Разработка и применение программы для построения и анализа векторных диаграмм при проверке правильности сборки вторичных цепей РЗА

Page 1
background image

Page 2
background image

Разработка

 

и

 

применение

 

программы

 

для

 

построения

 

и

 

анализа

 

векторных

 

диаграмм

 

при

 

проверке

 

правильности

 

сборки

 

вторичных

 

цепей

 

РЗА

Н

а

 

заключительном

 

этапе

 

проверки

  (

наладки

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

а

 

также

 

цепей

 

измерения

 

и

 

учета

 

производится

 

проверка

 

их

 

первичным

 

током

 

нагрузки

 

и

 

рабочим

 

напря

-

жением

Одним

 

из

 

элементов

 

этого

 

этапа

 

проверки

 

явля

-

ется

 

снятие

 

векторных

 

диаграмм

 

и

 

их

 

анализ

Векторные

 

диаграммы

 

являются

 

основным

 

критерием

позволяющим

 

проверить

 

правильность

 

соединения

 

вторичных

 

обмоток

 

трансформаторов

 

тока

 

и

 

напряжения

 

и

 

правильность

 

подсо

-

единения

 

к

 

ним

 

реле

приборов

 

учета

 

и

 

измерений

 [1]. 

На

 

данный

 

момент

 

при

 

проверке

 

правильности

 

сборки

 

вторичных

 

цепей

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

 

существуют

 

некоторые

 

проблемы

 

и

 

неудобства

 

при

 

снятии

 

векторных

 

и

 

потенциальных

 

диаграмм

Обусловлено

 

это

 

не

-

возможностью

 

или

 

трудностью

 

своевременно

 

и

 

быстро

 

оце

-

нить

 

полученные

 

результаты

 

на

 

рабочем

 

месте

что

 

ведет

 

за

 

собой

 

увеличение

 

времени

 

проведения

 

работ

а

 

также

 

ошибочность

 

полученных

 

и

 

обработанных

 

результатов

Ана

-

лиз

 

векторных

 

диаграмм

а

 

именно

 

отображение

 

в

 

графиче

-

ском

 

виде

соответствие

 

масштаба

 

амплитудных

 

значений

 

и

 

угла

 

между

 

векторами

при

 

большом

 

количестве

 

входных

 

данных

 

является

 

трудоемкой

 

задачей

Решение

 

этой

 

зада

-

чи

 

в

 

условиях

 

высоких

 

темпов

 

развития

 

электроэнергетики

 

в

 

целом

 

и

 

задела

 

на

 

цифровизацию

 

электроэнергетической

 

отрасли

 

будет

 

являться

 

хорошим

 

дополнением

 

в

 

части

 

со

-

вершенствования

 

технологий

 

и

 

технического

 

обслуживания

 

объектов

 

электроэнергетики

а

 

именно

 

устройств

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автоматики

 (

РЗиА

).

В

 

мире

где

 

техника

 

полностью

 

проникла

 

в

 

нашу

 

жизнь

 

как

 

на

 

бытовом

 

уровне

так

 

и

 

на

 

уровне

 

профессиональной

 

деятельности

действительность

 

требует

 

от

 

нас

 

примене

-

ния

 

новых

 

подходов

 

и

 

методов

 

при

 

решении

 

типовых

 

задач

 

в

 

процессе

 

обслуживания

 

устройств

 

РЗиА

С

 

настоящим

 

развитием

 

сферы

 

электроэнергетики

 

рисование

 

векторных

 

диаграмм

 

на

 

бумаге

 

устарело

 

и

 

ведет

 

за

 

собой

 

большие

 

по

-

грешности

а

 

в

 

ближайшем

 

будущем

 

в

 

усло

 

виях

 

цифровиза

-

ции

 

электроэнергетики

 

станет

 

не

 

допустимым

.

В

 

связи

 

с

 

этим

 

возникает

 

потребность

 

создания

 

инстру

-

мента

позволяющего

 

отображать

 

результаты

 

снятия

 

век

-

торных

 

диаграмм

 

в

 

режиме

 

реального

 

времени

 

и

 

проводить

 

последующий

 

анализ

 

полученных

 

результатов

инструмен

-

та

который

 

в

 

свою

 

очередь

 

будет

 

прост

 

и

 

понятен

 

и

 

не

 

бу

-

В

 

статье

 

представлена

 

описательная

 

часть

 

разработки

 

и

 

применения

 

программы

 

для

 

построения

 

и

 

анализа

 

вектор

-

ных

 

диаграмм

Поставлены

 

задачи

обозначена

 

необходи

-

мость

 

и

 

актуальность

 

применения

 

данного

 

инструмента

 

при

 

проверке

 

правильности

 

сборки

 

вторичных

 

цепей

Рассмот

-

рены

 

теоретические

 

аспекты

 

вопроса

 

отображения

 

век

-

торов

Представлен

 

графический

 

интерфейс

 

программы

Описан

 

положительный

 

эффект

 

от

 

опыта

 

применения

 

про

-

граммы

 

при

 

проверке

 

правильности

 

подключения

 

вторич

-

ных

 

цепей

 

дифференциальной

 

защиты

 

шин

.

Денис

 

КОТКОВ

электромонтер

 

разряда

 

по

 

ремонту

 

и

 

техническому

 

обслуживанию

 

РЗА

 

Уренгойского

 

РЭС

филиала

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

Северные

 

электрические

 

сети

 

(

АО

 «

Тюменьэнерго

» 

оказывает

 

услуги

 

под

 

брендом

«

Россети

 

Тюмень

»)

24

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4(15), 

декабрь

 2019

Цифровые

 

модели


Page 3
background image

дет

 

требовать

 

дополнительных

 

знаний

 

и

 

умений

 

при

 

работе

 

с

 

ним

.

Существующие

 

программные

 

решения

 

для

 

построения

 

векторных

 

диаграмм

 

не

 

соответствуют

 

запросам

 

рабочего

 

персонала

 

ввиду

 

своей

 

неудобности

 

использования

 

и

 

слож

-

ности

 

восприятия

 

интерфейса

  «

машина

-

человек

». 

Большая

 

часть

 

программных

 

продуктов

отображающих

 

результаты

 

при

 

снятии

 

векторных

 

диаграмм

требует

 

от

 

работников

 

высо

-

ких

 

теоретических

 

знаний

 

электротехники

а

 

также

 

достаточ

-

ного

 

уровня

 

квалификации

 

при

 

работе

 

с

 

компьютерной

 

тех

-

никой

Большинство

 

предлагаемых

 

программ

 

решают

 

совсем

 

другие

 

задачи

а

 

отображение

 

векторных

 

диаграмм

 

является

 

дополнением

 

и

 

не

 

отражает

 

всю

 

полноту

 

результатов

что

 

само

 

по

 

себе

 

не

 

подходит

 

для

 

решения

 

поставленной

 

задачи

 

в

 

порядке

 

повседневной

 

технической

 

эксплуатации

.

Создание

 

программного

 

продукта

 

или

 

инструмента

 

на

 

ос

-

нове

 

уже

 

существующих

 

инженерных

 

и

 

научных

 

сред

 

програм

-

мирования

имеющего

 

интуитивно

 

понятный

 

и

 

привычный

 

для

 

работников

 

отрасли

 

графический

 

интерфейс

должно

 

обеспе

-

чить

 

наглядность

 

полученных

 

результатов

а

 

значит

 

и

 

воз

-

можность

 

на

 

месте

 

оценить

 

их

 

корректность

Графическое

 

представление

 

в

 

заданном

 

масштабе

 

подписями

 

и

 

цветовой

 

индикацией

 

позволит

 

проводить

 

более

 

качественный

 

анализ

 

при

 

меньших

 

затратах

 

по

 

времени

возможность

 

сохранения

 

и

 

импорта

 

полученных

 

результатов

 

облегчит

а

 

также

 

ускорит

 

работу

 

при

 

оформлении

 

отчетной

 

документации

.

В

 

данной

 

статье

 

рассмотрены

 

теоретические

 

основы

 

представления

 

электрического

 

тока

 

и

 

напряжения

построе

-

ния

 

векторных

 

диаграмм

 

и

 

их

 

анализ

На

 

основании

 

теорети

-

ческих

 

знаний

 

и

 

некоторых

 

технических

 

особенностей

 

сфор

-

мирована

 

математическая

 

модель

обеспечивающая

 

работу

 

основных

 

функций

 

программы

На

 

основании

 

практического

 

опыта

 

предложена

 

и

 

обоснована

 

наиболее

 

удобная

 

и

 

понят

-

ная

 

графическая

 

оболочка

 

программы

 

со

 

всем

 

необходимым

 

функционалом

 

для

 

построения

 

векторных

 

диаграмм

в

 

среде

 

инженерного

 

программирования

 Matlab. 

Представлены

 

неко

-

торые

 

функции

 

для

 

анализа

 

результатов

такие

 

как

сложение

умножение

 

векторов

а

 

также

 

визуализация

 

этих

 

математи

-

ческих

 

операций

С

 

целью

 

проверки

 

работы

 

программы

 

рас

-

смотрен

 

опыт

 

применения

 

некоторых

 

функций

 

разработанной

 

программы

 

при

 

проверке

 

правильности

 

сборки

 

вторичных

 

це

-

пей

 

дифференциальной

 

защиты

 

шин

 

переключающего

 

пункта

 

110 

кВ

 

с

 

шестью

 

присоединениями

.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

 

ОСНОВЫ

 

ОТОБРАЖЕНИЯ

 

ВЕКТОРОВ

 

ТОКА

 

И

 

НАПРЯЖЕНИЯ

Для

 

более

 

детальной

 

и

 

качественной

 

разработки

 

програм

-

мы

 

необходимо

 

сформировать

 

математическую

 

модель

позволяющую

 

отображать

 

векторы

 

тока

 

и

 

напряжения

а

 

также

 

совершать

 

математические

 

операции

 

над

 

ними

.

Рассмотрим

 

способы

 

представления

 

величин

характе

-

ризующих

 

электрический

 

режим

Основными

 

параметрами

 

режима

 

электроэнергетической

 

системы

которые

 

постоян

-

но

 

контролируют

 

устройства

 

релейной

 

защиты

 

и

 

автомати

-

ки

являются

 

ток

напряжение

частота

 

и

 

мощность

Все

 

эти

 

величины

кроме

 

частоты

являются

 

величинами

которые

 

изменяются

 

по

 

периодическому

 

синусоидальному

 

закону

Математически

 

для

 

тока

 

это

 

описывается

 

выражением

:

 

i

(

t

) = 

I

m

 

sin

(

t

 + 

i

), (1)

где

 

I

m

 — 

амплитуды

 

тока

i

 — 

начальная

 

фаза

 

тока

 — 

циклическая

 

частота

.

Синусоидальный

 

ток

 

можно

 

представить

 

комплексным

 

числом

 

I

m

 

на

 

комплексной

 

плоскости

 

как

 

в

 

алгебраической

так

 

и

 

показательной

 

форме

:

 

I

m

 = 

Re

(

I

m

) + 

j

Im

(

I

m

) — 

алгебраическая

 

форма

, (2)

где

 

Re

(

I

m

) — 

вещественная

 

часть

в

 

электротехнике

 

называ

-

ется

 

активной

 

составляющей

 

полного

 

тока

Im

(

I

m

) — 

мнимая

 

часть

в

 

электротехнике

 

называется

 

реактивной

 

составляю

-

щей

 

полного

 

тока

;

 

I

m

 = 

I

m

e

 

j

 — 

показательная

 

форма

, (3)

где

 

I

m

 — 

амплитуды

 

тока

 — 

фаза

 

тока

.

Сложение

 

синусоидальных

 

величин

 

трудоемко

особенно

 

если

 

приходится

 

складывать

 

большое

 

число

 

уравнений

Си

-

нусоидальная

 

величина

 

однозначно

 

может

 

быть

 

представле

-

на

 

вращающимся

 

вектором

длина

 

которого

 

равна

 

амплитуде

а

 

начальное

 

положение

 

определяется

 

углом

вращение

 

век

-

тора

 

происходит

 

с

 

угловой

 

скоростью

 

Операции

 

произво

-

дятся

 

с

 

уравнениями

имеющими

 

одинаковую

 

угловую

 

часто

-

ту

то

 

есть

 

все

 

векторы

заменяющие

 

уравнения

вращаются

 

с

 

одинаковой

 

угловой

 

скоростью

Следовательно

их

 

взаим

-

ное

 

расположение

 

не

 

меняется

отпадает

 

необходимость

 

вра

-

щения

 

векторов

Так

 

как

 

векторы

 

заменяют

 

синусоидальные

 

величины

то

 

сложение

 

или

 

вычитание

 

возможно

 

заменить

 

сложением

 

или

 

вычитанием

 

векторов

 [2]. 

Основываясь

 

на

 

вышесказанном

переменная

 

синусои

-

дальная

 

величина

 

обладает

 

следующими

 

свойствами

1. 

Переменная

 

синусоидальная

 

величина

 

может

 

быть

 

одно

-

значно

 

представлена

 

вектором

Длина

 

вектора

 

равна

 

ам

-

плитуде

угол

 

наклона

 

равен

 

начальному

 

фазовому

 

углу

2. 

Сложение

 (

и

 

вычитание

синусоидальных

 

величин

 

мож

-

но

 

заменить

 

сложением

 (

и

 

вычитанием

векторов

 [2].

В

 

эксплуатации

 

электрооборудования

 

требуется

 

более

 

упрощенное

 

и

 

наглядное

 

представление

 

синусоидальных

 

ве

-

личин

векторов

 

тока

 

и

 

напряжения

Поэтому

 

наиболее

 

удоб

-

ным

 

является

 

графоаналитический

 

способ

 

представления

 

векторов

Вектор

 

в

 

геометрической

 

интерпретации

 — 

это

 

на

-

правленный

 

отрезок

 

прямой

 

определенной

 

длины

имеющий

 

начало

 

и

 

конец

Векторная

 

диаграмма

 — 

это

 

графическое

 

изображение

 

посредством

 

векторов

 

соотношений

 

между

 

ам

-

плитудами

 

и

 

фазами

 

синусоидальных

 

электрических

 

величин

 

одинаковой

 

частоты

 

в

 

цепи

 

переменного

 

тока

 [1]. 

Исходя

 

из

 

вышесказанного

можно

 

сделать

 

вывод

что

 

для

 

построения

 

векторных

 

диаграмм

 

необходимо

 

и

 

доста

-

25


Page 4
background image

точно

 

знать

 

амплитудные

 

значения

 

тока

 

или

 

напряжения

 

и

 

угол

 

между

 

векторами

ОПИСАНИЕ

 

АЛГОРИТМА

 

И

 

ФУНКЦИОНАЛА

 

РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ

 

ПРОГРАММЫ

Так

на

 

этапе

 

проверки

 

правильности

 

подключения

 

вто

-

ричных

 

цепей

 

к

 

устройствам

 

РЗиА

при

 

снятии

 

векторных

 

диаграмм

 

персонал

 

видит

 

амплитудные

 

значения

 

величин

 

тока

 

или

 

напряжения

 

и

 

угол

 

между

 

векторами

Измерение

 

токов

 

производится

 

токоизмерительными

 

клещами

 

вольт

-

амперфазометра

 (

ВАФ

), 

например

прибора

 

ВАФ

-85, «

Пар

-

ма

 

ВАФ

-

А

», 

или

  «

РЕТОМЕТР

» 

производства

  «

НПП

 

Дина

-

мика

» 

или

 

любого

 

другого

имеющегося

 

в

 

наличии

 [3]. 

При

 

этом

 

фаза

 

А

 

на

 

дисплее

 

измерительного

 

прибора

 

будет

 

выглядеть

 

как

 

амплитудное

 

значение

 

U

А

 = 57,7 

В

 

и

 

угол

 

А

 = 0°; 

фаза

 B: 

U

В

 = 57,7 

В

В

 = –120°; 

фаза

 

С

U

С

 = 57,7 

В

С

 = 120°. 

В

 

связи

 

с

 

этим

 

программа

 

должна

 

иметь

 

функ

-

цию

 

ввода

 

этих

 

данных

обработки

 

и

 

отображения

 

вектора

 

токов

 

и

 

напряжений

 

с

 

подписями

 

и

 

цветовой

 

индикацией

 

для

 

идентификации

 

фаз

На

 

рисунке

 1 

представлена

 

векторная

 

диаграмма

 

симметричных

 

векторов

 

трехфазной

 

системы

 

электроснабжения

Данная

 

векторная

 

диаграмма

 

является

 

идеальной

 

и

 

но

-

сит

 

больше

 

учебный

 

характер

по

 

ней

 

мы

 

можем

 

сделать

 

вывод

что

 

система

 

симметричная

с

 

нормальным

 

чередо

-

ванием

 

фаз

Векторная

 

диаграмма

 

построена

 

с

 

помощью

 

разработанной

 

функции

 

в

 

среде

 

инженерного

 

программи

-

рования

 Matlab 

для

 

проверки

 

правильности

 

блока

 

функции

 

и

 

отображения

 

векторов

 

с

 

цветовой

 

индикацией

 

фаз

.

Из

 

практического

 

опыта

 

известно

что

 

персонал

 

при

-

вык

 

к

 

заданию

 

вектора

 

не

 

в

 

полярных

 

координатах

а

 

в

 

ем

-

костной

 

и

 

индуктивной

 

зоне

В

 

связи

 

с

 

этим

 

большинство

 

приборов

 

ВАФ

 

отображают

 

значения

 

измеренных

 

величин

 

в

 

таком

 

виде

При

 

этом

 

мы

 

имеем

 

такое

 

же

 

значение

 

ам

-

плитуды

но

 

значения

 

угла

 

отображаются

 

в

 

зоне

 

опереже

-

ния

 

измеряемого

 

вектора

 

от

 

опорного

 

значения

  (

емкост

-

ная

 

зона

 

C

от

 0 

до

 180 

градусов

 

против

 

часовой

 

стрелки

 

или

 

в

 

зоне

 

отстающего

 

вектора

 

от

 

опорного

 (

индуктивная

 

зона

 

L

от

 0 

до

 180 

градусов

 

по

 

часовой

 

стрелке

В

 

итоге

 

получается

что

 

работник

 

видит

 

такие

 

значения

U

А

 = 57,7 

В

 

и

 

угол

 

А

 = 3

L

U

В

 = 57,7 

В

В

 = 120

L

U

С

 = 57,7 

В

С

 = 120

C

Для

 

этого

 

в

 

программе

 

предусмотрена

 

отдельная

 

подфунк

-

ция

которая

 

преобразует

 

данные

введенные

 

в

 

таком

 

виде

 

в

 

обычную

 

систему

 

полярных

 

координат

это

 

необходимо

 

для

 

произведения

 

математических

 

вычислений

 

при

 

рабо

-

те

 

с

 

векторными

 

величинами

 

в

 

функциях

 

и

 

подфункциях

 

программы

Отсюда

 

для

 

удобства

 

и

 

универсальности

 

про

-

граммы

 

вытекает

 

необходимость

 

переключения

 

между

 

способами

 

задания

 

параметров

 

в

 

окне

 

графического

 

ин

-

терфейса

 

программы

.

Для

 

решения

 

задачи

 

анализа

 

результатов

 

необходимо

 

совершать

 

операции

 

над

 

полученными

 

векторами

 

токов

 

или

 

напряжениями

а

 

также

 

сохранять

 

и

 

обрабатывать

 

получен

-

ные

 

данные

При

 

решении

 

некоторых

 

конкретных

 

задач

 

от

 

программы

 

необходимо

 

наличие

 

функции

позволяющей

 

вводить

запоминать

 

и

 

отображать

 

несколько

 

показаний

На

 

данном

 

этапе

 

в

 

реализованной

 

версии

 

разрабатываемой

 

программы

 

имеется

 

возможность

 

ввода

 

до

 

шести

 

результа

-

тов

 

при

 

снятии

 

векторных

 

диаграмм

Отображение

 

происхо

-

дит

 

как

 

одновременно

 

в

 

одном

 

поле

так

 

и

 

по

 

отдельности

На

 

рисунке

 2 

представлены

 

снятые

 

векторные

 

диаграммы

 

по

 

двум

 

присоединениям

.

Рис

. 1. 

Симметричная

 

система

 

векторов

 

трехфазной

 

системы

 

электроснабжения

Рис

. 2. 

