Устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников Советский патент 1984 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в электро энергетике для моделирования процессо изменения полной мощности (тока) нагру ки группы электроприемников,имеющих индивидуальные графики мощности (тока) нагрузки ступенчатой формы: электроприводов прокатных станов, некоторых металлорежущих станков, прессов, машин контактной сварки и других электроприемнйков, графики нагрузки которых с.достаточной степенью точности могут заменяться ступенчатыми после аппроксимации. Известно устройство для ввода графической информации, содержащее блоки дпя фотоэлектрического преобразования, генераторы пилообразного напряжения, блок усиления, триггеры, элементь задержки, элемнеты И и ИЛИСП Недостатками устройства являются сложность схемы и громоздкость всего устройства в целом, так как для каждого моделируемого индивидуального графика нагрузки необходимо использовать отдельньй осциллограф и требуется дополнительный высоковольтный усилитель, неудобство использования, обусловленное необходимостью для каждого ново го индивидуального графика вьфезать из непрозрачного материала маску, которая должна быть тщательно закреплена на экране осциллографа, низкая точность в эксплуатации, поскольку неточное закрепление маск на экране и смещение луча осциллографа приводят к значительной погреш ности устройства. Наиболее близким к предлагаемому ПО технической сущности является устройство для моделирования измене ния мощности нагрузки электроприемIНИКОВ, содержащее Л каналов, выхо ной сумматор, и генераторов прямоугольных импульсов, многовходовой элемент И, выход которого соединен с входом установки нуля управляющег RS-триггера,прямой выход которого подключен ко входам л генераторов прямоугольных импульсов, вход установки единицы RS -триггера соединен с пусковым входом устройства,каяздый канал содержит распределитель импульсов и сз матор С21. Недостатком устройства являются узкие функциональные возможности,а именно возможность моделирования 84 . J только процесс О-В изменения активной или реактивной составляющих полной мощности (тока) нагрузки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем учета изменения полной мощности (тока) нагрузки. Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования мощности нагрузки электроприемников, содержащее п, каналов по числу моделир-уемых процессов изменения мощности нагрузки электроприемников, каждьй из которых содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов, введены п дополнительных каналов, трансформатор, двухполупериодньй диодный мост, .в каждый канал дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующие симисторы, развязьшающие оптроны, переключатели, элемен|ты ИЛИ, причем в каждом канале выходы распределителя импульсов через соответствующие переключатели соединены с входами элементов ИЛИ, выходы I которых подключены к первым вьшодам цепей излучателей развязывающих оптронов, вторые выводы которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммутирующих симисторов, первые катоды которых объединены и соединены с минусовой выходной клеммой двухполупериодного диодного моста,первьм выводом первичной обмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения, вторые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены между собой и подключены к плюсовой выходной клемме двухполупериодного диодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной, обмоткой трансформатора, второй вывод первичной обмотки которого соединен с вторым зажимом источника переменного напряжения и через масштабные резисторы - с вторыми катодами коммутирующих симисторов. На фиг.1 приведена структурная схема устройства, на фиг.2 - графики активной Р, реактивной Q и полной мощности S (тока J ) нагрузки, поясняющие работу устройства, на фиг. 3 - схемы двух первых кана3лов устройства, илпнх:трирующие вариант подготовки к работе их комму тационных полей выключателей. Устройство содержит 2 л канало 1, предназначенных для модепирования активной и реактивной составляющих процессов изменения мощност нагрузки индивидуальных электроприемников, трансформатор 2,двух. полупериодный диодный мост 3, каждый канал устройства содержит генератор 4 прямоугольных импульсов, распределитель-5 импульсов, переключатели 6, элементы ИЖ 7, развя зывающие оптроны 8, комнутирую1ф1ё симисторы 9, масштабные резисторы 10. Значения моделируемых токов нагрузки задаются резисторами 10, которые в каждом канале 1 устройства имеют следующее соотношение: 1:1/2:1/4:1/8 и т.д. В частности, в изображенном на фиг.1 примере (а также при дальнейшем рассмотрении алгоритма работы устройства) моделируемые токи нагрузки задаются в каждом канале 1 тремя резисторами 10, значения которых соотносятся, как 1:1/2:1/4. Число рези 10 в канале 1 может быть большим и выбирается из соображений допустимой погрешности моделирования, процессов изменения то (мощности) нагрузки, которая определяетсй формулой 11-. где Р - число резисторов 10 в каждом канале 1 устройства. Значения токов нагрузки при мод лированИи. удобно представлять в двоичном исчислении числами, количество разрядов ко торых равняется Р ,./ . ., . . .;,Для моделирования активной сост лякяцей полного тока (мощности) нагрузки индивидуального электропр емника в одном канале 1 устройства используются активные сопротивлени (резистсфы). Для моделирования реактивной составлякяцей тока нагрузки того же электроприемника в друг канале 1 устройства используются реактивные сопротивления (конденсз торы или дроссели - в зависимости характера моделируемой нагрузки). 844 Подготовка устройства к работе заключается в следующем. Выбирается необходимоеколичество каналов 1 устройства, равное 2 и, где г - число моделируемых процессов изменения (тока) нагрузки индивидуальных электроприемников. На фиг. 2 и 3 приведен пример моделиро эания процесса изменения мощности нагрузки одного электроприемника (rj 1), следовательно, необходимо выбрать два канала 1, которые в дальнейшем обозначены как элементы 1-1 и 1-2 устройства. Канал 1-1 предназначен для моделирования активной составляющей мощности нагрузки, канал 1-2 реактивной, в данном случае индуктивной, составлякнцей. Частоты генераторов 4 определяются по следуницим формулам. В частном случае при одинаковых длительностях ступеней нагрузки индивидуальных графиков . f,. . количество ступеней где т, нагрузки моделируемого индивидуального графика, период индивидуального графика, масштаб по времени (t - реальное время, м - машинное время). В общем случае при разных длительностях нагрузки индивидуальных графиков: . 2) где Ь.Ь, - максимальный единичный интервал времени, который укладывается целое число раз по время протекания калщой ступени i-Го моделируемого индивидуального графика. В примере на фиг.2,3 и генераторы 4-1 и (см.фиг.2) должны быть синзфонизированы (хотя в общем случае это может и не потребоваться)., Необходимое количество выходов кажпого распр еделйтеля опр еделя етСя по формуле ftyf-t i в частном случае (см.фиг.2). а в общем случае $ (при разных длительностях ступеней нагрузки) |) Л -t A-ta Определяются масштабы по напряи мощности IDj, жению i току т (5) J -М JCIM 7t5M « где индексом Н отмечены соответствукицие физические (машинные) величины, получаемые на модели, а без индекса - имеюпще место в реальной системе электроснабжения. С учетом выбранных масштабов для каждой ступени моделируемых графиков определяются значения токов tfaM которые записываются в двоичном коде (см.фиг.2) с точностью д трех разрядов (в рассматриваемом примере): jbji :л4 «v QU JpM-li rtj i- i vi3 ,-Ut4 где vla..-jGlij: - значения то ков и мощно тей нагрузк 3 -и ступен i-ro модели руемого инд видуального графика, и - номинальное напряжение (реальное) сети, к кот рой подключ электроприемник . Затем выполняется подготовка к работе коммутационных полей переклю чателей 6 каналов 1 устройства. Щ)И этом (см.фиг.3) контакты перекл чателей 6 приводятся в положения,ко торые определяются значениями разрядов двоичных чисел, соответствующих токам ступеней графика нагрузки модели Зцц ,„{, единице раз.ряда соответствует замкнутое положение контактов переключателей 6, нулю - разомкнутое. Устройство работает следующим .образом. 