ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательских работ

Наибольшее применение периодические сигналы, близкие к синусоидальным, нашли в электрических сетях переменного тока промышленной частоты, при передаче электрической энергии. Один из важнейших показателей качества электриче­ской энергии - форма сигнала. Она оценивается по нескольким показателям: коэффициентам амплитуды (Ка),формы (Кф), спектральной плотности распределения сигнала. Реже применяют коэффициент гармоник (Кг). Поиск ресурсов энергосбережения ужесточает требования к форме сигнала, возрастает потребность в средствах оперативного контроля электрических параметров сигнала и, в частности, его формы.

Информационная система анализа формы периодического сигнала спроектирована на основе восьмиразрядного контрол­лера, помимо которого имеются блок входных аттенюаторов, аналогоцифровой преобразователь и индикаторное табло. Кон­тролер программно реализует ввод измерительной информации, вычисление коэффициентов Ка и Кф, вычисление спектральных составляющих и использованием БПФ. Степень достоверности результата» измерений во многом определяется характеристиками контролера, его разрядностью. С целью определения требуемой разрядности контроллера проведены исследования возможности "распознавания" значений коэффициентов Ка и Кф, их численных, величин при различных входных сигналах.

За основу взята аддитивная модель, представления симметричного периодического сигнала как суммы нечетных гармонических составляющих.

В рамках эксперимента величина коэффициента К1 оставалась неизменной. Значения коэффициентов КЗ, К5, К7 варьировались в интервале от 0,65 до 0.05, если в исходную модель включалась лишь одна составляющая высшей гармоники. Нижний порог изменений выбирался исходя из требований нормативных документов, в которых уровень высших гармоник определен не выше пяти процентов. В вариантах включения двух или трех высших гармоник коэффициенты К5 и К7 принимались равными половине величины коэффициента, стоящего левее в описании модели. Кроме изменения значений коэффициентов в модели, рассматривалось влияние фазового сдвига высших гармоник на исследуемый сигнал. Таким образом, в эксперименте просматривались все возможные комбинации выделенных параметров.

В результате исследований установлено, что коэффициент Кф во всех опытах не превышал номинальное значение для синусоидального сигнала (1,111),исключая комбинацию с третьей гармоникой, сдвинутой по фазе. Величина Кф при средних значениях варьируемых величин отличалась от номинального значительно, на краях диапазона минимальное отличие составляло 0.01. С ростом номера гармоники, участвующей в формировании сигнала, значения коэффициента формы в рассматриваемом интервале приближаются к его номинальному значению, форма кривой становится более линейной.

Изменение коэффициента Ка неоднозначное, в большинстве опытов кривая значений Ка проходит через его номинальное значение. Введение фазового сдвига в описания высших гармоник приводит к уменьшению разброса исследуемых значений по диапазону. Это указывает на невозможность использования одного коэффициента Ка как критерия для определения наличия высших гармоник в составе исследуемого сигнала. За критерий определения в составе сигнала высших гармоник, превышающих пятипроцентный порог, можно принять совокупные значения Ка и Кф, поскольку ни в одном из опытов их величина одновременно не совпадала с номинальным значением.

Минимальное расхождение с номинальными значениями исследуемых коэффициентов составило не менее 0.01. Поскольку исследуемый на практике сигнал двуполярный и симметричный по амплитуде уменьшения его размаха на входе измерительной системы использован однополупериодный выпрямитель. Этот шаг не только увеличивает точность представления исследуемого сигнала, но и сокращает массив данных , полученных при измерениях. Таким образом, проведенные исследования значений и характера поведения коэффициентов амплитуды Ка и формы Кф периодических сигналов, близких к синусоидальным, позволили подтвердить выбранную разрядность контролера измерительной системы по критерию необходимой точности представления.