Способ согласования протяженной четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи со сверхпроводящей вставкой с электрической нагрузкой

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение условий согласования для всех линейных проводов, кроме сверхпроводников, и нейтрального провода с электрическими нагрузками. Согласно способу исходная информация о напряжениях, токах и их частоте в неоднородной линии электропередачи могут быть получены через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока, анализаторов спектра, частотомеров. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания и нагрузки) обобщенная нагрузка, имеющая в своем составе понижающий трансформатор, схема соединения первичной и вторичной обмотки которого «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений, активный фильтр с «плавающими» конденсаторами, выполненный для однопроводной линии. 9 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации четырехпроводных линий электропередачи (ЛЭП) высокого напряжения, при передаче электрической энергии по проводам четырехпроводной линии электропередачи от источника питания к потребителю.

Передача электрической энергии среднего класса напряжения осуществляется по воздушным линиям электропередачи четырехпроводного исполнения протяженностью, как правило, не более 50 километров, из-за понижения пропускной способности ЛЭП. Для таких ЛЭП теория длинных линий может быть применена лишь при передаче электроэнергии повышенной частоты. Передача этой энергии обеспечивается четырьмя парами волн электромагнитного поля: четырьмя падающими и четырьмя отраженными [1, 2]. Увеличить протяженность ЛЭП можно за счет использования сверхпроводящего многожильного провода [патент RU 2341838], [патент RU 2390064]. Однако нейтральный провод, где потери активной мощности значительно меньше, чем потери в линейных проводах в нормальном режиме работы четырехпроводной ЛЭП, можно выполнять из стандартного биметаллического сталеалюминевого провода.

В результате согласования ЛЭП с электрической нагрузкой пропускная способность линии электропередачи повышается за счет исключения отраженных волн электромагнитного поля. Кроме того, уменьшается степень искажения кривых напряжения и тока, увеличивается надежность электрического оборудования, нормализуется работа релейной защиты, автоматики и связи, улучшается экологическая обстановка в районе эксплуатации ЛЭП и в месте где расположен источник питания электрической энергии.

Известно условие согласованного режима работы однопроводной ЛЭП [2], обусловленное дифференциальным уравнением второго порядка [2-6], на основании которого работает устройство [патент RU 2390924] для согласования однопроводной высоковольтной ЛЭП. Однако, согласование несимметричной четырехпроводной ЛЭП, описываемой математической моделью и характеристическим уравнением восьмого порядка, с электрической нагрузкой не может быть достигнуто в результате реализации одного лишь этого условия [2] из-за специфичности распространения напряжений и токов по четырехпроводной ЛЭП [1].

Известны способы согласования линий связи с нагрузкой [7, патент RU 2381627]. Однако применяемые здесь технические элементы, такие как дифференциальный усилитель, дифференциальные резисторы предназначены для работы в ЛЭП лишь низкого напряжения. Это значит, что специфика реализации способов [7, патент RU 2381627] достаточно своеобразна и неприменима в протяженных линиях электропередачи среднего класса напряжения [ГОСТ Р 54149-2010].

Задача изобретения - формирование способа согласования неоднородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП со сверхпроводящей вставкой с электрической нагрузкой.

Технический результат заключается в обеспечении условий согласования для всех линейных проводов и нейтрального провода кроме линейных проводов являющихся сверхпроводниками, неоднородной несимметричной четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи, с электрической нагрузкой, выполнение которых обеспечит уменьшение потерь электрической энергии, повышение пропускной способности линии, уменьшение степени искажения кривых напряжения и тока.

Технический результат достигается тем, что Способ согласования протяженной четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи со сверхпроводящей вставкой с электрической нагрузкой, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях, токах и их частоте в линии через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессоре проверяются условия согласования каждого однородного участка, входящего в состав протяженной неоднородной четырехпроводной несимметричной линии электропередачи, с электрической нагрузкой для каждого линейного и нейтрального проводов, кроме линейных проводов являющихся сверхпроводниками, в результате сравнения действительного (присутствующего в реальном времени на объекте) и эталонного (определенного при помощи специализированной программы) значений сопротивлений обобщенной нагрузки, напряжений в конце каждого однородного участка неоднородной линии электропередачи или токов, поступающих в обобщенную нагрузку, формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых использованы устройства РПН силовых трансформаторов без симметрирующих устройств, трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания и нагрузки) обобщенная нагрузка, имеющая в своем составе понижающий трансформатор, схема соединения первичной и вторичной обмотки которого «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений, активный фильтр с «плавающими» конденсаторами, выполненный для однопроводной линии.

Корректирующие органы, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов с симметрирующими устройствами, используются без симметрирующих устройств.

Обобщенная нагрузка, которая может иметь в своем составе понижающий трансформатор, схема соединения первичной и вторичной обмотки которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», имеет понижающий трансформатор, схема соединения первичной и вторичной обмотки которого «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом».

Сущность изобретения поясняется чертежами: на рис.1 показан алгоритм согласования протяженной неоднородной четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи (трех линейных и одного нейтрального проводов); на рис.2 представлен алгоритм работы процессора; на рис.3 в блоке A₁ выполняются логические операции, для одного провода однородной линии входящей в состав четырехпроводного однородного несимметричного участка ЛЭП; на рис.4 в блоке A₂ выполняются логические операции для корректирующих органов линейных проводов; на рис.5 показан алгоритм работы процессора по согласованию неоднородного нейтрального провода N с электрическими нагрузками; на рис.6 в блоке A₃ выполняются логические операции для нейтрального провода N входящего во второй однородный участок ЛЭП 90 (У2); на рис.7 в блоке A₄ выполняются логические операции для нейтрального провода N входящего в состав первого однородного участка ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная); на рис.8 показан алгоритм согласования протяженной четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой без применения симметрирующих устройств; на рис.9 показан алгоритм согласования протяженной четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой с учетом изменения схемы соединения первичной и вторичной обмотки трансформатора корректирующего органа «звезда/звезда» на «треугольник/звезда».

На рисунках показаны:

1 - корректирующий орган (КО1), такой как РПН трансформатора;

2 - трансформатор (Т1) с симметрирующим устройством, питающий несимметричную неоднородную ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) (трансформатор (Т1) является источником питания линейных проводов);

3 - устройства сопряжения $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , каковыми являются датчики напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, установленные в начале ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше;

4 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

5 - процессор (П);

6 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП);

7 - показывающий или самопишущий прибор (РО);

8 - несимметричный однородный участок ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

9 - понижающий трансформатор (Т2 (4)) с симметрирующим устройством, со схемой соединения первичной и вторичной обмоток: «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

10 - устройства сопряжения $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , каковыми являются датчики напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, установленные на первичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2 (4));

11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 31 (Т7) - блоки понижающих трансформаторов, напряжением 220 В/12 В;

12 - корректирующий орган (КО2), такой как РПН понижающего трансформатора напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3), 33 (VD4) - блоки преобразователей напряжений и токов, линейного провода А;

14 - корректирующий орган (КОн.), трехпроводная (без провода от нейтрали источника питания) обобщенная нагрузка;

15 - обобщенная электрическая нагрузка $$({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.})$$ ;

16 - корректирующий орган (КО3), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

17 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ понижающего трансформатора 9 (Т2 (4));

18 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.A}}{\dot{I}{2}_{Н.A}}\right)$$ понижающего трансформатора 9 (Т2 (4));

19 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$({\dot{U}}_{H.A})$$ понижающего трансформатора 9 (Т2 (4));

20 - действительные действующие значения тока нагрузки $$(\dot{I}{2}_{.A})$$ , понижающего трансформатора 9 (Т2 (4));

21 - специализированная программа для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии для однородного несимметричного участка линии электропередачи четырехпроводного исполнения (FOUR-WIRE v. 1.00 (1));

22 - эталонные величины токов $$(\dot{I}{2}_{H.A})$$ ;

23 - эталонные величины напряжений $$({\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ ;

24 - логический блок (A₁);

29 - понижающий трансформатор (Т6 (3)), схема соединения первичной и вторичной обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

30 - устройства сопряжения $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ , каковыми являются датчики напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, установленные на первичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), схема соединения обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом»;

32 - корректирующий орган (КО4), такой как РПН понижающего трансформатора, напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

34 - обобщенная электрическая нагрузка $$({\underset{\_}{Z}}_H)$$ корректирующего органа 14 (КОн.);

35 - корректирующий орган (КО5), такой как реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи;

36 - устройства сопряжения $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ , каковыми являются датчики напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, установленные в конце второго участка ЛЭП 90 (У2), до точки подключения корректирующего органа 14 (КОн.);

37 - логический блок (A₂) корректирующего органа 14 (КОн.);

38 - действительные действующие значения тока нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), умноженные на коэффициент состояния режима $$(\dot{I}{A}_{.2}=\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kuz)$$ ;

39 - действительные действующие значения тока нагрузки $$(\dot{I}{2}_{.A.1})$$ , понижающего трансформатора 29 (Т6 (3));

40 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$({\dot{U}}_{H.A.1})$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3));

41 - коэффициент состояния режима ((Kuz=1) или (Kuz=0)), равный единице в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)), питаемой от несимметричной неоднородной четырехпроводной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) (рис.1), в противном случае имеет нулевое значение (Kuz=0);

42 - эталонные величины токов $$(\dot{I}{2}_{A.H}=\dot{I}{2}_{A.H.1}\cdot Kuz)$$ , понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), умноженные на коэффициент состояния режима 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0));

43 - эталонные величины напряжений $$({\dot{U}}_{A.ВОЛН}={\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\cdot Kuz)$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), умноженные на коэффициент состояния режима 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0));

44 - действующие действительные значения напряжения $$({\dot{U}}_{AH})$$ поступающие на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

45 - действующие действительные значения тока четырехпроводной нагрузки $$(\dot{I}{A}_2)$$ , которые поступают на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО);

46 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки $$({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}})$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3));

47 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz)$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), умноженные на коэффициент состояния режима;

48 - действительное обобщенное сопротивление нагрузки $$({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz})$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3));

49 - определение разницы по напряжению $$(\Delta \dot{U}={\dot{U}}_{H.A}-{\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ ;

50 - определение разницы по сопротивлению $$(\Delta \underset{\_}{Z}={\underset{\_}{Z}}_{H.A}-{\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А})$$ ;

51 - эталонные величины токов $$(\dot{I}{2}_{A.H.1})$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3));

52 - эталонные величины напряжений $$({\dot{U}}_{A.ВОЛН.1})$$ понижающего трансформатора 29 (Т6 (3));

53 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (2)) для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии согласованного однородного несимметричного участка линии электропередачи четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

54 - трансформатор (Т1 (8)) без симметрирующего устройства, питающий ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ);

55 - понижающий трансформатор (Т2 (9)) без симметрирующего устройства, схема соединения первичной и вторичной обмоток которого «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

56 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_O);

57 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_P), определяемая при помощи блока 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ ;

58 - действительные значения частоты (f), токов и напряжений, определяемых при помощи 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ ;

59 - понижающий трансформатор (Т8 (3)), схема соединения первичной и вторичной обмоток которого: «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ;

60 - корректирующий орган (КО6) выполненный в виде фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений, таких как активные фильтры с «плавающими» конденсаторами [8] для однопроводной линии;

61 - действительные действующие значения напряжения нейтрального провода N $$({\dot{U}}_{H.N})$$ в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

62 - действительные действующие значения тока нейтрального провода N $$(\dot{I}{2}_{.N})$$ в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

63 - действительное обобщенное сопротивление нейтрального провода N $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

64 - действующие действительные значения напряжения нейтрального провода N $$({\dot{U}}_{NH.1})$$ в начале ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

65 - действующие действительные значения тока в нейтральном проводе N $$(\dot{I}{N}_{2.1})$$ в начале ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ четырехпроводная);

66 - логический блок (A₃) корректирующего органа 73 (КО7);

67 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (3)) для прогнозирования основных характеристик электрической энергии в согласованном нейтральном проводе N, входящем в состав второго участка ЛЭП 90 (У2);

68 - эталонные величины токов нагрузки $$(\dot{I}{2}_{H.N})$$ в нейтральном проводе 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N);

69 - эталонные величины напряжений нагрузки $$({\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ в нейтральном проводе 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N);

70 - эталонное обобщенное сопротивление $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ нейтрального провода 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N);

71 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_N) алгоритма согласования нейтрального провода 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N);

72 - устройства сопряжения $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ , каковыми являются датчики напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, установленные в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

73 - корректирующий орган (КО7) выполненный в виде фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений, таких как активные фильтры с «плавающими» конденсаторами [8] для однопроводной линии и установленных в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ четырехпроводная);

74 - ЛЭП линейные провода которой выполнены из сверхпроводника (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА);

75 - нейтральный провод, выполненный из стандартного проводящего материала (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N);

76 - определение разницы по сопротивлению $$(\underset{\_}{Z}={\underset{\_}{Z}}_{H.N}-{\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N})$$ для нейтрального провода N;

77 - коэффициент состояния режима ((Kne=1) или (Kne=0)) равен единице в случае наличия эталонной величины нагрузки в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (место присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) (рис.1), в противном случае имеет нулевое значение (Kne=0);

78 - определение разницы по напряжению $$(\dot{U}={\dot{U}}_{H.N}-{\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ для нейтрального провода N;

79 - действительное обобщенное сопротивление $$({\underset{\_}{Z}}_{N.H}=\frac{{\dot{U}}_{NH.1}\cdot Ke}{\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kn})$$ нейтрального провода входящего в состав ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

80 - действительные действующие значения напряжения нагрузки $$({\dot{U}}_{N.H}={\dot{U}}_{NH.1}\cdot Kne)$$ нейтрального провода, умноженные на коэффициент состояния режима;

81 - логический блок (A₄) корректирующего органа 60 (КО6);

82 - действительные действующие значения тока нагрузки $$(\dot{I}{N}_{.2}=\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kne)$$ нейтрального провода, умноженные на коэффициент состояния режима 77 ((Kne=1) или (Kne=0));

83 - эталонные величины токов $$(\dot{I}{2}_{N.H.1})$$ в нейтральном проводе ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

84 - эталонные величины токов $$(\dot{I}{2}_{N.H}=\dot{I}{2}_{N.H.1}\cdot Kne)$$ в нейтральном проводе ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), умноженные на коэффициент состояния режима 77 ((Kne=1) или (Kne=0));

85 - специализированная программа (FOUR-WIRE v. 1.00 (4)) для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии согласованного нейтрального провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

86 - эталонные величины напряжений $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН.1})$$ нейтрального провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

87 - эталонные величины напряжений $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН}={\dot{U}}_{N.ВОЛН.1}\cdot Kne)$$ нейтрального провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), умноженные на коэффициент состояния режима 77 ((Kne=1) или (Kne=0));

88 - эталонное обобщенное сопротивление нагрузки $$({\underset{\_}{Z}}_{N.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{N.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{N.H}})$$ нейтрального провода входящего в состав ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная);

89 - неоднородная несимметричная ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ);

90 - второй участок (У2), неоднородной несимметричной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ);

91 - дополнительная ошибка по напряжению (ΔU_N1).

Суть предлагаемой разработки заключается в реализации при помощи технических средств условий согласования линейных и нейтрального проводов, входящих в состав неоднородной четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи, с электрическими нагрузками [9], в формировании алгоритма обеспечения и стабилизации согласованного режима работы протяженной несимметричной неоднородной четырехпроводной ЛЭП.

Пусть будет необходимо выполнить согласование линейного провода A с электрической нагрузкой. Для линейных проводов B и C алгоритм согласования с электрическими нагрузками будет аналогичным. Различны будут лишь численные величины обрабатываемых фазных напряжений, токов, сопротивлений, а также срабатывающие корректирующие органы.

На рис.1 показан алгоритм согласования протяженной неоднородной четырехпроводной несимметричной высоковольтной линии электропередачи (трех линейных и одного нейтрального проводов). Неоднородность рассматриваемой ЛЭП здесь вызвана конструктивным переходом, на каком-то ее протяжении от сталеалюминевых линейных проводов к сверхпроводящим линейным проводам [патент RU 2341838], [патент RU 2390064], такой переход позволяет увеличить протяженность ЛЭП, поскольку передача электроэнергии по участку ЛЭП из сталеалюминевых линейных проводов ограничена пропускной способностью.

Здесь в качестве объекта согласования использована неоднородная несимметричная ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) в состав которой входят 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) линейные провода рассматриваемого первого однородного участка выполнены сталеалюминевыми и 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА), в состав второго однородного участка входят линейные провода, выполненные из сверхпроводника [патент RU 2341838], [патент RU 2390064]. Также использовано следующее электротехническое оборудование: трансформатор 2 (T1) - это трансформатор с симметрирующим устройством [10], питающий ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) подает электроэнергию на ее первый однородный участок ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), в свою очередь первый (условно) участок ЛЭП 8 передает электроэнергию второму однородному участку ЛЭП 90 (У2), в состав которого входят 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА) и 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N). Провод N выполнен из стандартного проводящего материала. Второй однородный участок передает электроэнергию через трансформатор с симметрирующим устройством 9 (Т2 (4)) трансформаторам 11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5) - это две различные группы понижающих трансформаторов, которые могут иметь отличные друг от друга номинальные характеристики; блоки преобразователей 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) - это преобразователи тока и напряжения представляющие в данном случае обобщенную четырехпроводную электрическую нагрузку 15 $$({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.})$$ . Блоки 9 (Т2 (4)), 11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) и 15 $$({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.})$$ образуют часть общего блока, полное сопротивление которого в случае реализации заданной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) снабжаемой электроэнергией от неоднородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) при помощи сверхпроводников 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА), определяется величиной 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ (рис.1), а в иных случаях - 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{Н.А}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ . В данном случае полное сопротивление 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ является эталонной величиной, к которой должно стремиться действительное значение 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ . По достижении эталонной величины 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ начинает работать следующая часть алгоритма.

Всю протяженность линейных проводов, выполненных из сверхпроводящего материала 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА), с учетом свойств сверхпроводников следует считать линией, позволяющей без потерь передавать электрическую энергию обобщенной нагрузке от той части ЛЭП, конструктивно которая выполнена из стандартного проводящего материала 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная).

Блоки 9 (Т2 (4)), 11 (Т3), 26 (Т4), 25 (Т5), 13 (VD1), 28 (VD2), 27 (VD3) и 15 $$({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.})$$ образуют лишь часть общего блока. Трансформатор 9 (Т2 (4)) имеет схему соединения «звезда» с выведенным нейтральным проводом для первичной и вторичной обмоток. Другую часть общего блока образуют: трансформатор 29 (Т6 (3)), обмотки которого соединены по схеме «звезда/звезда с выведенным нейтральным проводом»; блок понижающих трансформаторов 31 (Т7) напряжением 220 В/12 В; блок преобразователей 33 (VD4), преобразователи тока и напряжения, представляющих в данном случае обобщенную электрическую нагрузку 34 $$({\underset{\_}{Z}}_H)$$ . Блоки 29 (Т6 (3)), 31 (Т7), 33 (VD4) и 34 $$({\underset{\_}{Z}}_H)$$ образуют часть общего блока, полное сопротивление которого участвует в согласовании линейных проводов неоднородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) с электрической нагрузкой.

Сопротивление согласованной неоднородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП 35кВ или меньше 89 (ЛЭП 35кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) определяется величинами 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$ и 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ ,а в иных случаях соответственно - 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$ и 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ . В данном случае полные сопротивления 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$ и 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ являются эталонными величинами, к которым должны стремиться соответственно действительные значения 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$ и 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.

Основным блоком работы алгоритма согласования линейных проводов четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис.1), где выполняется анализ сведений: о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ или 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ (Рис.1), (рис.2) понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1); о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$ или 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$ (рис.1), (рис.2) понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) (рис.1). Эти сведения в процессор 5 (П) поступают от устройств сопряжения, каковыми являются датчики тока, напряжения и частоты 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ где анализируемые характеристики электрической энергии доводятся до величин, воспринимаемых компьютерной техникой. Датчики 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале исследуемой протяженной четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах поступающих на первичную сторону понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)), схема соединения обмоток которого «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ. Датчики блока 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах поступающих на первичную сторону понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), схема соединения обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ, или поступающих на корректирующий орган 14 (КОн.). Датчики 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ устанавливаются в конце линии электропередачи ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) перед точкой подключения корректирующего органа 14 (КОн.) или перед трансформатором 29 (Т6 (3)), схема соединения обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики блока 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах между 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) и 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА), 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N), с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

В качестве датчиков 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис.1) позволяет сформированные в датчиках 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 1 (КО1), 12 (КО2), 14 (КОн.), 16 (КО3), 32 (КО4), 35 (КО5), 60 (КО6), 73 (КО7) преобразовать в аналоговые. В данном случае в качестве корректирующих органов 1 (КО1), 12 (КО2) и 32 (КО4) использованы устройства РПН силовых трансформаторов, в качестве блока корректирующего органа 14 (КОн.) выступает трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания 2 (Т1)) обобщенная нагрузка понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), схема соединения первичной и вторичной обмоток которого «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом». В качестве корректирующего органа 16 (КО3) и 35 (КО5) используются реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, синхронные генераторы, позволяющее изменять величину действительного полного сопротивления обобщенной нагрузки 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ и 48 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz}\right)$$ путем воздействия на технологический процесс и доводить его до эталонного значения сопротивления 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ и 46 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{A.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}}\right)$$ . Эти действия изменяют обобщенную электрическую нагрузку 15 $$({\underset{\_}{Z}}_{НАГР.})$$ ; 34 $$({\underset{\_}{Z}}_H)$$ .

Схема алгоритма работы процессора 5 (П) представлена на рис.2. Она иллюстрирует следующее: из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают, частота 58 (f) и действующие значения тока 20 $$(\dot{I}{2}_{.A})$$ и напряжения 19 $$({\dot{U}}_{H.A})$$ нагрузки от устройств сопряжения блоков 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ или 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ (рис.1) и (рис.2), затем определяется величина 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ . Определяемые таким образом величины 20 $$(\dot{I}{2}_{.A})$$ , 19 $$({\dot{U}}_{H.A})$$ , 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ подаются в блок 24 (A₁).

Блок 21 (FOUR-WIRE v. 1.00 (1)) на (рис.2) иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в ЛЭП [11], входящей в состав несимметричной электроэнергетической системы. При известной частоте 58 (f) при помощи этой программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений для первого участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) (рис.1), постоянные распространения волн электромагнитного поля по линейным проводам несимметричной однородной четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 22 $$(\dot{I}{2}_{H.A})$$ и 23 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ (рис.2) формируются величины токов и напряжений, передаваемые на второй участок 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА), а с него на понижающий трансформатор 9 (Т2 (4)) (рис.1) со схемой соединения первичной и вторичной обмоток «звезда с выведенным нулевым проводом/звезда с выведенным нулевым проводом» напряжением 10 кВ/0,4 кВ, находящийся в конце четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) после точки подключения корректирующего органа 14 (КОн.) или после точки подключения блока 29 (Т6 (3)). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [1, 9].

1 случай (первая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_1(3)}$$ , $${\dot{U}}_{B{\gamma }_1(3)}$$ , $${\dot{U}}_{C{\gamma }_1(3)}$$ - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

$${\dot{U}}_{A_1(3)}$$ , $${\dot{U}}_{B_1(3)}$$ , $${\dot{U}}_{C_1(3)}$$ - комплексные значения действующих величин фазных напряжений источника питания четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП, В; $${\dot{U}}_{A.ВОЛН}$$ , $${\dot{U}}_{В.ВОЛН}$$ , $${\dot{U}}_{С.ВОЛН}$$ - эталонные комплексные значения действующих величин фазных напряжений понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) (рис.1). В; $${\dot{U}}_{ВОЛН.А}$$ , $${\dot{U}}_{ВОЛН.В}$$ , $${\dot{U}}_{ВОЛН.С}$$ - эталонные фазные напряжения понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1); γ₁ - постоянная распространения первой пары волн электромагнитного поля; l - протяженность ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) от источника питания линейных проводов A, B и C, которым является понижающий трансформатор 2 (Т1), км; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_1(3)}$$ , $${\dot{I}}_{B{\gamma }_1(3)}$$ , $${\dot{I}}_{C{\gamma }_1(3)}$$ - токи передаваемые от источника питания (начало ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\dot{I}}_{A_1(3)}$$ , $${\dot{I}}_{B_1(3)}$$ , $${\dot{I}}_{C_1(3)}$$ , $${\dot{I}}_{N_1(3)}$$ - токи от источника питания четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП, А; $$\dot{I}{2}_{H.A}$$ , $$\dot{I}{2}_{H.B}$$ , $$\dot{I}{2}_{H.C}$$ - эталонные токи электрической нагрузки трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1), схема соединения обмоток которого «звезда с выведенным нейтральным проводом/звезда с выведенным нейтральным проводом» (конец линии электропередачи); $${\underset{\_}{Z}}_{cA1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cB1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cC1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cN1}$$ - собственные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBC1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCA1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cAN1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBN1}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCN1}$$ - взаимные волновые сопротивления от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, первого однородного участка, а именно ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом; $$\dot{I}{2}_{A.H}$$ , $$\dot{I}{2}_{B.H}$$ , $$\dot{I}{2}_{C.H}$$ - эталонные токи электрической нагрузки корректирующего органа 14 (КОн.) или токи электрической нагрузки понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) (рис.1), А.

2 случай (вторая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_2(3)}$$ , $${\dot{U}}_{B{\gamma }_2(3)}$$ , $${\dot{U}}_{C{\gamma }_2(3)}$$ - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₂ - постоянная распространения второй пары волн электромагнитного поля; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_2(3)}$$ , $${\dot{I}}_{B{\gamma }_2(3)}$$ , $${\dot{I}}_{C{\gamma }_2(3)}$$ - токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\underset{\_}{Z}}_{cA2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cB2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cC2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cN2}$$ - собственные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBC2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCA2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cAN2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBN2}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCN2}$$ - взаимные волновые сопротивления от второй пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом.

3 случай (третья пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_3(3)}$$ , $${\dot{U}}_{B{\gamma }_3(3)}$$ , $${\dot{U}}_{C{\gamma }_3(3)}$$ - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₃ - постоянная распространения третьей пары волн электромагнитного поля; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_3(3)}$$ , $${\dot{I}}_{B{\gamma }_3(3)}$$ , $${\dot{I}}_{C{\gamma }_3(3)}$$ - токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\underset{\_}{Z}}_{cA3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cB3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cC3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cN3}$$ - собственные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBC3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCA3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cAN3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBN3}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCN3}$$ - взаимные волновые сопротивления от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом.

4 случай (четвертая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{A{\gamma }_4(3)}$$ , $${\dot{U}}_{B{\gamma }_4(3)}$$ , $${\dot{U}}_{C{\gamma }_4(3)}$$ - фазные напряжения на клеммах источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

γ₄ - постоянная распространения четвертой пары волн электромагнитного поля; $${\dot{I}}_{A{\gamma }_4(3)}$$ , $${\dot{I}}_{B{\gamma }_4(3)}$$ , $${\dot{I}}_{C{\gamma }_4(3)}$$ - токи от источника питания (начало ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемые по формулам:

или

или

или

$${\underset{\_}{Z}}_{cA4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cB4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cC4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cN4}$$ - собственные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом; $${\underset{\_}{Z}}_{cAB4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBC4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCA4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cAN4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cBN4}$$ , $${\underset{\_}{Z}}_{cCN4}$$ - взаимные волновые сопротивления от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), Ом.

Поскольку нагрузка для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) одна, а пар волн электромагнитного поля распространяющихся по каждому линейному проводу четыре, то очевидно, что согласование каждого провода можно выполнить лишь для одной пары волн электромагнитного поля по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай или 4 случай.

В качестве места подключения нагрузки для каждого линейного провода ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) необходимо считать место подсоединения ко второму участку ЛЭП 90 (У2), имеющего в своем составе сверхпроводящие линейные провода 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА) и 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N); провод N выполнен из стандартного проводящего материала.

Далее определяется эталонное полное сопротивление нагрузки 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ (рис.2), какое оно должно быть для понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1). Полученные результаты отправляются в блок 24 (A₁).

В блоке 24 (4) (рис.3) выполняются логические операции. Здесь осуществляется сравнение эталонных значений 18 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ и 23 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ с действительными значениями, а именно: 17 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)$$ и напряжением 19 $$({\dot{U}}_{H.A})$$ зарегистрированных на первичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1). Здесь же (рис.3) из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ΔZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_A}$$ , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_A}$$ . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 1 (КО1), 12 (КО2), 16 (КО3) (рис.1).

Здесь (рис.3) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения на первичной стороне понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1) или сопротивления нагрузки эталонным величинам. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) эталонной величине. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_A}$$ следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце ЛЭП сформировать сигнал для корректирующих органов 1 (КО1), 12 (КО2), 16 (КО3) (рис.1).

В процессе реализации стабилизации заданных величин токов и напряжений понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1), принимающего электроэнергию от ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) через второй участок ЛЭП 90 (У2), выяснено (рис.3), что при: $$19({\dot{U}}_{H.A})>23({\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ и

$$17\left({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}}\right)>18\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}}\right)$$ ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 56 (ΔU_O) в виде произведения разницы между 23 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ и 19 $$({\dot{U}}_{H.A})$$ и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_A}$$ .

Блок 24 (A₁) (рис.3) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.

В то же время на рис.2 действительные величины, характеризующие электрическую энергию и присутствующие в реальном времени на объекте 17 $$({\underset{\_}{Z}}_{H.A}=\frac{{\dot{U}}_{H.A}}{\dot{I}{2}_{.A}})$$ и 19 $$({\dot{U}}_{H.A})$$ сравниваются с величинами эталонными (рассчитанными при помощи специализированной программы), а именно с 18 $$({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.А}}{\dot{I}{2}_{H.A}})$$ и 23 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ На основании этого сравнения вычисляется на сколько они отличны друг от друга, в результате чего получают величины 50 $$(\Delta \underset{\_}{Z}={\underset{\_}{Z}}_{H.A}-{\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.А})$$ , 49 $$(\Delta \dot{U}={\dot{U}}_{H.A}-{\dot{U}}_{ВОЛН.А})$$ . Если это отличие не превышает некоторого порогового значения, выбранного с учетом максимальных величин токов и напряжений в нейтральном проводе при несимметрии нагрузки линейных проводов неоднородной несимметричной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ), то начинает работать следующая часть алгоритма (рис.2).

Она работает так. Из аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) (рис.1), (рис.2), при посредстве датчиков 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ в процессор 5 (П) поступают значения частоты 58 (f) (рис.2), действующие действительные значения тока 39 $$(\dot{I}{2}_{.A.1})$$ , напряжения 40 $$({\dot{U}}_{H.A.1})$$ нагрузки. Затем определяется действительная величина 48 $$({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz})$$ , которая будет отлична от нуля и бесконечности в случае реализации эталонной величины нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1), запитанной от четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ). Определяемые таким образом действительные величины 39 $$(\dot{I}{2}_{.A.1})$$ , 40 $$({\dot{U}}_{H.A.1})$$ (рис.2) умножаются на коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)), в результате чего получаются действующие действительные значения напряжения нагрузки 47 $$({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz)$$ и действующие действительные значения тока нагрузки 38 $$(\dot{I}{A}_{.2}=\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kuz)$$ . Коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) равен единице в случае наличия эталонной величины нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1), питаемой от четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ). Данное условие выполнено, когда $$\Delta \underset{\_}{Z}<200$$ и $$\Delta \dot{U}<200$$ , а Ku=1 и Kz=1. В ином случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) равен нулю. Полученные таким образом действительные величины совместно с действительной величиной 48 $$({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz})$$ подаются в блок 37 (A₂).

Блок 53 (FOUR-WIRE v. 1.00 (2)) на рис.2 иллюстрирует использование в предлагаемом способе согласования четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величин основных характеристик электрической энергии в анализируемой ЛЭП [11]. На основании определенной частоты 58 (f) при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по линейным проводам несимметричной четырехпроводной ЛЭП, величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 51 $$(\dot{I}{2}_{A.H.1})$$ и 52 $$({\dot{U}}_{А.ВОЛН.1})$$ (рис.2) формируются величины эталонных токов и напряжений для питания первичной стороны понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) (рис.1). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [1, 9].

1 случай (первая пара волн электромагнитного поля):

где

$${\dot{U}}_{А.ВОЛН.1}$$ , $${\dot{U}}_{В.ВОЛН.1}$$ , $${\dot{U}}_{С.ВОЛН.1}$$ - эталонные фазные напряжения на клеммах электрической нагрузки;

$$\dot{I}{2}_{A.H.1}$$ , $$\dot{I}{2}_{B.H.1}$$ , $$\dot{I}{2}_{C.H.1}$$ - эталонные токи на клеммах электрической нагрузки.

2 случай (вторая пара волн электромагнитного поля):

где

3 случай (третья пара волн электромагнитного поля):

где

4 случай (четвертая пара волн электромагнитного поля):

где

Поскольку нагрузка для каждого линейного провода ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) (рис.1) одна, а пар волн электромагнитного поля распространяющихся по каждому линейному проводу первого участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) четыре, то очевидно, что согласование каждого провода можно реализовать лишь для какой либо одной пары волн электромагнитного поля по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай или 4 случай. В качестве нагрузки для каждого линейного провода здесь необходимо считать первичную сторону понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) присоединенного через сверхпроводящие линейные провода 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА) и 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N).

Величины 51 $$(\dot{I}{2}_{A.H.1})$$ и 52 $$({\dot{U}}_{А.ВОЛН.1})$$ (рис.2) умножаются на коэффициент 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)), который равен единице в случае достижения эталонной величины тока и напряжения четырехпроводной нагрузки понижающего трансформатора 9 (Т2 (4)) (рис.1), запитанного от четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) (рис.1). В противном случае 41 ((Kuz=1) или (Kuz=0)) (рис.2) имеет нулевое значение. В результате получаются эталонные действующие значения напряжения 43 $$({\dot{U}}_{А.ВОЛН}={\dot{U}}_{А.ВОЛН.1}\cdot Kuz)$$ и тока 42 $$(\dot{I}{2}_{A.H}=\dot{I}{2}_{A.H.1}\cdot Kuz)$$ . Затем определяется полное эталонное сопротивление нагрузки 46 $$({\underset{\_}{Z}}_{А.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}})$$ (рис.2). Полученные величины отправляются в блок 37 (A₂).

В блоке 37 (F₂) (рис.4) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений (рассчитанных величин при помощи специализированной программы 53 (FOUR-WIRE v. 1.00 (2))), а именно 46 $$({\underset{\_}{Z}}_{А.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}})$$ , 43 $$({\dot{U}}_{А.ВОЛН}={\dot{U}}_{А.ВОЛН.1}\cdot Kuz)$$ с действительным сопротивлением нагрузки 48 $$({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz})$$ и действительным напряжением 47 $$({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz)$$ , то есть с величинами сформированными устройствами сопряжения 30 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД3)}$$ (рис.1), (рис.2). Здесь же (рис.4) из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04_O, ΔZ06_O, ΔZ07_O, ΔZ08_O, ΔZ09_O, либо по напряжению ΔU01_O, ΔU02_O, ΔU03K_O, ΔU05_O. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_{A1}}$$ а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_{A1}}$$ . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в один или несколько блоков корректирующих органов 14 (КОн.), 32 (КО4), 35 (КО3) (рис.1).

На рис.4 в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения нагрузки 29 (Т6 (3)) (рис.1) четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 35 кВ или меньше 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) или сопротивления нагрузки своим эталонным значениям. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока нагрузки 29 (Т6 (3)) своим эталонным значениям. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_{A1}}$$ (рис.4) следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов на первичной стороне понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) (рис.1) сформировать сигнал для корректирующих органов 14 (КОн.), 32 (КО4), 35 (КО5).

В процессе стабилизации заданных величин токов и напряжений понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)) выяснено (рис.4), что при:

$$47({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz)>43({\dot{U}}_{A.ВОЛН.1}\cdot Kuz)$$ и

$$48({\underset{\_}{Z}}_{A.H}=\frac{{\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Ku}{\dot{I}{2}_{.A.1}\cdot Kz})>46({\underset{\_}{Z}}_{A.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{А.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{A.H}})$$ , ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 57 (ΔU_P) в виде произведения разницы между 43 $$({\dot{U}}_{А.ВОЛН}={\dot{U}}_{А.ВОЛН.1}\cdot Kuz)$$ и 47 $$({\dot{U}}_{A.H}={\dot{U}}_{H.A.1}\cdot Kuz)$$ и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_{A1}}$$ .

Блок 37 (A₂) (рис.4) реализован в среде National Instruments Lab VIEW 2009.

Алгоритм согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой отличен от рассмотренного ранее алгоритма согласования линейных проводов A, B и C.

Источником питания нейтрального провода N здесь следует считать нагрузку линейных проводов A, B и C, поскольку именно несимметрия нагрузки трех фаз является причиной появления тока в нейтральном проводе N при условии симметрии источника питания, генерирующего ток и напряжение для линейных проводов A, B и C.

Пусть будет необходимо выполнить согласование нейтрального провода N с электрической нагрузкой.

На (рис.1) показан алгоритм обеспечения и стабилизации согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой, входящего в состав четырехпроводной несимметричной неоднородной ЛЭП. Здесь в качестве объекта согласования выступает нейтральный провод N, входящий в состав несимметричной неоднородной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ). Поскольку ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) имеет в своем составе два однородных участка, а именно: первый участок - это ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), второй участок - это ЛЭП 90 (У2) в состав которого входят: 74 (СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ПРОВОДА), здесь линейные провода выполнены из сверхпроводящего многожильного провода [патент RU 2341838], [патент RU 2390064] обладающего наружной изоляционной оболочкой, для экранирования линейных проводов друг от друга и от нейтрального провода N; 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N), здесь провод N выполнен из обычного проводящего материала. С учетом изложенного следует считать при согласовании провода N входящего в состав ЛЭП 90 (У2), однопроводным участком ЛЭП, а первый участок 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) - четырехпроводным.

Согласование провода N входящего в состав ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) выполняется в два этапа. Согласование провода N осуществляется сначала для второго однородного участка ЛЭП 90 (У2), а затем для первого однородного участка ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная).

Кроме того, здесь используется дополнительное электротехническое оборудование, к которому относятся корректирующие органы 60 (КО6) и 73 (КО7), выполненное в виде фильтров высших гармонических составляющих токов и напряжений, таких как активные фильтры с «плавающими» конденсаторами [8], конструктивно реализованные для однопроводной линии и позволяющие формировать нагрузку сначала в конце первого участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) а затем и на источнике питания генерирующем ток и напряжение для линейных проводов A, B и C трансформатора 2 (Т1).

В конце первого участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) (рис.1) начало которого находится в точке подсоединения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) к понижающему трансформатору 2 (Т1), формируется полное сопротивление, которое в случае реализации заданной величины тока и напряжения корректирующим органом 73 (КО7) определяется величиной 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ (рис.5), а в иных случаях - 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ . В данном случае полное сопротивление 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ является эталонной величиной, к которой должно стремиться действительное значение 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ в процессе исполнения предлагаемого алгоритма.

Основным блоком алгоритма согласования одного провода ЛЭП, а именно нейтрального провода N 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (рис.1), входящего в состав второго однородного участка ЛЭП 90 (У2) неоднородной несимметричной четырехпроводной ЛЭП 35 кВ или меньше ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ), с электрической нагрузкой является процессор 5 (П) (рис.1), (рис.5) где выполняется анализ сведений о состоянии обобщенного сопротивления нагрузки 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ или 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ , (рис.5) в конце первого участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная). Исходные данные в процессор 5 (П) (рис.1) поступают от устройств сопряжения 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ при помощи 4 (АЦП).

Датчики 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ (рис.1) устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах в начале второго однородного участка ЛЭП 90 (У2) для нейтрального провода N 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N), в месте присоединения первого однородного участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ и 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах у источника питания 9 (Т2 (4)) нейтрального провода N 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N), с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО). Датчики 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ устанавливаются и используются для сбора сведений о напряжениях и токах (в нейтральном проводе N) в начале первого однородного участка ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)), с последующей передачей информации на показывающий или самопишущий прибор 7 (РО).

В качестве датчиков 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ (рис.1), (рис.5) могут быть использованы трансформаторы напряжения и тока, анализаторы спектра, частотомеры, а также делители напряжения и шунты переменного тока.

Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) (рис.1) позволяет сформированные в датчиках 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1)}$$ , 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ , 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ (рис.1), (рис.5) аналоговые сигналы преобразовать в дискретные. Цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП) (рис.1) позволяет сформированные в виде дискретных сигналов в процессоре 5 (П) команды корректирующим органам 60 (КО6) и 73 (КО7) преобразовать в аналоговые.

Схема алгоритма работы процессора 5 (П) для нейтрального провода N (рис.1) представлена на рис.5. Здесь из 4 (АЦП) в процессор 5 (П) поступают действующие значения тока 62 $$(\dot{I}{2}_{.N})$$ , напряжения 61 $$({\dot{U}}_{H.N})$$ нагрузки (измеренных в конце первого участка 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) и значение их частоты 58 (f) от устройств сопряжения блоков 10 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД2)}$$ ; 36 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД4)}$$ ; 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5)}$$ (рис.1) и (рис.5), затем определяется величина 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ . Определяемые таким образом величины 62 $$(\dot{I}{2}_{.N})$$ , 61 $$({\dot{U}}_{H.N})$$ , 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ подаются в следующий блок 66 (A₃).

Блок 67 (FOUR-WIRE v. 1.00 (3)) на рис.5 иллюстрирует использование в предлагаемом алгоритме согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии каждого провода однородного участка линии электропередачи [11]. На основании сведений о частоте 58 (f) при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянная распространения волн электромагнитного поля по рассматриваемому нейтральному проводу N, величина собственного волнового сопротивления. В блоках 68 $$(\dot{I}{2}_{H.N})$$ и 69 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ формируются величины токов и напряжений для корректирующего органа 73 (КО7) (рис.1), который выступает в роли нагрузки однородного однопроводного участка нейтрального провода N 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [3]:

где $${\dot{U}}_{N\gamma }$$ - напряжение на клеммах нейтрального провода N (в районе источника питания, конец ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) от единственной пары волн электромагнитного поля, определяемое по формуле:

$${\dot{U}}_{N_{.1}}$$ - комплексное значение действующей величины фазного напряжения нейтрального провода N в районе источника питания, конец ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N), В; $${\dot{U}}_{ВОЛН.N}$$ - эталонное напряжение нагрузки нейтрального провода N (рис.1); $${\dot{I}}_{N\gamma }$$ - ток, передаваемый от источника питания (конец ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N)) по нейтральному проводу N от единственной пары волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

$${\dot{I}}_{N_{.1}}$$ - ток нейтрального провода N от источника питания (конец ЛЭП 75 (ЛЭП 35кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N)), А; $$\dot{I}{2}_{H.N}$$ - эталонный ток электрической нагрузки.

Поскольку нагрузка для нейтрального провода N 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (рис.1) входящего в состав ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ) одна, и одна пара волн электромагнитного поля распространяющихся по нейтральному проводу N, то очевидно, что согласование нейтрального провода N можно реализовать в полной мере, но только на участке линии электропередачи где линейные провода являются сверхпроводниками.

Далее определяется эталонное полное сопротивление нагрузки 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ (рис.5), какое оно должно быть в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (рис.1). Полученные результаты отправляются в блок 66 (A₃) (рис.5).

В блоке 66 (A₃) (рис.6) выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ , 69 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ с действительными значениями 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ и напряжением 61 $$({\dot{U}}_{H.N})$$ . Здесь же из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и ΔU1, ΔU2, ΔU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ZZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_N}$$ , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_N}$$ . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в корректирующий орган 73 (КО7) (рис.1).

На рис.6 в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения или сопротивления нагрузки в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (рис.1) своим эталонным значениям. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (место присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) своим эталонным значениям. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^{5}N}$$ (рис.6) следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в конце нейтрального провода N сформировать сигнал для корректирующего органа 73 (КО7) (рис.1).

В процессе стабилизации заданных величин токов и напряжений в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) в месте присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) (рис.1), выяснено (рис.6), что при: $$61({\dot{U}}_{H.N})>69({\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ и $$63\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)>70\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 71 (ΔU_N) в виде произведения разницы между 69 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ и 61 $$({\dot{U}}_{H.N})$$ и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_N}$$ .

Блок 66 (A₃) (рис.6) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.