46 Генераторы 4 устройства работают с частотами, соответствующими формуле (2), приводя в действие распределители 5 импульсов. На первых выходах всех распределителей 5 импульсов появляется единичное напряжение, в то время как на всех других выходах распределителей 5 импульсов присутствует нулевое напряжение. Появляющееся на первом выходе распределителя 5-1 импульсов напряжение (фиг.3) прикладьгеается к первым входам элементов РШИ 7-1, которые через оптроны 8-1 управляют соответствующими симисторами 9-1 и, открывая их, подключают к источнику напряжения резисторы 10-1 с номиналами 1 и 1 /2 с при этом первый канал 1 устройства начинает потреблять от источника сетевого напряжения ток Зд , Модуль которого равен (в двоичном коде) 011. Появляющееся на первым выходе распределителя 5-2 напряжение через замкнутые контакты переключателей 6-2, элемент ИЛИ 7-2 и оптрон 8-2 поступает на управляющий электрод, симистора 9-2, который подключает к источнику напряжения трансформатор, имеющий индуктивное сопротивление 1/4 XL Приэтом второй канал Г устройства потребляет от источника напряжения ток Зри,1 модуль которого равен 100. В течение первого периода напряжения генераторов 4-1 и 4-2 двумя первыми каналами 1 от источника напряжения потребляются суммарный ток ,: -ipMfl мощность SHII м -и| 1т ропорщ1ональные соответственно полному току 0 и мощности S,, моделируемого индивидуального графика нагрузки. При появлении на выходах генераторов 4-1 и 4-2 (которые работают синхронно) следующих импульсов напряжения распределители 5-1 и 5-2 переходят в состояние 2, при котором единичное напряжение исчезает на их первых выходах и появляется на вторых В результате в первом канале t коммутируются цепи резисторов 1J и 1/4 RI а во втором - индуктивного сопротивления 1/2 XL При этом первый и второй каналы 1 устройства потребляют oT сети токи 3. полный ток ф2 3рМ1г.-, , полную мощность 5м42 и т.д. Аналогичным образом работают остальные пары каналов 1 устройства, каждая из которых моделирует токи . Лом Лрмч и мощность S Н-го индивидуального электроприемника. . л. От источника напряжения устройством потребляются моделируемые полный ток группы электроприемников . Эц1-ПЗаМ 1 мО и их полная мощность SMt-isK мн Для Jвoбo й ступени реального группового графика могут быть опреде11115 to 15 20 48 лены полный ток и мощность нагрузки по следующим формулам (11) SZJWS.SHS (12) Устройство применимо для моделирования процессов изменения полной мощности (тока) нагрузки, имитации несимметричных режимов трехфазных сетей, поверки приборов для контроля качества электроэнергии. использовании совместно с моделью энергосистемы переменного тока с его помощью могут решаться задачи регулирования напряжения, компенсации реактивной мощности, а также исследоваться регрессионн|де и корреляционные зависимости м&щу физическими величинами узлов и ветвей реальной системы.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ, содержащее п каналов по числу моделируемых процессов изменения мощности нагрузки электроприемников, каящый из которых содержит последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов и многоканальный распределитель импульсов, отличающееся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет учета изменения полной мощности нагрузки, в устройство введены п дополнительных каналов, трансформатор, двухполупериодный диодный мост, в каждый канал дополнительно введены масштабные резисторы, коммутирующие симисторы, развязьшающие оптроны, переключатели, элементы ИЛИ, причем в каящом канале выходы распределителя импульсов через соответствующие переключатели соеди- . нены с входами элементов ИЛИ, выходы которых подключены к первьм вьгоодам цепей излз чателей развязывающих оптронов, вторые вьшоды которых объединены и соединены с общей шиной устройства, первые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены с управляющими электродами коммзгтирующих симисторов, первые катоды которых объединены и соединены с минусовой выходной S клеммой двухполупериодного диодного (Л моста, первым выводом первичной обмотки трансформатора и первым зажимом источника переменного напряжения, вторые выводы цепей фотоприемников развязывающих оптронов соединены меязду собой и подключены к плюсовой выходной клемме двухполупериодного диодного моста, входные клеммы которого соединены с вторичной обмоткой трансформатора, второй вывод 00 первичной обмотки которого соединены с вторым зажимом источника переменного напряжения и через масштабные резисторы - с вторыми катодами коммутирующих симисторов.

fOI

ОН Г

Л/,/

За

w

000

fOI

гор .

:jti

У«

Ttt

фие2

100

010

001

/01

001

Фиг. 3