Расчет потерь мощности и энергии в кабельной линии при помощи пакетного вейвлет-преобразования | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №9 (113) май-1 2016 г.

Дата публикации: 26.04.2016

Статья просмотрена: 621 раз

Библиографическое описание:

Киселёв, Б. Ю. Расчет потерь мощности и энергии в кабельной линии при помощи пакетного вейвлет-преобразования / Б. Ю. Киселёв. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 9 (113). — С. 181-184. — URL: https://moluch.ru/archive/113/29084/ (дата обращения: 16.12.2024).



В статье рассмотрена система электроснабжения имеющая нестационарную и нелинейную нагрузку в своём составе. Произведён численный расчет потерь мощности и энергии в кабельной линии электропередач при помощи вейвлет-коэффициентов пакетного вейвлет-преобразования. Полученные при помощи (ПВП) значения потерь энергии сравниваются со значениями полученными по действующим значениям различных гармоник, при заранее известных интервалах времени.

Ключевые слова: пакетное вейвлет-преобразование, вейвлет-коэффициенты, нестационарный режим, высшие гармоники

Рассмотрим систему электроснабжения (СЭС) (Рис 1 а). С линейной нагрузкой Sн и двумя нелинейными нагрузками Sнн1 — вентильный преобразователь (В) (генерирует 5 и 7 гармоники) и Sнн2 — люминесцентные лампы (генерирует 3 и 9 гармоники).

Обычно для расчета режимов СЭС при наличие ВГ применяют принцип наложения. Суть которого состоит в том, что расчет тока в сети производиться отдельно для каждой гармонической составляющей, а затем результаты суммируются. Составим схемы замещения для основной частоты (рис. 1б) и для ВГ (рис. 1в).

Рис. 1. Система электроснабжения (СЭС) (а), схемы замещения СЭС на основной (б), и высших гармониках (в)

Параметры электрооборудования для расчета режима представлены в таблице 1.

Таблица 1

Паспортные данные трансформатора и кабеля

Трансформатор ТМГ-40/10 У1

Sном, кВА

Uкз, %

Iхх, %

Pхх, кВт

Pкз, кВт

UВН, кВ

UНН, кВ

40

4,7

3

0,17

0,88

10,5

0,38

Кабельная линия ВВГ 3х6,0+1х4,0

r0, Ом/км

x0, Ом/км

Iдл.доп., А

0,443

0,0612

180

Время моделирования режима t=600 c. Представленные на схеме нагрузки имеют различные режимы работы. Отсюда вытекает, что режим будет нестационарный. Весь интервал времени разбиваем на 4 промежутка времени, каждому промежутку времени соответствует различная комбинация нагрузок. Тогда ток для каждого интервала времени может быть записан

(1)

В результате расчета режима данной схемы получены следующие действующие значения токов ВГ (табл. 2).

Таблица 2

Токи кабельной линии на высших гармониках

Токи кабельной линии

I3

I5

I7

I9

13,652+j33,98

22,813+j46,133

23,982+j36,853

6,421+j7,826

В стационарном режиме для расчёта потерь мощности и энергии в токоведущих частях необходимо исходную несинусоидальную кривую разложить на сумму синусоидальных с определёнными значениями амплитуд гармоник и их начальных углов [1, с. 282].

Совокупность амплитуд и фаз образуют дискретные амплитудный и фазовый спектры. Для решения практических задач расчёта потерь в элементах СЭС основное значение имеет амплитудный спектр частот [2, с. 8].

Потери активной мощности в токоведущих частях без учёта эффекта вытеснения тока могут быть определены по формуле:

(2)

В случае дискретных сигналов можно применять также формулу

(3)

Тогда потери энергии будут равны [4]:

,(4)

Где -квадрат действующего значения тока на ν-той гармонике, R- активное сопротивление кабельной линии.

Главным принципом пакетного вейвлет-разложения является рекурсивное определение последующих элементов более глубокого уровня разложения. Исходный сигнал (в нашем случае ток) домножается на коэффициенты фильтров высоких частот и низких частот, в результате чего получаются детализирующие и аппроксимирующие коэффициенты соответственно. Математически алгоритм, представленный на рисунке 6 можно записать следующими выражениями [4, с. 3 ]:

(5)

(6)

Тогда коэффициенты пакетного вейвлет-преобразования — это результат свертки исходного сигнала на основе вейвлета.

(7)

(8)

Представленная на рисунке 6 схема вейвлет-преобразования предполагает три уровня разложения j= 3.

