автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания

ЯРОСЛАВКИНА Екатерина Евгеньевна

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СТЕНДОВЫХ ИСПЫТАНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В РЕЖИМАХ ХОЛОСТОГО ХОДА И КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Специальность: 05.11.16 -

Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 лек ад

Самара-2010

004618773

Работа выполнена на кафедре "Информационно-измерительная техника" Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет"

Научный руководитель: Доктор технических наук, доцент

Мелентьев Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Орлов Сергей Павлович

Кандидат технических наук

Занозин Илья Юрьевич

Ведущая организация: ОАО «Научно-исследовательский институт

физических измерений» (г. Пенза)

Защита состоится 27 декабря 2010 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.03 ГОУВПО «Самарский государственный технический университет» по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, 18, 1 корпус, ауд. № 4 (Учебный центр СамГТУ «Электрощит»).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по адресу: 443100 г. Самара, ул. Молодогвардейская 244, Главный корпус, на имя ученого секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного технического университета по адресу: г. Самара, ул. Первомайская, 18.

Автореферат разослан «_» ноября 2010 г.

Ученый секретарь -------^ ■——

диссертационного советаД212.217.03 ( ----------—Н.Г.Губанов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Силовой трансформатор (ТР) является в энергосистеме одним из важнейших элементов, определяющих надежность электроснабжения. Каждый ТР должен подвергаться приемо-сдаточным испытаниям, которые проводит служба технического контроля завода с целью определения возможности приемки и поставки трансформатора потребителю.

Одним из основных видов приемо-сдаточных испытаний является измерение потерь и напряжения короткого замыкания (КЗ), потерь и тока холостого хода (XX).

Большой объем и трудоемкость этих видов испытаний, а также, предусмотренная ГОСТ, автоматическая регистрация результатов требуют создания автоматизированных систем измерения электрических параметров трансформаторов.

В процессе производства могут быть допущены нарушения и отступления от технологии изготовления обмоток трансформаторов, которые, не приводя к полной потере работоспособности, ухудшают эксплуатационные качества ТР.

Обмотки ТР, как правило, состоят из параллельно соединенных ветвей: частей обмоток; групп катушек; транспонированных, подраздельных и простых проводов. Существенно неравномерное распределение тока по этим ветвям может привести не только к заметному увеличению потерь и снижению КПД, но и выходу трансформатора из строя. Поэтому при испытаниях необходимо определять распределение тока в обмотках ТР.

На сегодняшний день актуальной является задач исследования распределения тока в обмотках по данным, полученным в режимах XX и КЗ с целью поиска причин неравномерного распределения тока и способов уменьшения неравномерности его распределения, последующего анализа конструкторских и производственных ошибок.

При проведении испытаний в режимах XX и КЗ требуется производить измерения среднеквадратических и средневыпрямленных значений сигналов и активной мощности. Данные параметры принято называть интегральными характеристиками периодических сигналов (ИХПС).

В создании теоретических основ построения и практической реализации: средств измерения ИХПС большой вклад внесли отечественные ученые Волгин В.Л., Кизилов В.У., Куликовский КЛ., Мартяшин А.И., Мелентьев В.С., Попов В.С., Таранов С.Г., Туз Ю.М., Шахов Э.К., Шляндин В.М. и др. Теоретическим основам исследования распределения тока по ветвям посвящены монографии Лейтеса Л.В., Шафира Ю.Н. и Дачева А.

При испытании ТР в режимах XX и КЗ информационные сигналы имеют существенно искаженную форму, а коэффициенты мощности имеют малые значения. При экспериментальных исследованиях гармонического состава тока XX трехфазного ТР были обнаружены высшие гармоники, включая 40-ую. Причем, коэффициенты 3-й и 5-й гармоник превышали 30%.

Поэтому особенности испытаний ТР в данных режимах предъявляют повышенные требования к точности, быстродействию и широкополосности измерительных средств.

Реализация цифровых методов определения ИХПС с аналого-цифровым преобразованием мгновенных значений сигналов позволяет производить измерения в цепях с различным гармоническим составом.

Использование в цифровых методах и средствах измерения квантования по уровню неизбежно приводит к погрешности квантования. Известные методы позволяют лишь в первом приближении оценить погрешность квантования по уровню для одного отсчета, однако они не дают возможности определить влияние данной погрешности на погрешность результата измерения.

При определении ИХПС с помощью этих методов изначально считается, что отсчеты сигналов равномерно распределены по периоду, т.е. период точно поделен на п интервалов дискретизации. В реальных ситуациях это условие не выполняется, что неизбежно приводит к погрешности, которую в некоторых работах называют погрешностью некратности.

Очевидно, что данный вид погрешности обусловлен, в первую очередь, колебаниями частоты входного сигнала, а также неточным делением периода на п. Поэтому необходимо производить оценку влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность определения ИХПС.

Таким образом, актуальной является задача разработки и исследования информационно-измерительной системы (ИИС) с улучшенными метрологическими характеристиками, позволяющей повысить производительность стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, а также производить анализ неравномерности распределения тока в обмотках ТР и локализацию дефектов.

Работа выполнялась в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований №09-08-00459 «Методология построения информационно-измерительных систем контроля параметров и испытаний энергообъектов и электротехнического оборудования»; госбюджетных фундаментальных НИР «Создание единой методологии метрологического анализа систем измерения и контроля параметров технических объектов» (регистрационный номер 1.15.08) и «Создание методологических основ синтеза и анализа аппроксимационных методов и систем измерения и контроля параметров квазидетерменированных сигналов (регистрационный номер 1.3.09); хоздоговорный НИР Ла 243/05 "Разработка и изготовление информационно-измерительной системы электрических параметров силовых трансформаторов (при приемо-сдаточных испытаниях)" (дополнительное соглашение № 5).

Целью работы является исследование высокоточных методов измерения интегральных характеристик периодических сигналов и создание на их основе информационно-измерительной системы, позволяющей повысить производительность стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, увеличить точность измерения основных электрических параметров, произвести анализ неравномерности распределения тока

в обмотках для локализации дефектов при производстве трансформатора, а также метрологический анализ системы.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- проведение анализа методов электромагнитных испытаний силовых трансформаторов и характеристик объекта исследования;

- разработка модели распределения тока в обмотках трансформаторов;

- разработка методики расчета токов в обмотках трехфазных трансформаторов;

- обоснование методики оценки погрешностей ИИС для электромагнитных испытаний силовых ТР аналого-дискретного типа;

- разработка методики анализа влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов;

- обоснование методики анализа влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов;

- разработка и внедрение ИИС стендовых испытаний силовых ТР в режимах XX и КЗ;

- проведение анализа погрешностей ИИС стендовых испытаний ТР в режимах XX и КЗ.

Основные методы научных исследований. В работе использованы положения теорий измерений, численного анализа, теории электрических цепей и сигналов, методов цифровой обработки сигналов, методов аналитического и имитационного моделирования.

Научная новизна проведенных в диссертационной работе исследований заключается в следующем:

1. Впервые разработана векторная модель распределения тока в обмотках трехфазных трансформаторов, отличающаяся от известных тем, что она позволяет, используя принцип наложения, производить исследование влияния на распределение токов различных факторов: формы и размеров различных контуров и их частей, ошибок при производстве трансформаторов.

2. Разработана методика расчета составляющих тока в обмотках трехфазных трансформаторов, позволяющая оценить потери от циркулирующих токов для нахождения причины неравномерности распределения тока в обмотках.

3. Предложена методика оценки влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов, отличающаяся тем, что она может быть использована для сигналов сложной формы и обеспечивает возможность разработки оптимальных, с точки зрения точности и аппаратурных затрат, структур средств измерения.

4. Разработана методика анализа влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов, которая, в отличие от известных, позволяет оценить максимальное значение результирующей погрешности для заданного диапазона изменения частоты сигналов сложной формы.

5. Предложена методика оценки погрешностей ИИС для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов аналого-дискретного типа, отличающаяся от известных тем, что анализ погрешности производится на основе обобщенных коэффициентов расширения каналов напряжения и тока, что обеспечивает возможность оптимального выбора блоков системы с точки зрения точности и аппаратурных затрат.

Практическая ценность.

J. Разработана обобщенная модель распределения тока в обмотках трехфазных трансформаторов, что позволяет выявлять конструктивные и технические ошибки при производстве трансформаторов.

2. Получены аналитические выражения для расчета погрешности измерения основных ИХПС из-за колебаний частоты входного сигнала, что обеспечивает возможность оптимального выбора числа точек дискретизации за период и разрядности аналого-цифровых преобразователей.

3. Получены аналитические выражения и графики для расчета погрешностей ИИС для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов аналого-дискретного типа, что позволяет оптимально выбирать блоки системы с точки зрения точности и аппаратурных затрат.

4. Разработана ИИС, обеспечивающая высокую точность измерения и повышение производительности испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания.

5. Получены аналитические выражения для инженерного расчета метрологических характеристик разработанной системы.

Внедрение результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли применение при разработке и внедрении ИИС стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах XX и КЗ на ООО «Тольяттинский трансформатор» (г. Тольятти). Разработанные методики оценки погрешностей внедрены в учебном процессе Самарского государственного технического университета при подготовке инженеров по специальности 200106 - "Информационно-измерительная техника и технологии".

Апробация работы. Разделы и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 6 Всероссийских конференциях, в том числе на VI, VÍI и VIII Всероссийских межвузовских научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании» (Самара, 2007 г., 2008 г., 2009 г.), V и VI Всероссийских научных конференциях «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2008 г., 2009 г.), I Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы информационной безопасности при противодействии криминалу и терроризму. Теория и практика использования аппаратно-программных средств» (Самара, 2008 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией для публикации результатов кандидатских и докторских диссертаций.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы из 115 наименований, общим объемом 161 страница печатного текста и 2 приложений на 7 страницах.

Основные положения диссертации, выносимые ыа защиту.

1. Модель распределения тока в обмотках трехфазных трансформаторов.

2. Методика расчета токов в обмотках трехфазных трансформаторов для локализации дефектов при производстве трансформатора.

3. ИИС стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания и результаты ее метрологического анализа.

4. Методика анализа влияния погрешностей квантования на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов.

5. Методика анализа влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов.

6. Методика оценки погрешностей ИИС электрических параметров анало-го-дискретного типа и результаты метрологического анализа системы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследований, формулируются цели и задачи исследования, характеризуется научная новизна полученных результатов, приводятся основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматриваются испытания ТР в режимах холостого хода и короткого замыкания. Анализируются гармонический состав сигналов и значения коэффициента мощности. Формулируются требования к техническим характеристикам ИИС.

Установлено, что при проведении испытаний в режимах холостого хода и короткого замыкания требуется производить измерения среянеквадратических (СКЗ) и средневыпрямленных значений сигналов, активной мощности (АМ), коэффициента мощности и частоты. Также требуется определять моменты достижения напряжением (режим XX) и током (режим КЗ) номинальных значений.

Режим XX имеет существенное значение, поскольку он позволяет выявить серьезные дефекты, допущенные при изготовлении или вследствие конструктивных недостатков ТР. Кроме того, путем непосредственных измерений и соответствующих расчетов по результатам измерений в данном режиме можно определить ряд характеристик ТР.

Ток XX зависит от мощности ТР, конструкции магнитопровода, качества электротехнической стали и исполнения.

Установлено, что данные режима КЗ необходимы в следующих случаях:

1) определение превышения температур масла и обмоток ТР при испытании на нагрев;

2) расчет или испытание ТР на стойкость при КЗ;

3) определение коэффициента полезного действия (КПД) ТР;

4) расчет и определение возможности параллельной работы данного ТР с другими трансформаторами.

5) расчет изменения вторичного напряжения ТР при нагрузке.

Напряжение КЗ является весьма существенным показателем, который позволяет определить падение напряжения в ТР и решить вопрос о возможности параллельной работы с другими трансформаторами.

Проведенный анализ характеристик объекта исследования показал, что информационные сигналы сильно искажены, коэффициенты нечетных гармоник могут достигать 30-40%.

Установлено, что расчетные коэффициенты мощности составляют при режиме XX соз<Дг (0,234-0,190), а при режиме КЗ = (0,0185-0,0147).

Доказано, что малые значения коэффициента мощности требуют использования специальных малокосинусных средств измерения активной мощности.

Проведенньш анализ объекта исследования показал, что создание автоматизированной ИИС позволит повысить производительность электромагнитных испытаний силовых трансформаторов, увеличить точность измерения основных электрических параметров.

Установлено, что разрабатываемая ИИС должна обеспечивать высокую точность измерения с погрешностью не более 0,2% при измерении действующих и средневыпрямленных значений тока (напряжения) и не более 0,5% при измерении активной мощности.

Во второй главе исследуются вопросы, связанные с распределением тока в обмотках трансформаторов. Анализируются модели намагничивающих, сквозных, циркулирующих и результирующих токов в обмотках ТР. Предлагается методика расчета токов в обмотках силовых трансформаторов, позволяющая локализовать дефекты, обуславливающие неравномерность распределения токов, и способы уменьшения неравномерности.

Установлено, что неравномерное распределение тока по параллельно соединенным ветвям (частям обмоток, группам катушек, катушкам, транспонированным, подраздельным и простым проводам) обмоток мощных трансформаторов может привести не только к увеличению потерь и снижению КПД, но и к аварии. Поэтому при испытаниях трансформаторов необходимо обращать внимание на распределение тока.

Согласно методу циркулирующих токов (ЦТ), основанному на принципе наложения, систему токов рассматривают как сумму двух систем - основного тока, равномерно распределяющегося по ветвям, и так называемых ЦТ, замыкающихся в контурах образованных параллельными ветвями:

где /„ - результирующий ток; - сквозной ток; /,„, - циркулирующий ток.

Для любого комплекта, состоящего из ветвей, непосредственно присоединенных к одному из полюсов любой пары ^=1,2,...,/ выполняются условия:

Сумма циркулирующих токов равна нулю, а числа витков ветвей в общем случае неодинаковы. Поэтому сумма магнитодвижущих сил (МДС) ЦТ не равна нулю и в первичных обмотках возникнут компенсационные токи, МДС которых будут уравновешивать МДС ЦТ. Из-за указанного неравенства чисел

витков, ЦТ будут иметь место не только в режиме нагрузки или при коротких замыканиях, но и при холостом ходе (разомкнутых выводах многополюсника). Поэтому систему ЦТ в свою очередь можно разложить на две: ЦТ холостого хода и ЦТ короткого замыкания, так что в пределах каждой системы сумма токов равна нулю. Соответственно и компенсационные токи первичных обмоток также можно разделить на две компоненты, МДС которых уравновешивают МДС соответствующих систем ЦТ.

Установлено, что ЦТ холостого хода возникают при параллельном соединении ветвей с разными числами витков, а ЦТ короткого замыкания - при несовершенстве транспозиции ветвей или их несимметричном расположении. .

Предложенная методика расчета ЦТ состоит из трех этапов.

1. Определение ЭДС (напряжения в разомкнутых контурах) при отсутствии циркулирующих токов, т.е. при равномерном распределении тока. Эта ЭДС соответствует «напряжению холостого хода» по методу XX.

2. Определение собственных и взаимных сопротивлений контуров ЦТ при отсутствии каких либо источников. Сопротивления соответствуют «входным сопротивлениям» или «сопротивлениям КЗ» по методу XX и КЗ.

3. Определение циркулирующих токов 1Ц по закону Ома.

В случае одного контура /1( = —^.

В случае нескольких (Бя) параллельно соединенных ветвей:

где и„ - напряжение (ЭДС) ветви номер п при условно разомкнутых для циркулирующих токов всех остальных ветвях; 2„-сопротивление ветви номер п.

Для наглядного представления о наложении намагничивающих, основных, циркулирующих и компенсационных токов была разработана модель распределения тока в обмотках трехфазного трансформатора (рисунок I).

Фазовые сдвиги между основными токами и ЦТ, а также между компонентами ЦТ используются для анализа результатов распределения тока, а также при расчете потерь.

Доказано, что идеально равномерное распределение тока возможно лишь теоретически. Близость реального распределения к теоретически равномерному зависит от того, насколько адекватна расчетная модель, на основе которой принято или оценено данное решение. Поэтому на практике приходится считаться с той или иной степенью неравномерности распределения тока по параллельным ветвям.

Рисунок 1 - Модель распределения тока в обмотках трехфазного трансформатора

В качестве показателя распределения тока используется следующий коэффициент добавочных потерь в обмотке от неравномерного распределения тока:

*„= 1 + ^,

оси

где Рцоб - добавочные потери от неравномерного распределения тока; -

1 А

основные потери в обмотке; Рм = Ру = — £ Д(У„2.

Коэффициент ку зависит от соотношений индуктивных А* и активных й* сопротивлений КЗ пар ветвей.

Установлено, что при Хк« Л* относительно сильно проявляются суммарные добавочные потери (потери от ЦТ), что объясняется сдвигом фаз основных

и циркулирующих токов почти на ^. Ветви этого типа обычно тесно связаны

между собой, что способствует усреднению по ветвям температуры и механических напряжений при КЗ.

Показано, что при Л* » Л* и X/, ~ Я* сильнее проявляются местные добавочные потери, т.е. при значительной и неприемлемой перегрузке током отдельных ветвей суммарные потери от ЦТ будут еще незаметны на фоне других составляющих потерь КЗ трансформатора, а опытное определение распределения тока в этом случае возможно лишь путем непосредственного измерения токов отдельных ветвей. Это объясняется значительной ролью продольной со-

ставляющей ЦТ, особенно при Хк » Кк, когда ЦТ перегруженных ветвей совпадают по фазе с основными токами.

Установлено, что в нормальных случаях значения коэффициентов добавочных потерь должны быть равны 1,05-1,15.

Разработанная модель распределения тока в обмотках трехфазных трансформаторов позволяет, используя принцип наложения, производить исследование влияние на распределение токов различных факторов: радиальной и осевой составляющих магнитного поля, формы и размеров различных контуров и их частей, ошибок при производстве трансформаторов.

Доказано, что метод ЦТ удобен для диагностики и локализации дефектов обмоток ТР в производственных условиях.

В третьей главе проведен анализ способов построения ИИС стендовых испытаний силовых ТР в режимах XX и КЗ, путем использования существующих преобразователей, исследованы методы измерения активной мощности, разработаны и исследованы аналого-дискретные (композиционные) методы и системы измерения ИХПС. Проанализированы погрешности ИИС аналого-дискретного типа. Предложена методика определения числа точек дискретизации, необходимого для обеспечения требуемой точности измерения интегральных характеристик сигналов любого спектра.

Установлено, что при проведении испытаний в режимах холостого хода и короткого замыкания на станциях, оборудованных электромеханическими измерительными приборами, оператор непрерывно следит за показаниями приборов и при установлении стрелки на заданную отметку шкалы останавливает процесс увеличения напряжения на выходе генератора. После этого производится последовательное снятие показаний амперметров или вольтметров, а также ваттметров для всех трех фаз. Затем снимаются показания частотомера и вольтметра средневыпрямленного значения, что необходимо для определения отклонения условий проведения испытаний от номинальных.

Из-за инерционности приборов, субъективной погрешности оператора, практически невозможно установить в цепи заданное номинальное значение сигнала. Кроме того, после окончания испытаний производится большая по объему обработка результатов измерений с целью приведения результатов к номинальным условиям, составление протокола испытаний, проверка соответствия параметров ТР требованиям стандарта и техническим условиям.

Один из методов построения автоматизированных ИИС предусматривает использование аналоговых измерительных преобразователей (ИП) различного типа. Однако такие ИП предназначены для измерения лишь одной, вполне определенной, величины и поэтому обладают низкой универсальностью. Кроме того, при включении таких ИП в состав цифровых систем, производящих вторичную обработку информации, необходимы соответствующие устройства сопряжения.

Анализ технических характеристик высокоточных аналоговых ИП показывает, что время установления их выходного сигнала составляет не менее 0,5с.

Другой метод построения ИИС предусматривает использование цифровых приборов (ЦИП) для измерения электрических параметров ТР. В настоящее

время разработаны различные типы ЦИП переменного тока. Однако использование цифровых мультиметров в ИИС ограничено неспособностью ряда таких приборов одновременно измерять несколько разнородных величин. Кроме того, использование ЦИП, часть из которых разрабатывается впервые (малокосинусные цифровые ваттметры), приводит к значительному увеличению стоимости системы.

Доказано, что аиалого-дискретное представление и обработка информационных сигналов обеспечивает рациональное распределение функций преобразования между аналоговой и дискретной частями измерительных средств. В этом случае сигнал представляется в виде двух частей: аналоговой, пропорциональной разности текущего значения сигнала и некоторой опорной величины, и дискретной, пропорциональной опорной величине. Дальнейшая обработка аналоговой и дискретной частей производится параллельно.

Показано, что при реализации ИИС аналого-дискретного типа для формирования аналоговой части сигнала наиболее целесообразно использовать кусочно-ступенчатую аппроксимацию с равномерным квантованием по времени, которая упрощает обработку дискретной части сигнала.

Предложены алгоритмы с равномерной дискретизацией сигналов напряжения и тока во времени, упрощающие реализацию аналого-дискретных методов измерения основных ИХПС:

</« = Лт %(<)-+ Мф) -

У I, 1 *=1 !г

где - момент переключения опорных сигналов напряжения [Д/^) и тока

4)-

Рассмотрена ИИС аналого-дискретного типа, используемая в ООО «Толь-яттинский Трансформатор» и обеспечивающая определение всего комплекса ИХПС без изменения структуры системы.

Структурная схема ИИС аналого-дискретного типа представлена на рисунке 2.

ИИС содержит: первичные преобразователи напряжения ППН1 - ППЮ; первичные преобразователи тока ППТ1 - ППТЗ; аналоговые коммутаторы АК1- АК4; аналого-цифровые преобразователи АЦП1 и АЦП2; цифроаналого-вые преобразователи ЦАП1 и ЦАП2; вычитающие устройства ВУ1 и ВУ2; аналоговые множительные устройства МУ1 и МУ2; множительные цифроаналого-вые преобразователи ЦАПЗ и ЦАП4; аналоговые ключи КЛ1 и КЛ2; интеграторы ИНТ1 и ИНТ2; персональный компьютер ПК; интерфейсный блок ИБ.

Обмен данными и управление отдельными блоками системы осуществляются по общим шинам данных ШД и управления ШУ.

Проведен анализ погрешности ИИС в статическом режиме, получены и проанализированы выражения для определения погрешности измерения ИХПС: уи = 2у11<1 + у2Ыг+2у}1а + (у4 + у,Х</ +1 )!йг;

Гр=у,/с1 + хг/сИ+ у, /I + (у4 + у5)(1 +1 )/сИ+ у6 ¡1+у1 +

где у,, Уз -уд - приведенные к выходу погрешности вычитающих устройств, множительных цифроаналошвых преобразователей и интеграторов; уг - приведенная погрешность аналогового множительного устройства; (1,1- коэффициенты расширения по каналам напряжения и тока, принятые одинаковыми для всех участков аппроксимации.

Доказано, что погрешность аналоговых множительных устройств ослабляется ъс? п <Н раз соответственно при измерении среднеквадратического значения сигнала и активной мощности.

Анализ погрешности ИИС в статическом режиме показал, что при использовании аналоговых множительных устройств класса точности 1% и соответствующих других блоков ИИС при ¿=/>14 можно получить статическую приведенную погрешность определения среднеквадратических значений сигналов и активной мощности менее 0,05 %.

Предложена методика определения числа точек дискретизации, которое необходимо для получения заданной величины коэффициента расширения. Для

того чтобы величина коэффициента расширения на любом участке преобразования не была бы меньше заданного значения <1, для синусоидального сигнала

необходимо выполнение условия с1<- '

К?)

В общем случае при наличии в сигнале высших гармоник предельное значение коэффициента расширения равно

рК1 '

Би;

где Дич - значение разностного сигнала.

Предельное значение разностного сигнала равно 5ир(Ди?)== ],

V п)

где ищ - амплитудное значение д-той гармоники сигнала; 5 - порядок наивысшей гармоники в сигнале.

На рисунке 3 представлены графики зависимости коэффициента расширения от числа точек дискретизации при различных значениях коэффициента 3-й гармоники

350 П

Рисунок 3 - Графики зависимости коэффициента расширения от числа точек дискретизации при наличии в сигнале 1-й и 3-й гармоник

Показано, что основными недостатками ИИС аналого-дискретного типа являются невозможность одновременного измерения СКЗ сигналов и активной мощности, большие аппаратурные затраты и высокая сложность настройки и калибровки блоков системы.

В четвертой главе исследован метод измерения ИХПС по мгновенным значениям сигналов, равномерно распределенным по периоду. Проанализирована погрешность метода, обусловленная приближенным выполнением операции интегрирования Проведено исследование влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения основных ИХПС. Проведена оценка

погрешности определения интегральных характеристик сигналов из-за нестабильности частоты входного сигнала при постоянном числе отсчетов. Разработана структурная схема ИИС стендовых испытаний силовых трансформаторов и проведен анализ ее работы в режимах холостого хода и короткого замыкания.

В широко распространенном методе определения ИХПС по мгновенным значениям сигналов, равномерно распределенным по периоду, точное интегрирование непрерывной функции заменяется численным интегрированием.

Показано, что при измерении СКЗ сигналов предельное значение методической погрешности, обусловленной приближенным выполнением операции интегрирования, равно

¿иСК1 9=1 °иСКЪ

к* О

где I]аа - расчетное значение СКЗ напряжения; О'-комплексные коэффициенты ряда Фурье; к - номер гармоники; и - число отсчетов за период.

Первая сумма связана с наличием постоянной составляющей и, при ее отсутствии (й'0 = 0), первая составляющая погрешности также отсутствует.

Вторая составляющая погрешности Ьи"СК^ связана с основной кривой и высшими гармоническими составляющими исследуемого сигнала. Доказано, что если кривая исследуемого сигнала не содержит гармонических составляющих, порядок которых выше то при \щ-к\>5 все \о'щ_к| = 0. Поскольку А" < , то \щ - > 5 при «>2у, т. е. при числе измерений за период п>Ъ погрешность, обусловленная приближенным интегрированием, отсутствует.

Если предположить, что амплитуды отдельных гармонических составляющих сигнала убывают по закону К-^{искгку (с>1)>то

I со дат

о!

1

г [щ-ку 1*0

При измерении активной мощности любые гармоники напряжения или тока, в общем случае, могут оказывать влияние на погрешность. При этом предельная приведенная погрешность определения АМ равна

00 00 СО СО 00 со со

g=l а-1 g=1 Ь-1 *=) ¡>=1

мр(7р) =-^-—->

где 5 - полная мощность; [/„, 1т - амплитудные значения напряжения и тока.

Доказано, что если номер высшей гармонической составляющей напряжения равен номеру высшей гармонической составляющей тока .г, то определение активной мощности производится без методической погрешности, если п>2з.

Если оба сигнала несинусоидальны, то любая гармоническая составляющая напряжения или тока может, в общем случае, вносить вклад в погрешность. При этом если номер анализируемой гармонической составляющей одного из сигналов v, то наинизшая гармоническая составляющая другого сигнала, сочетание с которой дает погрешность, имеет номер п-V (при условии, что м<п).

Предложена методика оптимального выбора числа точек дискретизации в зависимости от спектра сигналов и заданной точности измерения.

Предложено оценивать влияние квантования на погрешность результата измерения ИХПС как погрешность вычисления функции, аргументы которой заданы приближенно, с помощью дифференциала функции, считая, что предельные абсолютные погрешности аргументов соответствуют погрешностям квантования мгновенных значений. При этом предельное значение абсолютной погрешности вычисления функции равно

Бир(Д7) =|(Г),1(,))|дх1 + |(Г)'1(,г)|Дх2 + .

Если считать, что абсолютные погрешности измерения мгновенных значений сигнала равны интервалу квантования: Аху=&хг=...=&хт=д, то предельное значение абсолютной погрешности вычисления функции приводится к виду

5иР(д у)=|сп;(,,,|+|а-);(,2,|+-+\(г .

Предельное значение абсолютной погрешности определения СКЗ напряжения в соответствии с рассматриваемым методом определяется выражением

вир АС/ = —'-'-. , где 11(1,) - мгновенное значение сигнала в момент времени /,; Ч 2„

т - разрядность аналого-цифрового преобразователя (АЦП), осуществляющего преобразование мгновенных значений сигналов в код.

Доказано, что если число точек за период л>2$ и отсчеты равномерно распределены по периоду, то числитель данного выражения соответствует расчет-

2 » | »

ному средневыпрямленному значению сигнала исв3!> = —=— ]Г|£/(/,)|, а

знаменатель - расчетному СКЗ сигнала иСКЗр — —р-ХУ^^ = I—У[/2(/,).

МУш \ л ,=1

Если использовать коэффициенты гармоник Ьик =^2-, то предельное зна-

Цт

чение относительной погрешности определения СКЗ сигнала принимает вид

5£/,

скз

БирА{/

"и, :

Доказано, что погрешность уменьшается в 2 раза при увеличении разрядности АЦП на единицу. Кроме того, при использовании коэффициента формы кф (отношение действующего значения напряжения к среднему) данное выражение можно привести к виду ЬСКЗ = ^д-г^У •

Установлено, что если сигнал чисто гармонический, то при кф =1,11 и числе разрядов АЦП т-\2 относительная погрешность дСКЗ = 0,031%.

В случае сложного периодического сигнала погрешность будет зависеть от его спектра.

На рисунке 4 приведен график зависимости относительной погрешности определения СКЗ сигнала, содержащего первую и третью гармонику, от коэффициента 3-й гармоники при /я= 12.

ьит,%

0,05 0,045-

0,04 0,035 0,03 0,025

0,05

0,15

0,2 "

0,25 03 Ли

Рисунок 4 - Относительная погрешность определения СКЗ сигнала, содержащего 1-ю и 3-ю гармоники

Если считать, что абсолютные погрешности измерения мгновенных значений напряжения и тока равны интервалу квантования: Д1/, = Ди2 =...=Дит =Ци\ А/, = Д/2 =... = Д/я = Ц;, то предельное значение абсолютной погрешности вычисления АМ приводится к виду

\±т

" м'

- ;=1

Ы1

1.

Если по аналогии с СКЗ сигнала считать, что число точек отсчета за период п > 2$ и отсчеты равномерно распределены по периоду, то числитель правой

дроби в выражении соответствует расчетному средневыпрямленному значению

2 1 I л

тока ¡СВЗр = — = — а знаменатель - расчетному среднеквадратиче-

71 »=1 п _ _____

1 Г* 11 "

скому значению тока 1СКЗр =

При использовании коэффициентов гармонических составляющих предельное значение приведенной погрешности определения АМ примет вид

к-2 к-2 у --

1+а+Е^+М+Ей (I

к=2 кЛ V к=2 к=2

*=2 *=2

При

использовании коэффициента формы сигналов напряжения кфу и тока кф; данное выражение будет равно

г \

л 1 1

У р-

?я+1 к к

+

кф1)

Если сигнал чисто гармонический, то при кфц= кфг\,\\ и числе разрядов АЦП т=\2 приведенная погрешность уР я 0,056%. В случае сложного периодического сигнала погрешность будет зависеть от его спектра.

Показано, что возникает значительная погрешность измерения ЮШС из-за нестабильности частоты входного сигнала при постоянном числе отсчетов даже в электрических сетях общего назначения. Предложена методика определения погрешности в зависимости от числа точек дискретизации, спектра сигналов и допустимых колебаний частота входного сигнала.

Если произошло измерение одного лишнего мгновенного значения сигнала основного периода, то предельные значения данного вида погрешностей равны:

**0

4пиСКЗ'СКЗ Ь-1 п

ш м

""/- ш

Для оценки погрешностей были использованы коэффициенты гармоник, полученные экспериментальным путем при испытании трансформатора ТРДЦН-160000/220 в ООО "Тольятгинский Трансформатор". График зависимости относительной погрешности измерения СКЗ напряжения от числа отсчетов я представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - График зависимости погрешности определения иш от числа точек дискретизации

Установлено, что при увеличении числа точек дискретизации и допустимых колебаниях частоты входного сигнала возможен случай, когда по два мгновенных значения сигналов не войдут в выражения для определения СКЗ сигнала и АМ. Данный случай приводит к дальнейшему увеличению погрешности определения ИХПС.

На основе исследованного метода измерения ИХПС по мгновенным значениям сигналов, равномерно распределенным по периоду, была разработана ИИС стендовых испытаний силовых трансформаторов и проведен анализ ее работы в режимах холостого хода и короткого замыкания.

ИИС содержит универсальный измерительный преобразователь (УИП) и центральный компьютер с периферийными устройствами.

Компьютер с помощью специального программного обеспечения обеспечивает управление универсальным измерительным преобразователем, прием данных, вывод результатов на монитор и принтер, составление и сохранение протоколов испытаний. УИП регистрирует входные сигналы, преобразует их в цифровой код, обрабатывает и передает в компьютер.

Технические характеристики ИИС соответствуют всем требования, предъявляемым к системам подобного типа.

ИИС обеспечивает измерение среднеквадратических и средневыпрямлен-ных значений сигналов с основной относительной погрешностью менее 0,2 % и измерение активной мощности с основной приведенной погрешностью менее 0,5%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведенный анализ методов электромагнитных испытаний силовых трансформаторов и характеристик сигналов в измерительных цепях в режимах XX и КЗ позволил сформулировать основные требования к ИИС.

2. Проведенное исследование распределения тока в обмотках трансформаторов показало, что неравномерное распределение тока по параллельно соединенным ветвям обмоток может привести не только к увеличению потерь и сни-

жению КПД, но и к авариям. Разработанная, на основе анализа моделей намагничивающих, сквозных, циркулирующих и результирующих токов, обобщенная векторная модель распределения тока в обмотках позволяет выявить факторы, не учтенных конструктором отклонений реального трансформатора от расчетного.

3. Методика расчета токов в обмотках трехфазных трансформаторов обеспечивает поиск причин возникновения неравномерного распределения токов для локализации производственных дефектов.

4. Методика оценки погрешности ИЙС для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов аналого-дискретного типа. Проведенный анализ показал, чтЬ при соответствующем выборе числа точек дискретизации можно получить приведенную статическую погрешность измерения основных интегральных характеристик искаженных периодических сигналов менее 0,05% при использовании аналоговых множительных устройств среднего и низкого класса точности. Получены выражения для определения числа точек дискретизации, необходимого для достижения заданной величины коэффициента расширения каналов системы для периодических сигналов любого спектра.

5. Методика оценки точности результата измерения основных ИХПС из-за погрешности квантования. Оценка производится по погрешности вычисления интегральной характеристики как функции, аргументы которой заданы приближенно с погрешностями, соответствующими погрешностям квантования отдельных мгновенных значений сигнала. Разработанная методика позволяет определять необходимую разрядность аналого-цифровых преобразователей в зависимости от требований по точности и спектра сигналов.

6. Проведенный анализ показал, что возникает значительная погрешность из-за нестабильности частоты входного сигнала, которая зависит от числа точек дискретизации и спектра сигналов. Предложенная методика позволяет определять необходимое число точек дискретизации в зависимости от требований по точности измерения для сигналов любого спектра.

7. Разработана и внедрена ИИС стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, исследована ее работа.

8. Проведенный метрологический анализ ИИС показал, что система обеспечивает измерение среднеквадратических и средневыпрямленных значений сигналов с основной относительной погрешностью менее 0,2 % и измерение активной мощности с основной приведенной погрешностью менее 0,5%.

Основное содержание диссертации отражено е следующих работах.

Публикации в изданиях из перечня ВАК:

1. Мелентьев, B.C. Информационно-измерительная система для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов / B.C. Мелентьев, Е.Е. Яро-славкина // Известия вузов. Электромеханика. - 2008. - №6. - С. 18-21.

2. Мелентьев, B.C. Оценка влияния погрешности квантования на погрешность определения характеристик периодических сигналов / B.C. Мелентьев,

Е.Е. Ярославкина (Макарова Е.Е.) // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки, 2007. - № 2 (20). - С. 67-70.

3. Мелентьев, B.C. Оценка погрешности аппроксимационного метода измерения интегральных характеристик по отдельным мгновенным значениям сигналов / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина, А.Н. Болотнова // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Физико-матем. науки. - Самара, СамГТУ, 2010. - № 1 (20). -С. 226-230.

Публикации в других изданиях:

4. Ярославкина, Е.Е. Анализ погрешности из-за нестабильности частоты входного сигнала / Е.Е. Ярославкина / Информационно-измерительные и управляющие системы: Сб. науч. статей. -Самара: СамГТУ, 2009. -С.132-140.

5. Ярославкина, Е.Е. Распределение тока в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Информационно-измерительные и управляющие системы: Сб. науч. статей. - Самара: СамГТУ, 2009. - №2(3). - С. 149 - 152.

6. Мелентьев, B.C. Оценка погрешности квантования при измерении сред-неквадратического значения периодических сигналов сложной формы / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина (Макарова Е.Е.) / Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тр. 6 Всерос. межвузов, науч.-практ. конф.- Самара, 2007. - С.6-9.

7. Мелентьев, B.C. Оценка влияния погрешности квантования на погрешность определения активной мощности / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина (Макарова Е.Е.) / Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тр. 6 Всерос. межвузов, науч.-практ. конф. - Самара, 2007. - С. 9-12.

8. Мелентьев, B.C. Методы оценки соответствия модели реальному объекту в системах обеспечения безопасности / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина (Е.Е. Макарова), А.Н. Болотнова / Актуальные проблемы информационной безопасности при противодействии криминалу и терроризму. Теория и практика использования аппаратно-программных средств: Мат. 1 Всеросс. науч.-техн. конф. - Самара, 2008. - С. 121-125.

9. Мелентьев, B.C. Оценка влияния погрешности квантования на погрешность определения интегральных характеристик периодических сигналов сложной формы / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина, Е.Е. Бромберг / Математическое моделирование и краевые задачи: Тр 5 Всерос. науч. конф. - Самара, 2008. -С. 104-107.

10. Ярославкина, Е.Е. Метод исследования распределения токов в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина I Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тр. 7 Всерос. межвузов, науч.- практ. конф. - Самара, 2008.-С. 138- 140.

11. Ярославкина, Е.Е. Исследование циркулирующих токов в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Математическое моделирование и краевые задачи: Тр. VI Всерос. науч. конф. -Самара: СамГТУ, 2009. - 4.4. - С. 150-153.

12. Ярославкина, Е.Е. Компьютерное моделирование циркулирующих токов в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тр. 8 Всерос. межвузов, науч.- практ. конф. - Самара, 2009. - С. 159 -162.

13. Мелентьев, B.C. Интеллектуальные средства измерений: Исследование методов и средств измерения интегральных характеристик периодических сигналов: лаб. практикум / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина, А.Н. Камышни-кова. - Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2010. - 83 с.

Личный вклад автора в работах, написанных в соавторстве заключается в следующем: в [1] исследована методика оценки погрешности ИИС аналого-дискретного типа с использованием коэффициента расширения канала системы; в [2], [6], [7] и [9] исследована методика оценки погрешности квантования при измерении ИХПС сложной формы; в [8] и [13] исследованы методы оценки погрешности результата измерения интегральных характеристик из-за несоответствия модели виду реального сигнала.

Автореферат отпечатан с разрешения диссертационного совета Д212.217.03 ГОУВПО "Самарский государственный технический университет (протокол № 15 от 22 ноября 2010 г.)

Формат 60x84 1/16. Уч.печ.л. 1. Тираж 100 экз. Заказ№97. Отпечатано на ризографе. ГОУВПО "Самарский государственный технический университет" Отдел типографии и оперативной печати 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список сокращений.

Введение.

1. Анализ объекта исследования. Методы испытаний силовых трансформаторов.

1.1 Испытания силовых трансформаторов.

1.2 Приемо-сдаточные испытания.

1.3 Режим холостого хода.

1.4 Режим короткого замыкания.

1.5 Мощность потерь.

Силовой трансформатор является в энергосистеме одним из важнейших элементов, определяющих надежность электроснабжения. Его способность нести надлежащую нагрузку зависит от состояния отдельных узлов и отсутствия дефектов, которые могли бы перейти в повреждение трансформатора. Отказ крупного силового трансформатора в работе может привести к аварии в энергосистеме с широкомасштабными последствиями.

Каждый трансформатор (ТР) должен подвергаться приемо-сдаточным испытаниям, которые проводит служба технического контроля завода с целью определения возможности приемки и поставки трансформатора потребителю [1].

Испытания ТР проводятся на каждом образце после изготовления с целью проверки его качества и являются основанием для выпуска данного образца. Объем испытаний определяется техническими условиями или стандартами.

Составной частью приемо-сдаточных испытаний являются электромагнитные испытания, в состав которые входят: проверка коэффициента трансформации и группы соединения обмоток, измерение сопротивления обмоток постоянному току, измерение потерь и напряжения короткого замыкания (КЗ), потерь и тока холостого хода (XX) [2].

Режим XX имеет существенное значение не только потому, что он позволяет выявить серьезные дефекты, допущенные при изготовлении или вследствие конструктивных недостатков ТР, но также и потому, что путем непосредственных измерений и соответствующих расчетов по результатам этих измерений можно определить ряд характеристик трансформатора.

Ток XX зависит от мощности ТР, конструкции магнитопровода, качества электротехнической стали и исполнения.

Данные режима КЗ необходимы в следующих случаях: определение превышения температур масла и обмоток ТР при испытании на нагрев; расчет или испытание трансформатора на стойкость при КЗ; определение коэффициента полезного действия (КПД) ТР; расчет и определение возможности параллельной работы данного трансформатора с другими; расчет изменения вторичного напряжения трансформатора при нагрузке.

Напряжение короткого замыкания является весьма существенным показателем, который позволяет определить падение напряжения в трансформаторе и решить вопрос о возможности параллельной работы с другими трансформаторами.

В настоящее время большинство станций для стендовых испытаний ТР в режимах XX и КЗ оборудованы либо электромеханическими измерительными приборами, обладающими низким быстродействием и исключающими автоматизацию измерений, либо комплексами отдельных цифровых приборов, также снижающих производительность испытаний.

При проведении электромагнитных испытаний на станциях, оборудованных электромеханическими измерительными приборами, оператор непрерывно следит за показаниями вольтметра (в режиме XX) или амперметра (в режиме КЗ) и при установлении стрелки прибора на заданную отметку шкалы останавливает процесс увеличения напряжения на выходе генератора. После этого производится последовательное снятие показаний измерительных приборов.

Достаточно высокое качество измерений обеспечивают цифровые измерительные приборы. Они обладают высокой точностью, имеют встроенные программы для обработки результатов измерений и выдачу ее в цифровом виде, предусматривают возможность дистанционного управления процессом измерения и контроля от управляющего компьютера.

Большой объем и трудоемкость этих видов испытаний, а также, предусмотренная ГОСТ [3], автоматическая регистрация результатов требуют создания автоматизированных систем измерения электрических параметров ТР.

Кроме того, сигналы тока сильно искажены и коэффициенты нечетных гармоник могут достигать 30-40%, а малые значения коэффициента мощности требуют использования специальных малокосинусных средств измерения активной мощности.

Особенности испытаний TP в режимах XX и КЗ предъявляют повышенные требования к точности, быстродействию и широкополосности измерительных средств.

При проведении испытаний в режиме XX и КЗ требуется производить измерения среднеквадратических и средневыпрямленных значений сигналов и активной мощности. Данные параметры принято называть интегральными характеристиками периодических сигналов (ИХПС).

В создании теоретических основ построения и практической реализации средств измерения ИХПС большой вклад внесли отечественные ученые Волгин B.JL, Кизилов В.У., Куликовский K.JL, Мартяшин А.И., Мелентьев B.C., Орнатский П.П., Попов B.C., Таранов С.Г., Туз Ю.М., Шахов Э.К., Шляндин В.М. и др.

Исследованию аналоговых методов, приборов и систем определения ИХПС посвящено большое число работ [4 - 14]. Принципиальным недостатком таких методов и средств являются низкое быстродействие и возможность определения только одного параметра. Кроме того, при включении таких средств измерений (СИ) в состав цифровых систем, осуществляющих вторичную обработку информации, необходимы соответствующие устройства сопряжения [15].

В 60-е годы прошлого века в связи с развитием средств вычислительной техники и их внедрением в информационно-измерительную технику получили распространение цифровые методы определения ИХПС. Причем первоначально большинство цифровых приборов и систем представляло собой сочетание одного из видов аналоговых преобразователей какой-либо из интегральных характеристик с аналого-цифровым преобразователем выходного сигнала [4, 5].

Позднее появились комбинированные средства определения ИХПС (с неполным аналоговым преобразованием входных величин), в которых ряд преобразований входных сигналов осуществлялся в цифровой форме [16 -19] и преобразованием в какие-либо параметры импульсного сигнала [20 -22].

Реализация цифровых методов определения ИХПС с аналого-цифровым преобразованием мгновенных значений сигналов, пригодных для измерений в цепях с различным гармоническим составом, стала возможна лишь с появлением быстродействующих аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и высокопроизводительных средств вычислительной техники [5, 23 - 26].

Использование в цифровых методах и средствах измерения квантования по уровню неизбежно приводит к погрешности (иногда называемой шумом) квантования [27]. Известные методы позволяют лишь в первом приближении оценить погрешность квантования по уровню для одного отсчета, однако они не дают возможности определить влияние данной погрешности на погрешность результата измерения.

Возникает задача определения влияния квантования на погрешность результата измерения ИХПС.

Один из основных вопросов, который приходится решать при обосновании быстродействия СИ, реализующих данные методы, связан с определением оптимальных моментов времени, в которые нужно выполнять измерение мгновенных значений сигналов исходя из требований по точности определения ИХПС и в зависимости от спектрального состава входных сигналов.

При определении ИХПС с помощью данных методов изначально считается, что отсчеты сигналов равномерно распределены по периоду, т.е. период точно поделен на п интервалов дискретизации. В реальных ситуациях это условие не выполняется, что неизбежно приводит к погрешности, которую в некоторых работах [13] называют погрешностью некратности.

Очевидно, что данный вид погрешности обусловлен, в первую очередь, колебаниями частоты входного сигнала, а также неточным делением периода на п.

Поэтому необходимо производить оценку влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность определения ИХПС.

Обмотки трансформаторов, как правило, состоят из параллельно соединенных ветвей: частей обмоток; групп катушек; транспонированных, подраз-дельных и простых проводов. Существенно неравномерное распределение тока по этим ветвям может привести не только к заметному увеличению потерь и снижению КПД, но и выходу трансформатора из строя [5, 6].

Поэтому при проектировании и испытаниях необходимо определять распределение тока в обмотках ТР.

В большинстве литературных источников вопросы распределения тока по ветвям отражены недостаточно. Исключение составляют монографии Л.В. Лейтеса [28], Ю.Н. Шафира [29] и А. Дачева [30]. Однако и в них нет достаточно полного и систематизированного изложения проблемы и не рассмотрены многие важные теоретические и практические вопросы.

Метод циркулирующего тока позволяет широко использовать принцип наложения, что очень удобно при исследовании влияния на распределение тока различных факторов: радиальной и осевой составляющих эпюр поля, формы и размеров различных контуров или их частей, ошибок при выполнении транспозиции.

Возникает задача исследования распределения тока в обмотках при стендовых испытаний ТР с целью последующего анализа конструкторских и производственных ошибок, поиска причин неравномерного распределения тока и способов его улучшения. ,

Таким образом, актуальной является задача разработки и исследования информационно-измерительной системы (ИИС) с улучшенными метрологическими характеристиками, позволяющей повысить производительность стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, а также производить анализ неравномерности распределения тока в обмотках ТР и локализацию дефектов.

Работа выполнялась в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований №09-08-00459 «Методология построения информационно-измерительных систем контроля параметров и испытаний энергообъектов и электротехнического оборудования»; госбюджетных фундаментальных НИР «Создание единой методологии метрологического анализа систем измерения и контроля параметров технических объектов» (регистрационный номер 1.15.08) и «Создание методологических основ синтеза и анализа аппроксима-ционных методов и систем измерения и контроля параметров квазидетерме-нированных сигналов» (регистрационный номер 1.3.09); хоздоговорный НИР № 243/05 "Разработка и изготовление информационно-измерительной системы электрических параметров силовых трансформаторов (при приемосдаточных испытаниях)" (дополнительное соглашение № 5).

Целью работы является исследование высокоточных методов измерения интегральных характеристик периодических сигналов и создание на их основе информационно-измерительной системы, позволяющей повысить производительность стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, увеличить точность измерения основных электрических параметров, произвести анализ неравномерности распределения тока в обмотках для локализации дефектов при производстве трансформатора, а также метрологический анализ системы.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

- проведен анализ методов электромагнитных испытаний силовых трансформаторов и характеристик объекта исследования;

- разработана модель распределения тока в обмотках трансформаторов;

- разработана методика расчета токов в обмотках трехфазных трансформаторов;

- предложена методика оценки погрешностей ИИС для электромагнитных испытаний силовых ТР аналого-дискретного типа;

- предложена методика анализа влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов;

- разработана методика анализа влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов;

- разработана и внедрена ИИС стендовых испытаний силовых ТР в режимах XX и КЗ;

- проведен анализ погрешностей ИИС стендовых испытаний ТР в режимах XX и КЗ.

Методы исследований. В работе использованы положения теории измерений, численного анализа, теории электрических цепей и сигналов, методов цифровой обработки сигналов, методов аналитического и имитационного моделирования.

Научная новизна проведенных в диссертационной работе исследований заключается в следующем:

1. Впервые разработана векторная модель распределения тока в обмотках трехфазных трансформаторов, отличающаяся от известных тем, что она позволяет, используя принцип наложения, производить исследование влияния на распределение токов различных факторов: формы и размеров различных контуров и их частей, ошибок при производстве трансформаторов.

2. Разработана методика расчета составляющих тока в обмотках трехфазных трансформаторов, позволяющая оценить потери от циркулирующих токов для нахождения причины неравномерности распределения тока в обмотках.

3. Предложена методика оценки влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов, отличающаяся тем, что она может быть использована для сигналов сложной формы и обеспечивает возможность разработки оптимальных, с точки зрения точности и аппаратурных затрат, структур средств измерения.

4. Разработана методика анализа влияния колебаний частоты входного сигнала на погрешность результата измерения основных интегральных характеристик периодических сигналов, которая, в отличие от известных, позволяет оценить максимальное значение результирующей погрешности для заданного диапазона изменения частоты сигналов сложной формы.

5. Предложена методика оценки погрешностей ИИС для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов аналого-дискретного типа, отличающаяся от известных тем, что анализ погрешности производится на основе обобщенных коэффициентов расширения каналов напряжения и тока, что обеспечивает возможность оптимального выбора блоков системы с точки зрения точности и аппаратурных затрат.

Структура и содержание работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

4.7 Основные результаты и выводы

1. Метод измерения ИХПС по мгновенным значениям сигналов, равномерно распределенным по периоду, может быть использован для измерения параметров сигналов искаженной формы; при этом погрешность измерения будет зависеть от спектра сигналов и числа точек дискретизации.

2. Анализ методической погрешности, обусловленной приближенным выполнением операции интегрирования, показал, что при измерении СКЗ сигналов и активной мощности погрешность отсутствует при числе точек дискретизации п>, где 5 - порядок наивысшей гармоники в спектре.

При измерении активной мощности любые гармоники напряжения или тока в общем случае могут оказывать влияние на погрешность. При этом если V - номер анализируемой гармоники одного из сигналов, то наинизшая гармоника другого сигнала, сочетание с которой приводит к погрешности, имеет номер п-у (при условии, что у<п). Предложенная методика позволяет оптимально выбирать число точек дискретизации в зависимости от спектра сигналов и заданной точности измерения.

3. Предложена методика анализа погрешности метода определения» ИХПС по мгновенным значениям сигналов, равномерно распределенным по периоду, обусловленной приближенным выполнением операции интегрирования.

Полученные результаты позволяют оптимально выбирать число точек дискретизации, необходимые для обеспечения требуемой точности измерения в зависимости от спектра сигналов.

4. Предложена методика анализа влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения ИХПС.

Полученные результаты показали, что наиболее эффективным способом уменьшения данного вида погрешности является увеличение разрядности аналого-цифровых преобразователей, что не всегда допустимо и имеет определенный предел.

Разработанная методика позволяет определять необходимую разрядность АЦП в зависимости от требований по точности и спектра сигналов.

5. Предложена методика анализа погрешности метода определения ИХПС по мгновенным значениям, равномерно распределенным по периоду, из-за нестабильности частоты входного сигнала.

Анализ показал, что возникает значительная погрешности из-за нестабильности частоты входного сигнала, которая зависит от числа точек дискре

143 тизации и спектра сигналов. Уменьшение данного вида погрешности возможно при точном определении периода сигнала и последующем вычислении интервала дискретизации по заданному числу точек дискретизации.

Предложенная методика позволяет определить необходимое число точек дискретизации в зависимости от требований по точности измерения и спектра сигналов.

6. Разработана информационно-измерительная система стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах XX и КЗ, технические характеристики которой соответствуют всем требования, предъявляемым к системам подобного типа, изложенным в первой главе.

ИИС обеспечивает измерение среднеквадратических и средневыпрям-ленных значений сигналов с основной относительной погрешностью менее 0,2 % и измерение активной мощности с основной приведенной погрешностью менее 0,5%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Теоретические и прикладные результаты, полученные в диссертационной работе направлены на создание информационно-измерительной системы, позволяющей повысить производительность стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, увеличить точность измерения основных электрических параметров, а также производить анализ неравномерности распределения тока в обмотках трансформаторов и локализацию дефектов.

В работе получены следующие основные результаты:

1. Проведенный анализ методов электромагнитных испытаний силовых ТР и характеристик объекта исследования позволил сформулировать основные требования к ИИС.

2. Проведенное исследование распределения тока в обмотках трансформаторов показало, что неравномерное распределение тока по параллельно соединенным ветвям обмоток может привести не только к увеличению потерь и снижению КПД, но и к авариям. Разработанная на основе анализа моделей намагничивающих, сквозных, циркулирующих и результирующих токов обобщенная модель распределения тока в обмотках позволяет выявить факторы не учтенных конструктором отклонений реального трансформатора от расчетного.

3. Предложена методика расчета токов в обмотках трехфазных трансформаторов токов, которая обеспечивает поиск причин возникновения неравномерного распределения токов и способствует уменьшению этой неравномерности.

4. Разработана методика оценки погрешности ИИС для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов аналого-дискретного типа. Проведенный анализ показал, что при соответствующем выборе числа точек дискретизации можно получить приведенную статическую погрешность измерения основных интегральных характеристик искаженных периодических сигналов менее 0,05% при использовании аналоговых множительных устройств среднего и низкого класса точности. Получены выражения для определения числа точек дискретизации, необходимого для достижения заданной величины коэффициента расширения каналов системы для периодических сигналов любого спектра.

5. Предложена методика оценки точности результата измерения основных ИХПС из-за погрешности квантования. Оценка производится по погрешности вычисления интегральной характеристики как функции, аргументы которой заданы приближенно с погрешностями, соответствующими погрешностям квантования отдельных мгновенных значений сигнала. Разработанная методика позволяет определять необходимую разрядность аналого-цифровых преобразователей в зависимости от требований по точности и спектра сигналов.

6. Проведенный анализ показал, что возникает значительная погрешность из-за нестабильности частоты входного сигнала, которая зависит от числа точек дискретизации и спектра сигналов. Предложенная методика позволяет определять необходимое число точек дискретизации в зависимости от требований по точности измерения для сигналов любого спектра.

7. Разработана и внедрена ИИС стендовых испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания, исследованы режимы ее работы.

8. Проведенный метрологический анализ ИИС показал, что система обеспечивает измерение среднеквадратических и средневыпрямленных значений сигналов с основной относительной погрешностью менее 0,2 % и измерение активной мощности с основной приведенной погрешностью менее 0,5%.

Практическая ценность результатов исследований

1. Разработана обобщенная модель распределения тока в обмотках трехфазных трансформаторов, что позволяет выявлять конструктивные и технические ошибки при производстве трансформаторов.

2. Получены аналитические выражения для расчета погрешности измерения основных ИХПС из-за колебаний частоты входного сигнала, что обеспечивает возможность оптимального выбора числа точек дискретизации за период и разрядности аналого-цифровых преобразователей.

3. Получены аналитические выражения и графики для расчета погрешностей ИИС для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов аналого-дискретного типа, что позволяет оптимально выбирать блоки системы с точки зрения точности и аппаратурных затрат.

4. Разработана ИИС, обеспечивающая высокую точность измерения и повышение производительности испытаний силовых трансформаторов в режимах холостого хода и короткого замыкания.

5. Получены аналитические выражения для инженерного расчета метрологических характеристик разработанной системы.

Апробация работы

Разделы и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 Всероссийских конференциях, в том числе на VI, VII и VIII Всероссийских межвузовских научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, практике и образовании» (Самара, 2007 г., 2008 г., 2009 г.), V и VI Всероссийских научных конференциях «Математическое моделирование и краевые задачи» (Самара, 2008 г., 2009 г.), I Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы информационной безопасности при противодействии криминалу и терроризму. Теория и практика использования аппаратно-программных средств» (Самара, 2008 г.)

Реализация результатов работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований нашли применение при разработке и внедрении информационно-измерительной системы электрических параметров силовых трансформаторов (при приемо-сдаточных испытаниях) в ООО "Тольяттин-ский трансформатор" (г. Тольятти). Разработанные методики оценки погрешностей внедрены в учебном процессе Самарского государственного технического университета при подготовке инженеров по специальности 200106 - "Информационно-измерительная техника и технологии".

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных изданиях из перечня, рекомендованного ВАК РФ.

1. Каганович, Е. А. Испытание трансформаторов малой и средней мощности на напряжение до 35 кВ включительно / Е.А. Каганович М.: Энергия, 1969.- 296 с.

2. Испытание мощных трансформаторов и реакторов / Г. В. Алексенко, А. К. Ашрятов и др. М.: Энергия, 1978. - 520 с.

3. ГОСТ 3484.1 88. Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний.

4. Лаппе, Р. Измерения в энергетической электронике / Р. Лаппе, Ф. Фишер. М.: Энергоатомиздат, 1986.

5. Безикович, А .Я. Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот / А.Я. Безикович, Е.З. Шапиро. Л.: Энергия, 1980.

6. Волгин, Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное / Л.И. Волгин. М.: Сов. радио, 1979.

7. Волгин, Л.И. Аналоговые операционные преобразователи для измерительных приборов и систем / Л.И. Волгин. Л.: Сов. радио, 1983.

8. Кизилов, В.У. Аналоговые измерительные преобразователи мощности / В.У. Кизилов // Измерение, контроль, автоматизация. 1976. - Вып. 1(5). -С. 55-63.

9. Кизилов, В.У. Методы и средства измерения активной и реактивной мощности в трехфазных цепях / В.У. Кизилов // Приборы и системы управления. 1985. - № 10. - С. 26-28.

10. Попов, B.C. Измерение среднеквадратического значения напряжения / B.C. Попов, И.Н. Желбаков. М.: Энергоатомиздат, 1987.

11. Бешкарев, A.B. Преобразователи действующего значения переменного напряжения / A.B. Бешкарев, B.C. Попов // Измерительная техника. -1980. №5.

12. Цивинский, В.Г. Измерение напряжений инфразвуковых частот / В.Г. Цивинский, В.Е. Быков. М.: Энергоатомиздат, 1985.

13. Чернявский, А.И. Принципы построения измерительных преобразователей коэффициента мощности / А.И. Чернявский // Электроэнергетика и автоматизация электроустановок. 1984. - № 213, Вып. 12. - С. 27-29.

14. Батищев, В.И. Цифровые методы измерения интегральных характеристик периодических сигналов / В.И. Батищев, B.C. Мелентьев. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2002.

15. Наконечный, А.И. Цифровые средства измерения мощности электрических сигналов звукового диапазона частот / А.И. Наконечный, О.И. Чайковский // Измерения, контроль, автоматизация. 1985. - Вып. 2 (54). - С. 3-13.

16. Туз, Ю.М. Цифровой малокосинусный ваттметр / Ю.М. Туз, О.П. Синицкий, В.И. Губарь / Новые электронные приборы: Сб. науч. тр. Киев: КПИ, 1972. - С. 3-6.

17. Marzetta, Lois A. An evaluation of three-voltmeter method for AC power measurement / Lois A. Marzetta // IEEE Trans. On Instram. and Measur. 1972. -№4.

18. Клисторин, И.Ф. Цифровые вольтметры действующих значений (обзор принципов построения и перспективы развития) / И.Ф. Клисторин // Автометрия. 1966. - № 2.

19. Кудряшов, Э.А. Терморезонансные преобразователи / Э.А. Кудря-шов // Приборы и системы управления. 1972. - № 2. - С. 33-35.

20. Germer, H. Electronic method with direct time encoding for precision measurement of electric power over a wide range of frequency / H. Germer // IEEE Trans. On Instrum. and Measur. 1972. - № 4.

21. Кирьяков, В.П. Об одном методе обработки результатов прямых измерений для определения действующих значений периодических напряжений произвольной формы / В.П. Кирьяков // Автометрия. 1967. - № 2.

22. Клисторин, И.Ф. Методы определения интегральных характеристик переменных напряжений путем обработки их мгновенных значений / И.Ф. Клисторин, И.И. Коршевер // Автометрия. 1967. - № 2.

23. Клисторин, И.Ф. Определение интегральных характеристик напряжений произвольной формы путем обработки результатов измерения мгновенных значений / И.Ф. Клисторин, И.И. Коршевер // Автометрия. 1966. - № 2.

24. Левин, М.И. Определение параметров периодических сигналов путем измерения их мгновенных значений / М.И. Левин, Ю.И. Семко // Автометрия. 1966. - № 1.

25. Мелентьев, B.C. Метод оценки влияния погрешности квантования на погрешность результата измерения / B.C. Мелентьев / Математическое моделирование и краевые задачи: Тр. четвертой Всерос. науч. конф с междунар участием. Самара, СамГТУ, 2007. - С. 68-71.

26. Лейтес, Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов/Л.В. Лейтес. -М.: Энергия, 1981. -389 с.

27. Шафир, Ю.Н. Распределение тока в обмотках трансформаторов / Ю.Н. Шафир. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 192 с.

28. Дачев, А. Потери от циркулирующих токов в обмотках трансформаторов с транспозицией де-Бюда при произвольном числе параллельных ветвей / А. Дачев // Электричество. 1975. - №5. - С. 78 - 82.

29. Кислицын, А.Л., Трансформаторы: Учебное пособие по курсу «Электромеханика» / А.Л. Кислицын.- Ульяновск: УлГТУ, 2001. 76 с.

30. ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические условия.

31. Силовые трансформаторы: Справочная книга / Под ред. С. Д. Лизу-нова, А. К. Лоханина. М.: Энергоиздат, 2004. - 616 с.

32. Иванов-Смоленский, A.B. Электрические машины. В 2-х т. Том 1: Учебник для вузов / A.B. Иванов-Смоленский. М.: Издательство МЭИ, 2004. - 656 с.

33. Костенко, М. П. Электрические машины / М.П. Костенко, Л.М. Пиотровский. Л.: Энергия, 1964. - 544 с.

34. Лейтес, JI.B. Токи в параллельных ветвях обмоток трансформаторов и реакторов / Л.В. Лейтес // Электричество. 1966. - №2. - С. 36-42.

35. Ярославкина, Е.Е. Распределение тока в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Информационно-измерительные и управляющие системы: Сб. науч. статей. Самара: СамГТУ, 2009. - №2(3). - С. 149 - 152.

36. Бунин, А. Г. Расчёт распределения токов в трансформаторах с многопараллельными винтовыми обмотками в установившихся режимах / А.Г. Бунин, М.Ю. Виногреев // Известия вузов. Электромеханика. 1985. - №4. -С. 77- 85.

37. Бунин, А.Г. Расчет распределения токов и напряжений в обмотках трансформатора / А.Г. Бунин, М.Ю. Виногреев, Л.Н. Конторович // Электротехника. 1977. - № 4. - С. 8-11.

38. Лейтес, Л.В. Токи в параллельных ветвях обмоток трансформаторов и реакторов / Л.В. Лейтес // