Введение к работе
' Актуальность темы. В- настоящее время в энергетике значительно расширился круг решаемых средствами автоматики задач и стало актуальным создание .устройств, в которых осуществляется одновре-' менное измерительное преобразование нескольких энергетических параметров, таких' как действующие значения напряжения и тока, активная, реактивная и полная мощности, коэффициенты активной и реактивной мощности и т.п., что. приводит к снижению трудозатрат, стоимости, габаритных размеров и повышению надежности. Реализации этих устройств способствует широкое внедрение микроэлектроники и микропроцессорной техники. Наиболее актуальные задачи, где внедряются многофункциональные измерительные устройства, - это оптимальное управление электропотреблением и нагрузкой, оценка режимов и состояния энегосистемы, оценка качества потребителей электроэнергии и учет потерь от перетоков мощности, управление режимами работы генераторов, подстанций и др. объектов, автоматический контроль и диагностика режимов работы крупных > энергоагрегатов, электродвигателей, трансформаторов и другого оборудования и т. п.
Эффективное решение таких задач возможно, при использовании современных информационно-измерительных систем (ИИС) и АСУТП, одной из важнейших составляющих частей которых являются, первичные датчики информации - измерительные преобразователи (ИП)',. техни- ческие характеристики и функциональные возможности которых в значительной мере определяют эффективность ИИС и АСУТП в целом. При этом в последнее время наблюдается тенденция усложнения условий работы ИП, что связано со все более широким распространением электротехкологий, ухудшающих качество электроэнергии.
Диссертационная работа является частью общей научно-исследовательской работы кафедры электрических станций ХПИ и выполнялась в рамках государственной научно-технической программы-5.1.5 "Управление режимами систем электроснабжения, как эффективный способ, решения проблемы энергосбережения", по планам ГКНТТ и министерства энергетики Украины, а также, по плану института.
Цель работы и задачи исследований. Целью работы является разработка многофункционального преобразовательного элемента (МПЭ) и исследование его свойств и методов.использования при создании —средств измерения энергетических параметров.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи: ' .
- проанализировать современные,многофункциональные средства
3 . '
измерения (МїСИ) энергетических параметров, обосновать применение для их создания МПЭ с периодической коммутацией на основе интегрального аналогового перемножителя сигналов (АПС) 525ПС2;
-. исследовать статические и динамические характеристики раз
работанного МПЭ; -1:
разработать способы применения МПЭ для создания различных средств измерения; .; '
сравнить эффективность применения МПЭ и других методов многофункционального преобразования для создания средств измерения энергетических параметров;
провести экспериментальные исследования разработанных на основе МПЭ средств измерения и аналоговых вычислительных устройств с целью проверки результатов теоретических исследований и
Определения ПерспеКТИВ, ВНеДреНИЯ, ' '(
Методы исследования. При решении поставленных задач исполь
зовались основные положения теории измерений, функционального
анализа, теории линейных и нелинейных конечно-разностных уравне
ний. При экспериментальных исследованиях использовались различные
методы измерительной техники. . ' |
Автор защищает: ороснование применения МПЭ с периодической коммутацией на основе АПС для создания средств измерения энергетических параметров; исследование динамических характеристик МПЭ и разработку структуры МПЭ с коррекцией быстродействия при выполнении операций деления и извлечения квадратного корня; исследование методической и инструментальной погрешностей функции преобразования МПЭ; разработку структур многофункциональных ИП энергетических параметров и других устройств на основе МПЭ; обоснование и разработку структуры преобразователя реактивной мощности с использованием МПЭ,' учитывающего различные факторы .некачественности потребителей электроэнергии'; методику проведения метрологической аттестации и экспериментальных исследований измерителя качества потребителей электроэнергии (ИКПЭ), позволяющую определить погрешности измерения отдельных составляющих реактивной мощности, вызванных различными факторами некачественности ' потребителей электроэнергии. -
Научная новизна работ"ы- состоит в том, что
обосновано применение МПЭ с периодической коммутацией на основе интегрального АПС 525ПС2 для создания средств измерения энергетических параметров; і
исследованы динамические характеристики МПЭ и' разработана
. 1 '
структура МПЭ с коррекцией быстродействия при выполнении операций деления и извлечения квадратного корня;
исследованы методическая и инструментальная погрешности функции преобразования МПЭ;
разработаны и экспериментально исследованы структуры ИП и средств измерения энергетических параметров и других устройств на
ОСНОВе МПЭ;.
