133
Вычислительная коррекция динамической погрешности, вызванной функционированием коммутатора сигналов 138
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 141
ЛИТЕРАТУРА 144
Приложение I. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРИ
ТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В УС
ЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ 154
Приложение 2. КОММУТАТОР СИГНАЛОВ ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ 161
Приложение 3. МАТЕРИАЛЫ ВНЕДРЕНИЯ 169
Введение к работе
Последние два десятилетия характеризуются бурным развитием измерительно-информационных систем (ШС), широко применяемых в автоматизированных системах управления (АСУ) разнообразными технологическими процессами (ТП). ИИС осуществляют функцию сбора и передачи измерительной информации о состоянии Ш, на основе которой в АСУ вырабатываются управляющие решения. Необходимость повышения эффективности принимаемых решений ставит задачу повышения точности измерения параметров состояния объекта управления. Сложность этой задачи обусловлена изменением точностных характеристик ИИС в связи с влиянием возмущающих воздействий, имеющих место в условиях эксплуатации. Традиционное решение проблемы, заключающееся в тщательной отработке технологии производства и применении стабильных материалов и элементов, в настоящее время оказывается уже недостаточным. Поэтому задача повышения точности измерений посредством ИИС в условиях эксплуатации является весьма актуальной.
Большие заслуги в решении этой проблемы и развитии теории точности ИИС принадлежат советским ученым Сотскову Б.С. [і], Ка-рандееву К.Б. [2], Кавалерову Г.И. и Мандельштаму СМ. [3], Ца-пенко МЛ. [4], Алиеву Т.М. [б], Новицкому П.В. [б], Шенброту И.М. [7], Земельману М.А. [8], Гитису Э.И. [э] и другим.
ИИС занимают в настоящее время высшую ступень развития средств измерений. В отличие от обычных локальных средств измерения процесс получения результата измерения в ИИС состоит из нескольких этапов. В данной работе рассматривается широкий класс ИИС, сопряженных с управляющей ЭВМ, процесс измерения в которых включает как последний этап программное вычисление результата изме-
рения по характеристике преобразования измерительного канала (так называемая операция "масштабирования"). Отражая функциональную связь между входными и выходными сигналами, характеристика преобразования является математической моделью преобразования сигнала в измерительном канале ИИС. Результат измерения будет тем точнее, чем больше соответствие между действительной функцией преобразования измерительного канала и его математической моделью, заложенной в память управляющей ЭВМ. Однако решение задачи не ограничивается разовым выбором адекватной математической модели. Изменение во времени реального оператора преобразования под воздействием возмущающих факторов окружающей среды требует разработки метода оперативного (в реальном масштабе времени) отслеживания значений параметров модели для коррекции возникающей погрешности измерения.
В целях конкретизации в работе рассматриваются ИИС, предназначенные для функционирования в автоматизированной системе диспетчерского управления (АСДУ) энергосистем.
Целью настоящей работы является повышение точности телеизмерений параметров режима энергосистемы путем вычислительной коррекции3* погрешности преобразования сигнала в измерительном канале в целом, основанной на использовании адаптивной математической модели.
Без автоматизации трудоемких и рутинных работ по контролю за состоянием и функционированием измерительных каналов эта цель практически недостижима. Использование в полной мере вычислительных возможностей сопряженной с ИИС управляющей ЭВМ - вот путь реализации этого условия. Перспективность направления вычислительной коррекции погрешностей ИИС заключается в непрерывном со-х Определение термина дано в первой главе.
вершенствовании управляющих ЭВМ: оыстром росте ооъема памяти и скорости вычислительных операций, в интенсивном развитии программного обеспечения.
Исходя из указанной цели, в работе ставятся следующие задачи:
разработать математические модели преобразования сигналов телеизмерения различных параметров режима энергосистемы и оценить степень их адекватности по результатам теоретических и экспериментальных исследований;
разработать программные и технические средства для определения реальных параметров математической модели и исследовать условия эффективной вычислительной коррекции погрешностей телеизмерения.
Результаты решения поставленных задач нашли отражение в пяти главах диссертационной работы.
Первая глава посвящена обзору известных работ, обоснованию основной идеи и формулировке задачи исследования.
Во второй главе ставится и решается задача построения инвариантной к возмущающим воздействиям математической модели преобразования сигнала телеизмерения в измерительных трансформаторах, разрабатывается и исследуется алгоритм вычислительной коррекции погрешностей измерительных трансформаторов, разрабатывается метод определения параметров математической модели измерительных трансформаторов.
В третьей главе разрабатывается и исследуется метод уменьшения влияния погрешности квантования сигнала по уровню на точность определения параметров математической модели низкоуровневой части* измерительного канала, разрабатывается метод опреде-х Определение термина дано во второй главе.
ления закона распределения случайной помехи с малым размахом,соизмеримом с интервалом квантования по уровню.
В четвертой главе исследуется рекуррентная формула оценивания параметров математической модели низкоуровневой части измерительного канала в различных условиях функционирования, разрабатывается программа определения параметров адаптивной математической модели и вычислительной коррекции погрешностей низкоуровневой части измерительного канала.
В пятой главе разрабатывается метод расчетной оценки динамической погрешности телеизмерения для двух характерных видов измеряемых процессов, выводится формула вычислительной коррекции динамической погрешности, возникающей в режиме построения адаптивной математической модели.
В заключение формулируются основные результаты диссертацио-ной работы.
Новые научные результаты и основные положения, выносимые на защиту: алгоритм итерационного определения параметров адаптивной математической модели преобразования сигнала в канале теле^ИИС; инвариантные к возмущающим воздействиям математические модели преобразования сигнала в первичном преобразователе - группе измерительных трансформаторов; методика определения реальных параметров математической модели преобразования сигнала в измерительных трансформаторах; установление оптимального значения показателя рандомизации для различных законов распределения помехи и применение рандомизированной процедуры квантования сигналов телеизмерения для повышения точности оценки параметров адаптивной математической модели; методика определения закона распределения случайной помехи с малым размахом, соизмеримом с величиной кванта, по дискретным сигналам телеизмерения; формулы экспериментально-
,9
расчетной оценки дисперсии динамической погрешности телеизмерения для двух характерных видов автокорреляционных функций измеряемых процессов.
Практическая ценность работы заключается в повышении точности телеизмерения режимных параметров энергосистемы на основе разработанных программ и технических средств автоматизации эксперимента.
Работа выполнена в Институте Энергетики и Автоматики Академии Наук Узбекской ССР в соответствии с координационными планами НИР по проблемам ГКНТ СМ СССР 0.80.12 "Разработать на основе использования типовых решений методов оптимизации и ЭВМ третьего поколения и ввести в действие автоматизированные системы управления производственными объединениями и предприятиями отраслей промышленности" и 0.Ц.026 "Автоматизация управления технологическими процессами, производствами, машинами, станками и оборудованием с применением мини-ЭВМ и микро-ЭВМ".
Результаты отдельных этапов работы переданы для внедрения в ВГПИиНИИ "Энергосетьпроект" и НПО "Система", а также опубликованы в центральных и республиканских научно-технических изданиях.
Ожидаемый экономический эффект от использования программ вычислительной коррекции погрешностей телеизмерения на линиях электропередачи с автоматическим ограничением передаваемой мощности для первоначального объема внедрения 20 линий составляет 182 тыс. рублей в год.