Векторные

 

диаграммы

 

двух

 

присоединений

 

в

 

одном

 

узле

26

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4(15), 

декабрь

 2019

Цифровые

 

модели


Page 5
background image

Такое

 

отображение

 

позволит

 

проверять

 

правильность

 

сборки

 

токовых

 

цепей

 

дифференциальных

 

защит

 

транс

-

форматора

где

 

в

 

реле

 

суммируются

 

токи

Поскольку

 

век

-

торы

 

токов

 

одноименных

 

фаз

 

находятся

 

в

 

противофазе

 

и

 

равны

 

по

 

абсолютной

 

величине

сумма

 

их

 

будет

 

равна

 

нулю

Если

 

же

 

токи

 

одноименных

 

фаз

 

не

 

будут

 

находить

-

ся

 

в

 

противофазе

значит

 

схема

 

токовых

 

цепей

 

собрана

 

неправильно

вследствие

 

чего

 

в

 

реле

 

будут

 

проходить

 

большие

 

токи

 

небаланса

что

 

может

 

вызвать

 

ложное

 

сра

-

батывание

 

дифференциальной

 

защиты

.

Когда

 

число

 

показаний

 

больше

 

двух

 

и

 

векторы

 

не

 

равны

 

по

 

модулю

 

и

 

имеют

 

разные

 

фазные

 

углы

такая

 

на

-

глядность

 

не

 

обеспечит

 

корректной

 

оценки

 

результатов

поэтому

 

необходима

 

функция

которая

 

позволила

 

бы

 

ре

-

шить

 

эту

 

задачу

В

 

данной

 

версии

 

программы

 

добавлена

 

специальная

 

функция

позволяющая

 

производить

 

алге

-

браическую

 

сумму

 

векторов

 

одной

 

фазы

 

всех

 

присоеди

-

нений

 

одного

 

узла

Данная

 

функция

 

при

 

заданном

 

коли

-

честве

 

присоединений

 

сохраняет

 

и

 

отправляет

 

значения

 

амплитуды

 

и

 

угла

 

одной

 

фазы

 

каждого

 

присоединения

 

в

 

подфункцию

 

обработки

 

и

 

отображения

 

этих

 

векторов

 

в

 

отдельном

 

поле

Для

 

правильности

 

работы

 

подфункции

 

был

 

рассмотрен

 

случай

представленный

 

ниже

Пусть

 

мы

 

имеем

 

один

 

узел

 

с

 

тремя

 

присоединениями

одно

 

из

 

кото

-

рых

 

у

 

нас

 

выполняет

 

функцию

 

источника

 

электрической

 

электроэнергии

два

 

оставшихся

 

являются

 

потребите

-

лями

тогда

 

будем

 

иметь

 

следующий

 

вид

 

векторов

 

тока

 

одной

 

фазы

 

каждого

 

присоединения

представленный

 

на

 

рисунке

 3.

Полученная

 

векторная

 

диаграмма

в

 

том

 

числе

 

поми

-

мо

 

основной

 

задачи

поможет

 

убедиться

 

в

 

достоверности

 

при

 

определении

 

направления

 

перетоков

 

мощности

При

 

симметричной

 

нагрузке

 

положение

 

вектора

 

какой

-

либо

 

фазы

 

первичного

 

тока

протекающего

 

по

 

присоединению

 

(

например

I

A

), 

относительно

 

вектора

 

соответствующего

 

фазного

 

напряжения

  (

например

U

A0

), 

может

 

быть

 

опре

-

делено

 

с

 

помощью

 

диаграммы

 

мощностей

 

на

 

плоскости

 

P

Q

представленной

 

на

 

рисунке

 4.

На

 

осях

 

P

 

и

 

Q

 

следует

 

нанести

 (

с

 

учетом

 

направления

значения

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощностей

протекающих

 

по

 

присоединению

Поскольку

 

эти

 

значения

 

являются

 

про

-

екциями

 

полной

 

мощности

 

S

по

 

имеющимся

 

двум

 

проекци

-

ям

 

строится

 

изображение

 

полной

 

мощности

 

S

Угол

 

между

 

направлением

  +

P

 

и

 

направлением

 

изображения

 

полной

 

мощности

 

S

 

является

 

также

 

углом

 

между

 

фазным

 

напряже

-

нием

 (

U

A

и

 

соответствующим

 

фазным

 

током

 (

I

A

), 

поскольку

 

P

=

 

U

I

cos

Располагая

 

вектор

 

U

A

 

по

 

оси

 +

P

получаем

что

 

интересующее

 

нас

 

направление

 

вектора

 

тока

  (

I

A

со

-

впадает

 

с

 

направлением

 

изображения

 

полной

 

мощности

 

S

Если

 

рассчитанное

 

таким

 

образом

 

направление

 

тока

 

со

-

впадает

 

с

 

направлением

полученным

 

при

 

снятии

 

вектор

-

ной

 

диаграммы

значит

 

токовые

 

цепи

 

защиты

 

собраны

 

пра

-

вильно

 

и

 

векторная

 

диаграмма

 

снята

 

правильно

Точные

 

значения

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощностей

 

могут

 

быть

 

вычислены

 

и

 

в

 

обратном

 

порядке

При

 

снятии

 

векторной

 

диаграммы

 

выяснилось

что

 

ток

 

каждой

 

фазы

  (

например

I

A

отстает

 

от

 

своего

 

фазного

 

напряжения

  (

например

U

A

на

 

угол

 

Активная

 

мощность

 

по

 

фазе

 

А

 

присоединения

 

вычисляется

 

по

 

выражению

 

P

=

 

U

I

cos

а

 

реактив

-

ная

 — 

по

 

выражению

 

Q

=

 

U

I

sin

где

 

все

 

напряжения

 

и

 

токи

 

заданы

 

в

 

первичных

 

значениях

и

 

в

 

двух

 

последних

 

формулах

 

использованы

 

фазные

 

напряжения

Результаты

 

расчета

 

сравниваются

 

с

 

показаниями

 

достоверных

 

щито

-

вых

 

приборов

с

 

данными

 

диспетчера

 

и

 

данными

 

противо

-

положного

 

конца

 

линии

 [4].

После

 

обработки

 

данных

 

в

 

подфункции

 

необходимо

 

провести

 

суммирование

 

всех

 

векторов

для

 

наглядности

 

Рис

. 3. 

Векторные

 

диаграммы

 

одной

 

фазы

 

каждого

 

присоедине

-

ния

 

в

 

одном

 

узле

Рис

. 4. 

Построение

 

вектора

 

первичного

 

тока

 

по

 

значениям

 

и

 

на

-

правлению

 

активной

 

и

 

реактивной

 

мощностей

протекающих

 

по

 

присоединению

27


Page 6
background image

и

 

удобства

 

сложение

 

векторов

 

приводится

 

в

 

отдельном

 

окне

 

программы

а

 

также

 

отображается

 

в

 

численном

 

виде

На

 

рисунке

 5 

представлена

 

сумма

 

трех

 

векторов

.

Как

 

известно

 

из

 

первого

 

закона

 

Кирхгофа

сумма

 

токов

 

в

 

узле

 

равна

 

нулю

то

 

есть

 

I

I

I

= 0, 

геометрическую

 

интерпретацию

 

данного

 

утверждения

 

мы

 

наблюдаем

 

на

 

рисунке

 5, 

следовательно

исходя

 

из

 

этой

 

векторной

 

диа

-

граммы

можно

 

сделать

 

вывод

 

о

 

правильности

 

разрабо

-

танной

 

функции

.

Исходя

 

из

 

вышесказанного

разрабатываемая

 

про

-

грамма

 

для

 

построения

 

и

 

анализа

 

векторных

 

диаграмм

 

будет

 

включать

 

в

 

себя

 

следующие

 

основные

 

функции

функция

 

ввода

 

данных

функция

 

отображения

 

векторных

 

диаграмм

функция

 

анализа

 

векторных

 

диаграмм

функ

-

ция

 

отображения

 

анализа

 

векторных

 

диаграмм

Функция

 

ввода

 

данных

 

имеет

 

в

 

себе

 

подфункцию

 

выбора

 

способа

 

задавания

 

данных

подфункцию

 

преобразования

 

данных

 

в

 

полярные

 

координаты

подфункцию

 

выбора

 

количества

 

присоединений

подфункцию

 

переключения

 

между

 

при

-

соединениями

Функция

 

анализа

 

векторных

 

диаграмм

 

содержит

 

подфункцию

 

выделения

 

данных

 

вектора

 

тока

 

фазы

 

по

 

каждому

 

присоединению

подфункцию

 

суммиро

-

вания

 

векторов

 

одной

 

фазы

 

по

 

каждому

 

присоединению

Все

 

функции

 

и

 

подфункции

 

имеют

 

связи

 

между

 

собой

Структурная

 

схема

 

функционала

 

разрабатываемой

 

про

-

граммы

 

представлена

 

на

 

рисунке

 6.

При

 

разработке

 

программы

 

использовалась

 

среда

 

программирования

 MATLAB. 

Система

 MATLAB 

предла

-

гается

 

разработчиками

  (

корпорация

 The MathWorks, Inc.) 

как

 

лидирующая

 

на

 

рынке

в

 

первую

 

очередь

на

 

предпри

-

ятиях

 

военно

-

промышленного

 

комплекса

в

 

энергетике

в

 

аэрокосмической

 

отрасли

 

и

 

в

 

автомобилестроении

 

язык

 

программирования

 

высокого

 

уровня

 

для

 

технических

 

вы

-

числений

расширяемый

 

большим

 

числом

 

пакетов

 

при

-

кладных

 

программ

-

расширений

. MATLAB 

представляет

 

собой

 

мощную

 

операционную

 

среду

 

для

 

выполнения

 

огромного

 

числа

 

математических

 

и

 

научно

-

технических

 

расчетов

 

и

 

вычислений

 

и

 

создания

 

пользователями

 

сво

-

их

 

пакетов

 

расширения

 

и

 

библиотек

 

процедур

 

и

 

функций

Простой

 

встроенный

 

язык

 

программирования

 

позволяет

 

легко

 

создавать

 

собственные

 

алгоритмы

Встроенные

 

функции

 

и

 

расширения

 

позволяют

 

строить

 

графики

про

-

изводить

 

сложные

 

вычисления

Дескрипторная

 

графика

 

позволяет

 

конструировать

 

детали

 

графического

 

пользо

-

вательского

 

интерфейса

 — GUI (Graphic User Interface). 

При

 

этом

 

различные

 

функции

 

и

 

подфункции

 

вызываются

 

из

 

графического

 

окна

 

общего

 

стандартного

 

вида

Одна

-

ко

 

наполнение

 

окна

 

элементами

 

интерфейса

  (

кнопками

меню

слайдерами

надписями

 

и

 

т

д

.) 

задается

 

пользова

-

телем

 [3].

ГРАФИЧЕСКИЙ

 

ИНТЕРФЕЙС

 

ПРОГРАММЫ

Графический

 

интерфейс

 

программы

 

представляет

 

собой

 

классическое

 

окно

имеющее

 

кнопки

 

управления

 

этим

 

окном

панель

 

инструментов

поле

 

ввода

 

данных

поле

 

для

 

отображения

 

снятых

 

векторных

 

диаграмм

поле

 

ото

-

бражения

 

векторов

 

тока

 

одной

 

фазы

 

всех

 

присоединений

 

одного

 

узла

поле

 

визуализации

 

суммы

 

векторов

 

тока

 

одной

 

фазы

 

всех

 

присоединений

поле

 

для

 

отображения

 

расчетного

 

тока

 

небаланса

Общий

 

вид

 

окна

 

программы

 

представлен

 

на

 

рисунке

 7.

Панель

 

инструментов

 

имеет

 

набор

 

основных

 

функций

необходимых

 

для

 

работы

создание

 

нового

 

проекта

откры

-

тие

 

проекта

сохранение

масштабные

 

лупы

 

и

 

возможность

 

перемещения

 

графика

 

в

 

поле

 

отображения

 

векторов

Рис

. 5. 

Визуализация

 

суммы

 

векторов

 

тока

 

каждого

 

присоедине

-

ния

 

в

 

узле

Рис

. 6. 

Структурная

 

схема

 

функционала

 

разрабатываемой

 

про

-

граммы

28

Ежеквартальный

 

спецвыпуск

 

 4(15), 

декабрь

 2019

Цифровые

 

модели


Page 7
background image

В

 

поле

 

ввода

 

данных

 

реализованы