патент

№ RU 2794695

МПК G01R31/72

Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей

Авторы:

Криштопа Наталья Юрьевна

Правообладатель:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО СПбГАУ)

Номер заявки

2022106748

Дата подачи заявки

15.03.2022

Опубликовано

24.04.2023

Страна

Как управлять
интеллектуальной собственностью

Подробнее

Чертежи

Реферат

[61]

Изобретение относится к области электротехники, в частности к определению параметров схемы замещения трансформаторов напряжения со схемой соединения обмоток «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей. Сущность: способ включает регистрацию с помощью измерительного комплекса массивов токов и напряжений. При этом определяют комплексные сопротивления и первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме короткого замыкания, комплексные сопротивления и первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме холостого хода и комплексные проходимости и характеризующие магнитную систему первичной и вторичной обмоток трансформатора

[62]

[63]

[64]

а также комплексное сопротивление Z_Fe, учитывающее размагничивающее действие вихревых токов в баке трансформатора Z_Fe = , где - комплексное сопротивление нулевой последовательности трансформатора. Технический результат: возможность определения параметров математической модели трансформатора со схемой соединения «звезда/звезда-с-нулем», включая комплексные проходимости, характеризующие магнитную систему первичной и вторичной обмоток трансформатора, и комплексное сопротивление, учитывающее размагничивающее действие вихревых токов в баке трансформатора, а также обеспечение сходимости расчетных и измеряемых величин при математическом описании трансформатора. 1 табл., 2 ил.

Формула изобретения

Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей, включающий регистрацию с помощью измерительного комплекса массивов токов и напряжений, отличающийся тем, что определяют комплексные сопротивления и первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме короткого замыкания, комплексные сопротивления и первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме холостого хода и определяют комплексные проходимости и , характеризующие магнитную систему первичной и вторичной обмоток трансформатора

и комплексное сопротивление Z_Fe, учитывающее размагничивающее действие вихревых токов в баке трансформатора

Z_Fe = ,

где - комплексное сопротивление нулевой последовательности трансформатора.

Описание

[1]

Описание математической модели распределительных сетей начинается с математического описания трансформатора. В распределительных сетях с коммунально-бытовыми и смешанными нагрузками чаще всего применяются трансформаторы Y/Yн. Для того, чтобы математически описать трансформатор необходимо составить его схему замещения и определить ее параметры.

[2]

На первом этапе расчета определяются Z_1к - комплексное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме короткого замыкания, Z_2к - комплексное сопротивление вторичной обмотки трансформатора в режиме короткого замыкания Z_1х - комплексное сопротивление первичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода, Z_2х_{- комплексное сопротивление вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода.}

[3]

Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей, включающий регистрацию с помощью измерительного комплекса массивов токов и напряжений, определение комплексных сопротивлений и первичной и вторичных обмоток трансформатора в режиме короткого замыкания, комплексных сопротивлений и первичной и вторичной обмоток трансформатора в режиме холостого хода и определение комплексных проходимостей и , характеризующих магнитную систему первичной и вторичной обмоток трансформатора:

[4]

[5]

[6]

и комплексного сопротивления Z_Fe, учитывающего размагничивающее действие вихревых токов в баке трансформатора:

[7]

Z_Fe=

[8]

где - комплексное сопротивление нулевой последовательности трансформатора.

[9]

Для доказательства адекватности математической модели трансформатора, некоторые расчетные величины будут сравниваться с данными, снятыми с трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда-звезда-с-нулем».

[10]

Новые существенные признаки

[11]

1. Определение по величинам Z₀_,Z_2к_{и_{Z_2х_{значение сопротивления Z_Fe, учитывающее влияние вихревых токов в баке трансформатора.}}}

[12]

2. Определение проводимостей Y₁₁_{и Y₁₂, характеризующих магнитную систему трансформатора.}

[13]

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы для достижения технического результата, на который распространяется исчерпываемый объем правовой охраны.

[14]

Технический результат

[15]

Технический результат заключается в возможности определения параметров математической модели трансформатора со схемой соединения «звезда-звезда-с-нулем» и обеспечения сходимости опытных и расчетных величин в соответствии с законами электротехники.

[16]

На фиг.1 изображена схема замещения трансформатора со схемой соединения обмоток «звезда/звезда-с-нулем».

[17]

На фиг.2 изображена проверка сходимости вещественной и мнимой части рассчитанных первичных токов трансформатора.

[18]

Расчет проводится на основе расчетной схемы, представленной на фиг. 1, и ее системы уравнений, составленных по законам Кирхгофа:

[19]

[20]

После определения параметров Y₁₁_,Y₁₂_{а также Z_Fe_., начальная фаза напряжения U_a принимается равной нулю:}

[21]

[22]

Анализируя треугольники фазных U_a,U_b,U_c и линейных напряжений U_ab,U_bc,U_ca, по теореме косинусов определяются начальные фазы напряжений U_b_{и U_c}

[23]

[24]

[25]

и записываем комплексные значения фазных напряжений на выходе трансформатора:

[26]

[27]

[28]

[29]

модули U_a,U_b,U_c- значения фазных напряжений, зарегистрированных измерительным комплексом в текущий момент времени.

[30]

На основании экспериментальных для каждого промежутка времени значений P_a,P_b,P_c,Q_a,Q_b,Q_cзапишем комплексные значения мощностей на выходе трансформатора:

[31]

[32]

[33]

[34]

Также, основываясь на данных измерительного комплекса и значении фазовых углов, для выбранного промежутка времени, запишем комплексные значения вторичных токов трансформатора:

[35]

[36]

[37]

[38]

Выполним проверку произведенных вычислений с данными полученными с помощью измерительного комплекса, результаты проверки приведены в таблице 1

[39]

[40]

Таблица 1. Сравнение опытных и расчетных значений модуля I_N
IN опыт	51,6	40,86	43,19	43,67	39,24	56,72	39,1	50,59	52,48	53,03
IN расчет	51,6	40,86	43,19	43,67	39,24	56,72	39,1	50,59	52,48	53,03

[41]

По второму закону Кирхгофа определяются ЭДС вторичных обмоток трансформатора (уравнения 8-10):

[42]

[43]

[44]

[45]

где Z_a_,_{Z_b_,Z_c - эквивалентные комплексные сопротивления фазных нагрузок трансформатора:}

[46]

[47]

[48]

[49]

Так как расчеты выполняются с электрическими величинами, приведенными ко вторичным напряжениям, то ЭДС первичных обмоток трансформатора равны:

[50]

[51]

[52]

[53]

На основании уравнений магнитной системы трансформатора, связывающей первичные и вторичные токи трансформатора, определяются величины первичных токов (уравнения 5-7).

[54]

[55]

[56]

[57]

Результаты проверки полученных значений по первому закону Кирхгофа приведены на фиг. 2.

[58]

[59]

Массив значений фазных напряжений источника позволит оценить колебания напряжений в сети 10 кВ на уровне напряжений в сети 0,4 кВ, и может быть использован в расчетах суточных и недельных режимов, что позволяет получить более достоверную информацию о реакции сети на запрашиваемые мощности потребителей.

[60]

Используя массивы UAи, UBи, UСи, Za, Zb, Zc, суточных графиков нагрузки, математическое описание сети 10 кВ и трансформатора, позволяет получить массивы расчетных значений Ua, Ub, Uc, Iat, Ibt, Ict, Int, Pa, Pb, Pc, Qa, Qb, Qc, сравнение которых с исходными данными подобных массивов позволит сделать вывод об адекватности математической модели сети 10 кВ и трансформатора.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку

Подробнее

Похожие патенты

Способ определения параметров схемы замещения трансформаторов «звезда/звезда-с-нулем» для построения цифровых моделей распределительных сетей

Смена аккаунта

Доступно только для юрлиц

Доступно только
для юрлиц