обоснована и разработана структура преобразователя реактивной мощности,'как обобщенного показателя некачеотвенности потребителя электроэнергии, учитывающего различные факторы их некачественности, и на этой основе с использованием МПЭ создан ИКПЭ;
разработана методика проведения метрологической аттестации и экспериментальных исследований ИКПЭ, позволяющая определить погрешности измерения отдельных составляющих реактивной мощности, вызванных различными факторами некачественности Потребителей электроэнергии.
Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты были использованы при разработке функциональных структур, принципиальных схем и создании опытных образцов таких средств измерения, как многофункциональный ИП однофазной цепи переменного тока, многофункциональный измеритель энергетических параметров цепи переменного тока искаженной формы МИЭП-3,. многофункциональный субблок ПАРМ-023 АСУ турбоагрегата, предназначенный для измерения тринадцати различных параметров трехфазной электрической цепи переменного тока, измеритель обобщенного показателя качества потребителей электроэнергии^ ИКПЭ, блок фазового детектора установки ПИМЕР, предназначенной для измерения параметров пассивных элементов.
МИЭП-3 внедрен на испытательном стенде преобразователей тягового привода Всесоюзного научно-исследовательского, проект-но-конструкторского и технологического института электровозоСтро-. ения г.Новочеркасск и может быть использован для измерения энергетических параметров в цепях с сильно искаженными формами напряжения и тока. Ожидаемый экономический эффект при серийном внедрении составил более 10 тыс. руб. в год на один прибор (в ценах 1990г.).
Субблок ПАРМ-023 в настоящее время готовится к серийному производству в составе АСУ турбоагрегата, разработанной на НПО "Монолит" г. Харьков и может быть использован для серийного, производства как многофункциональный ИЛ параметров трехфазных электрических цепей переменного тока. Ожидаемый экономический эффект
' ." -5 " '
составит 21 тыс. руб. на один субблок (в ценах 1991г.).
Блок фазового детектора внедрен в составе автоматизированной прецизионной установки ПИМЕР, разработанной в Институте энергетики АН Молдовы. В настоящее время ведется подготовка к ее серийному производству. Долевой экономический эффект соотавит 10% или 14 тыс. руб. на одну установку (в ценах 1991г.).
Применение полученных научных результатов позволило обеспечить высокие технические и метрологические характеристики разработанных на единой технологической основе средств измерения.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались автором ' и обсуждались на второй Всесоюзной научно-технической конференции "Программируемые устройства релейной защиты и автоматики энергосистем" (Рига, март 1988г.), республиканской научно-технической конференций "Применение1микропроцессоров в народном хозяйстве" (Таллинн, июнь 1988г.), республиканской научно-технической конференции "Системы контроля параметров электронных устройств и приборов",(Одесса,июнь 1988г.), 3-й и 4-й республиканских научно-технических конференциях "Устройства преобразования информации для контроля и управления в ;энергетике" (Харьков, октябрь 1988г,, октябрь 1992г.), международном совеша-нии-семинаре "Научные основы электроизмерительных и диагностических систем в -электроэнергетике" (Киев, октябрь 1989г.), республиканской научно-технической конференции "Региональные проблемы повышения качества и экономии электроэнергии" (Астрахань, сентябрь 1991г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электроэнергетике" (Севастополь, сентябрь 1991г.), -6-я Всесоюзная научно-техническая конференция "Технико-экономические проблемы оптимизации режимов электропотребления промышленных предприятий" (Челябинск, сентябрь 1991г,), международном совешании-семинаре "Современные средства учета, управления энергопотреблением и контроля качества электроэнергии" (Сверд-.ловск, октябрь 1991г.), 10-й'Всесоюзной научно-технической конференции "Интеллектуальные электродвигатели и экономия электроэнергии" (Суздаль, ноябрь 1991г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Информация, измерения, связь".(Санкт-Петербург, ноябрь .1991г.), ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ХПИ в период с 1987 по 19В2 г. г.
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 19 пе
чатных работах. По' материалам диссертация получена 4 авторские
свидетельства СССР. ' j .
''.' 6- "
Структура и объём работа Диссертационная работа изложена на 140 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками и таблицами на 45 страницах и состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 113 наименований и 3 приложений.