В то же время на рис.5 действительные величины, характеризующие электрическую энергию и присутствующие в реальном времени на объекте, в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (рис.1) (место присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)), 63 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{H.N}=\frac{{\dot{U}}_{H.N}}{\dot{I}{2}_{.N}}\right)$$ и 61 $$({\dot{U}}_{H.N})$$ (рис.5) сравниваются с величинами эталонными, а именно с 70 $$\left({\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N}=\frac{{\dot{U}}_{ВОЛН.N}}{\dot{I}{2}_{H.N}}\right)$$ и 69 $$({\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ . На основании этого сравнения вычисляется, на сколько они отличны друг от друга, в результате чего получают величины 76 $$(\underset{\_}{Z}={\underset{\_}{Z}}_{H.N}-{\underset{\_}{Z}}_{ВОЛН.N})$$ , 78 $$(\dot{U}={\dot{U}}_{H.N}-{\dot{U}}_{ВОЛН.N})$$ .

Если это отличие не превышает некоторого порогового минимального значения, например 0.5, начинает работать следующая часть алгоритма (рис.5).

Она работает так. Из аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) (рис.1), (рис.5) при посредстве датчиков 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1})$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5})$$ , в процессор 5 (П) поступают значения частоты 58 (f) (рис.5), действующие действительные значения тока 65 $$(\dot{I}{N}_{2.1})$$ напряжения 64 $$({\dot{U}}_{NH.1})$$ нагрузки. Затем определяется действительная величина 79 $$({\underset{\_}{Z}}_{N.H}=\frac{{\dot{U}}_{NH.1}\cdot Ke}{\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kn})$$ , которая будет отлична от нуля и бесконечности в случае реализации эталонной величины нагрузки в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (место присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) (рис.1), входящей в состав четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ). Определяемые таким образом действительные величины 65 $$(\dot{I}{N}_{2.1})$$ , 64 $$({\dot{U}}_{NH.1)}$$ (рис.5) умножаются на коэффициент 77 ((Kne=1) или (Kne=0)), в результате чего получаются действующие действительные значения напряжения нагрузки 80 $$({\dot{U}}_{N.H}={\dot{U}}_{NH.1}\cdot Kne)$$ и действующие действительные значения тока нагрузки 82 $$(\dot{I}{N}_{.2}=\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kne)$$ . Коэффициент 77 ((Kne=1) или (Kne=0)) равен единице в случае наличия эталонной величины нагрузки в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (место присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) (рис.1), входящей в состав четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ). Данное условие выполнено, когда $$$$ $$\underset{\_}{Z}<0.5$$ и $$\dot{U}<0.5$$ , а Kn=1 и Ke=1. В ином случае 77 ((Kne=1) или (Kne=0)) равен нулю. Полученные таким образом действительные величины 80 $$({\dot{U}}_{N.H}={\dot{U}}_{NH.1}\cdot Kne)$$ , 82 $$(\dot{I}{N}_{.2}=\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kne)$$ совместно с действительной величиной 79 $$({\underset{\_}{Z}}_{N.H}=\frac{{\dot{U}}_{NH.1}\cdot Ke}{\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kn})$$ подаются в блок 81 (A₄).

Блок 85 (FOUR-WIRE v. 1.00 (4)) на рис.5 иллюстрирует использование в предлагаемом алгоритме согласования нейтрального провода N с электрической нагрузкой специализированной программы для прогнозирования величины основных характеристик электрической энергии в несимметричной однородной линии электропередачи четырехпроводного исполнения [11]. На основании сведений о частоте 58 (f) при помощи программы определяются действующие значения комплексных величин токов и напряжений, постоянные распространения волн электромагнитного поля по нейтральному проводу N относящемуся к первому участку неоднородной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ), а именно к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), величины собственных и взаимных волновых сопротивлений. В блоках 83 $$(\dot{I}{2}_{N.H.1})$$ и 86 $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН.1})$$ формируются величины токов и напряжений для корректирующего органа 60 (КО6) (рис.1), который выступает в роли нагрузки для нейтрального провода N несимметричной однородной ЛЭП напряжением 35 кВ или меньше четырехпроводного исполнения установленный в начале ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная). Эти токи и напряжения определяются следующим образом [1].

1 случай (первая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_1(3)}$$ - напряжение на клеммах нейтрального провода N (в районе источника питания, конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемое по формуле:

$${\dot{U}}_{N_{.1}(3)}$$ - комплексное значение действующей величины фазного напряжения нейтрального провода N в районе источника питания, а именно, в конце ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), В; $${\dot{U}}_{N.ВОЛН.1}$$ - эталонное напряжение нагрузки нейтрального провода N, В; $${\dot{I}}_{N{\gamma }_1(3)}$$ - ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N, а именно, от конца ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) от первой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

$${\dot{I}}_{N_{.1}(3)}$$ - ток нейтрального провода N от источника питания (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)), А; $$\dot{I}{2}_{N.H.1}$$ - эталонный ток электрической нагрузки, А.

2 случай (вторая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_2(3)}$$ - напряжение на клеммах источника питания нейтрального провода N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемое по формуле:

$${\dot{I}}_{N{\gamma }_2(3)}$$ - ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от второй пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

3 случай (третья пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_3(3)}$$ - напряжение на клеммах источника питания нейтрального провода N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемое по формуле:

$${\dot{I}}_{N{\gamma }_3(3)}$$ - ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от третьей пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

4 случай (четвертая пара волн электромагнитного поля):

где $${\dot{U}}_{N{\gamma }_4(3)}$$ - напряжение на нейтральном проводе N, на клеммах источника питания (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемое по формуле:

$${\dot{I}}_{N{\gamma }_4(3)}$$ - ток, передаваемый от источника питания по нейтральному проводу N (конец ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) от четвертой пары (условно) волн электромагнитного поля, определяемый по формуле:

или

Поскольку нагрузка для нейтрального провода N входящего в состав первого участка ЛЭП 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) (рис.1) одна, а пар волн электромагнитного поля распространяющихся по нейтральному проводу N четыре, то очевидно, что согласование нейтрального провода N можно реализовать лишь для одной пары волн электромагнитного поля по вышеприведенным формулам: 1 случай (используются математические формулировки) или 2 случай или 3 случай или 4 случай.

Величины 83 $$(\dot{I}{2}_{N.H.1})$$ и 86 $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН.1})$$ (рис.5) умножаются на коэффициент 77 ((Kne=1) или (Kne=0)), который равен единице в случае достижения эталонной величины тока и напряжения нагрузки в начале ЛЭП 75 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ провод N) (место присоединения к 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная)) (рис.1), входящей в состав четырехпроводной неоднородной несимметричной ЛЭП 89 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ). В противном случае 77 ((Kne=1) или (Kne=0)) (рис.5) имеет нулевое значение. В результате чего получаются эталонные действующие значения напряжения 87 $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН}={\dot{U}}_{N.ВОЛН.1}\cdot Kne)$$ и тока 84 $$(\dot{I}{2}_{N.H}=\dot{I}{2}_{N.H.1}\cdot Kne)$$ . Затем определяется полное эталонное сопротивление нагрузки 88 $$({\underset{\_}{Z}}_{N.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{N.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{N.H}})$$ . Полученные величины отправляются в блок 81 (A₄).

В блоке 81 (A₄) на рис.7 выполняются логические операции. Здесь выполняется сравнение эталонных значений (рассчитанных величин при помощи специализированной программы 85 (FOUR-WIRE v. 1.00 (4))) (рис.5), 88 $$({\underset{\_}{Z}}_{N.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{N.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{N.H}})$$ , 87 $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН}={\dot{U}}_{N.ВОЛН.1}\cdot Kne)$$ (рис.5), (рис.7) с действительным сопротивлением нагрузки 79 $$({\underset{\_}{Z}}_{N.H}=\frac{{\dot{U}}_{NH.1}\cdot Ke}{\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kn})$$ и действительным напряжением 80 $$({\dot{U}}_{N.H}={\dot{U}}_{NH.1}\cdot Kne)$$ , то есть с величинами сформированными устройствами сопряжения 3 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД1})$$ и 72 $$({\displaystyle \sum _{i=1}^nД5})$$ (рис.1), (рис.5). Здесь же на рис.7 из сопоставления этих величин определяются ошибки по сопротивлению ΔZ1, ΔZ2, ΔZ3 и по напряжению ΔU1, ΔU2, ΔU3. Затем определяются ошибки по току ΔI01-05, ΔI07, ΔI08. При нулевых значениях ошибок по напряжению, ошибки по току ΔI06 и ΔI09 отсутствуют, поэтому в их определении нет необходимости. Информация о величинах ΔZ1, ZZ2, ZZ3 и ZU1, ΔU2, ZU3 поступает в один из девяти блоков с приоритетом 2. Последующее действие описываемого алгоритма заключается в определении ошибок либо по сопротивлению ΔZ04p, ΔZ06p, ΔZ07p, ΔZ08p, ΔZ09p, либо по напряжению ΔU01p, ΔU02p, ΔU03Kp, ΔU05p. Полученные таким образом значения ошибок по напряжению поступают в блок суммы ошибок по напряжению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_{N1}}$$ , а величины ошибок по сопротивлению попадают в блок суммы ошибок по сопротивлению $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_{N1}}$$ . Сведения о результатах расчета ошибок поступают в корректирующий орган 60 (КО6) (рис.1).

Здесь (рис.7) в качестве критерия функционирования корректирующих органов избрано несоответствие напряжения нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1) (рис.1) или сопротивления нагрузки, нейтрали трансформатора 2 (Т1) своим эталонным значениям. В принципе, в качестве такого критерия можно избрать и несоответствие тока нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1) своим эталонным значениям. Для этого в блоке $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{Z}_{N1}}$$ следует собирать ошибки по току, а затем в результате сопоставления эталонного и действительного значений токов в месте присоединения нейтрального провода N 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная) к нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1)) сформировать сигнал для корректирующего органа 60 (КО6) (рис.1).

В процессе стабилизации заданных величин токов и напряжений нейтрали понижающего трансформатора 2 (Т1) (рис.1), являющегося источником питания линейных проводов первого однородного несимметричного участка ЛЭП напряжением 35кВ или меньше четырехпроводного исполнения 8 (ЛЭП 35 кВ ИЛИ МЕНЬШЕ 4-х проводная), выяснено (рис.7), что при: $$80({\dot{U}}_{N.H})>87({\dot{U}}_{N.ВОЛН})$$ и $$79\left({\underset{\_}{Z}}_{N.H}=\frac{{\dot{U}}_{NH.1}\cdot Ke}{\dot{I}{N}_{2.1}\cdot Kn}\right)>88\left({\underset{\_}{Z}}_{N.ВОЛН}=\frac{{\dot{U}}_{N.ВОЛН}}{\dot{I}{2}_{N.H}}\right)$$ ошибка по току не определяется. В этом случае предусмотрено определение дополнительной ошибки по напряжению 91 (ΔU_N1) в виде произведения разницы между 87 $$({\dot{U}}_{N.ВОЛН})$$ и 80 $$({\dot{U}}_{N.H})$$ и коэффициента состояния ΔIos1. Затем сведения об этой дополнительной ошибке отправляются в блок $${\displaystyle \sum _{i=1}^5{U}_{N1}}$$ .

Блок 81 (A₄) (рис.7) реализован в среде National Instruments LabVIEW 2009.

Блоки понижающих трансформаторов 2 (Т1) и 9 (Т2 (4)) (рис.1) с симметрирующими устройствами могут быть заменены на блоки понижающих трансформаторов без симметрирующих устройств 54 (Т1 (8)) и 55 (Т2 (9)) (рис.8).

Блок понижающего трансформатора 29 (Т6 (3)), схема соединения первичной и вторичной обмотки которого: «звезда/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ (рис.1) может быть заменен блоком понижающего трансформатора 59 (Т8 (3)) схема соединения первичной и вторичной обмотки которого: «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», напряжением 10 кВ/0,4 кВ (рис.9).

Источники информации

1. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн. 2/ Г.А. Большанин. - Братск: БрГУ, 2006. - 807 с.

2. Большанин, Г.А. Коррекция качества электрической энергии/ Г.А. Большанин - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2007. - 120 с.

3. Веников, В.А. Дальние электропередачи переменного и постоянного тока/В.А. Веников, Ю.П. Рыжков, - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 272 с.

4. Электрические системы. Передача энергии переменным и постоянным током высокого напряжения/ Под. Ред. В.А. Веникова. - М.: Высшая школа, 1972. - 367 с.

5. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по участкам электроэнергетических систем. В 2 кн. Кн. 1/ Г.А. Большанин. - Братск: БрГУ, 2006. - 807 с.

6. Большанин, Г.А. Распределение электрической энергии пониженного качества по однородному участку линии электропередачи четырехпроводного исполнения/ Г.А. Большанин, Л.Ю. Большанина// Системы. Методы. Технологии. - 2009. №3. - С.65-69.

7. Кэрки, Д. Согласование выходного импеданса при помощи полностью дифференциальных операционных усилителей/ Д. Кэрки// Компоненты и технологии. - 2010. - №5. - С.150-154.

8. Пронин, М. Активные фильтры высших гармоник направления развития/ М. Пронин // Новости Электротехники. - 2006. - №2. - С.5-10.

9. Козлов, В.А. Условия согласования однородной несимметричной четырехпроводной высоковольтной линии электропередачи напряжением до 35 кВ с нагрузкой / В.А. Козлов, Г.А. Болыпанин// Материалы VIII международной научно-практической конференции. - София: Бял ГРАД-БГ ООД, 2012. - С.67-71.

10. Сердешнов, А. Симметрирующее устройство для трансформаторов. Средство стабилизации напряжения и снижения потерь в сетях 0,4 кВ./ А. Сердешнов, И. Протосовицкий, Ю. Леус, П. Шумра// Новости электротехники. - 2005. - №1. - С.14-15.

11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2010614157 ″Расчет параметров трехфазной четырехпроводной линии электропередачи (FOUR-WIRE v. 1.00)″.

Способ согласования протяженной четырехпроводной неоднородной несимметричной высоковольтной линии электропередачи со сверхпроводящей вставкой с электрической нагрузкой, заключающийся в том, что исходная информация о напряжениях, токах и их частоте в линии через устройства сопряжения поступает в процессор, отличающийся тем, что в процессоре проверяются условия согласования каждого однородного участка, входящего в состав протяженной неоднородной четырехпроводной несимметричной линии электропередачи, с электрической нагрузкой для каждого линейного и нейтрального проводов, кроме линейных проводов являющихся сверхпроводниками, в результате сравнения действительного (присутствующего в реальном времени на объекте) и эталонного (определенного при помощи специализированной программы) значений сопротивлений обобщенной нагрузки, напряжений в конце каждого однородного участка неоднородной линии электропередачи или токов, поступающих в обобщенную нагрузку, формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых использованы устройства РПН силовых трансформаторов без симметрирующих устройств, трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, трехпроводная (без четвертого проводника от нейтрали источника питания и нагрузки) обобщенная нагрузка, имеющая в своем составе понижающий трансформатор, схема соединения первичной и вторичной обмотки которого «треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом», фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений, активный фильтр с «плавающими» конденсаторами, выполненный для однопроводной линии.