Действующие значения тока для искомого частотного диапазона с учетом свойств вейвлет-преобразования (5), (6) может быть получено:

.(9)

В результате пакетного вейвлет-разложения получаем матрицы вейвлет коэффициентов (рис. 7), отвечающих за определённые диапазоны частот.

Рис. 6. Блок-схема дерева разложения сигнала

Рис. 7. Вейвлет-спектры коэффициентов

На завершающем этапе работы были рассчитаны потери энергии в кабельной линии на основании вейвлет коэффициентов. Полученные результаты сопоставлялись с потерями, полученными в результате расчета по действующим значениям тока за известный промежуток времени (табл. 3, 4). При этом погрешности в определении потерь очень малы (табл. 5).

Таблица 3

Значения потерь энергии в кабельной линии, рассчитанных отдельно для каждой гармоники по формуле

, кВт·ч

, кВт·ч

, кВт·ч

, кВт·ч

, кВт·ч

583720

89113

88002

64233

68099

Таблица 4

Значения потерь энергии в кабельной линии, рассчитанных отдельно для каждой гармоники, при помощи пакетного вейвлет-преобразования

, кВт·ч

, кВт·ч

, кВт·ч

, кВт·ч

, кВт·ч

583570

89974

87091

64317

67044

Таблица 5

Значения погрешностей при определении потерь энергии

, %

, %

, %

, %

, %

0,026

0,96

1,05

0,13

1,6

Литература:

  1. Железко, Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов / Ю. С. Железко. — М. : ЭНАС, 2009. — 456 с.
  2. Жежеленко, И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий / И. В. Жежеленко. — М. : Энергоатомиздат, 2000. — 331 с.
  3. Morsi W. G., EI-Hawary M. E. Time-frequency single-phase power components measurements for harmonics and inter-harmonics distortion based on Wavelet Packet transform. Part I: Mathematical formulation // Electrical and Computer Engineering, Canadian Journal, Vol. 35, Winter 2010. — P. 1–7.
Основные термины (генерируются автоматически): кабельная линия, пакетное вейвлет-преобразование, гармоника, действующее значение тока, значение потерь энергии, потеря энергии, система электроснабжения, интервал времени, исходный сигнал, пакетное вейвлет-разложение.


Ключевые слова

пакетное вейвлет-преобразование, вейвлет-коэффициенты, нестационарный режим, высшие гармоники

Похожие статьи

Распределение нейтрального газа в двигателе с анодным слоем

В статье проводится исследование распределения нейтрального газа в анодном узле двухступенчатого холловского двигателя. В результате численного расчета методом конечных элементов рассмотрены несколько вариантов конструкции анодного узла двигателя; ра...

Пассивные электрические фильтры. фильтр низких частот

В настоящей статье затрагиваются Г-, Т-, П-образные пассивные k-фильтры низких частот (активные фильтры в настоящей статье не рассматриваются), рассматривается работа таких фильтров, приводятся графики амплитудно-частотных характеристик, показываются...

Оптимизация алгоритмов обработки акселерометрических сигналов для повышения точности начальной выставки бортовой инерциальной навигационной системы

В статье автор предлагают усовершенствованный метод определения истинного направления вектора ускорения свободного падения по данным акселерометров, выходные сигналы которых подвержены влиянию аддитивных коррелированных шумов. Метод даёт возможность ...

Коэффициенты активности растворяющейся фазы гетерогенного сплава в условиях локальной вольтамперометрии

Представлены новые выражения для коэффициентов активности растворяющейся фазы и градуировочных характеристик i=f(С) в условиях локальной вольтамперометрии (ЛВА), явившиеся развитием предыдущих исследований процесса анодного растворения гетерогенных с...

Создание двухконтурной системы регулирования температуры в электрической печи на базе программируемого логического контроллера

Электрические печи потребляют много электроэнергии, от чего вопросы их рациональной эксплуатации и автоматизации имеют большое значение для промышленности. В работе описан вариант создания двухконтурной системы регулирования температуры в электрическ...

Вычисление дисперсии оценки временного положения радиосигнала на выходе колебательного контура

Получены аналитические выражения, позволяющие определить асимптотическую дисперсию оптимальной оценки временного положения (задержки) импульсного радиосигнала в виде отклика одиночного колебательного контура на прямоугольный радиоимпульс. Показано, ч...

Эквалайзирование канала данных системы LTE с частотно-селективными замираниями и аддитивным гауссовым шумом

В статье получен результат эквалайзирования сигнала, прошедший канал передачи с частотно-селективными замираниями и аддитивным гауссовым шумом в системе LTE методом интерполяции кубическим сплайном. Представлена системная модель, позволяющая исследов...

Инициирование взрывного разложения композитов на основе бризантных взрывчатых веществ и наночастиц металла импульсом лазера

Предложен критерий инициирования взрывного разложения композитов на основе бризантных взрывчатых веществ и наночастиц металла лазерным импульсом. Им является максимальная температура нагрева, достижение которой не приводит к взрывному разложению. Это...

Изучение взаимосвязи механических и электрических процессов исследуемого электромагнитного вибровозбудителя

В статье рассматриваются результаты исследования электромагнитного вибровозбудителя с последовательно включенным конденсатором в электрическую цепь, состоящей из механической и электрической подсистем. Показано, что с помощью уравнения Лагранжа — Мак...

Расчет среднего коэффициента энергетической концентрации параболоцилиндрического концентратора

В статье приведен расчет определения средней плотности потока лучистой энергии в фокальной плоскости параболоцилиндрического концентратора, что долю энергии, падающей на центральную часть фокального изображения, можно определить графически по кривой ...

Похожие статьи

Распределение нейтрального газа в двигателе с анодным слоем

В статье проводится исследование распределения нейтрального газа в анодном узле двухступенчатого холловского двигателя. В результате численного расчета методом конечных элементов рассмотрены несколько вариантов конструкции анодного узла двигателя; ра...

Пассивные электрические фильтры. фильтр низких частот

В настоящей статье затрагиваются Г-, Т-, П-образные пассивные k-фильтры низких частот (активные фильтры в настоящей статье не рассматриваются), рассматривается работа таких фильтров, приводятся графики амплитудно-частотных характеристик, показываются...

Оптимизация алгоритмов обработки акселерометрических сигналов для повышения точности начальной выставки бортовой инерциальной навигационной системы

В статье автор предлагают усовершенствованный метод определения истинного направления вектора ускорения свободного падения по данным акселерометров, выходные сигналы которых подвержены влиянию аддитивных коррелированных шумов. Метод даёт возможность ...

Коэффициенты активности растворяющейся фазы гетерогенного сплава в условиях локальной вольтамперометрии

Представлены новые выражения для коэффициентов активности растворяющейся фазы и градуировочных характеристик i=f(С) в условиях локальной вольтамперометрии (ЛВА), явившиеся развитием предыдущих исследований процесса анодного растворения гетерогенных с...

Создание двухконтурной системы регулирования температуры в электрической печи на базе программируемого логического контроллера

Электрические печи потребляют много электроэнергии, от чего вопросы их рациональной эксплуатации и автоматизации имеют большое значение для промышленности. В работе описан вариант создания двухконтурной системы регулирования температуры в электрическ...

Вычисление дисперсии оценки временного положения радиосигнала на выходе колебательного контура

Получены аналитические выражения, позволяющие определить асимптотическую дисперсию оптимальной оценки временного положения (задержки) импульсного радиосигнала в виде отклика одиночного колебательного контура на прямоугольный радиоимпульс. Показано, ч...

Эквалайзирование канала данных системы LTE с частотно-селективными замираниями и аддитивным гауссовым шумом

В статье получен результат эквалайзирования сигнала, прошедший канал передачи с частотно-селективными замираниями и аддитивным гауссовым шумом в системе LTE методом интерполяции кубическим сплайном. Представлена системная модель, позволяющая исследов...

Инициирование взрывного разложения композитов на основе бризантных взрывчатых веществ и наночастиц металла импульсом лазера

Предложен критерий инициирования взрывного разложения композитов на основе бризантных взрывчатых веществ и наночастиц металла лазерным импульсом. Им является максимальная температура нагрева, достижение которой не приводит к взрывному разложению. Это...

Изучение взаимосвязи механических и электрических процессов исследуемого электромагнитного вибровозбудителя

В статье рассматриваются результаты исследования электромагнитного вибровозбудителя с последовательно включенным конденсатором в электрическую цепь, состоящей из механической и электрической подсистем. Показано, что с помощью уравнения Лагранжа — Мак...

Расчет среднего коэффициента энергетической концентрации параболоцилиндрического концентратора

В статье приведен расчет определения средней плотности потока лучистой энергии в фокальной плоскости параболоцилиндрического концентратора, что долю энергии, падающей на центральную часть фокального изображения, можно определить графически по кривой ...

Задать вопрос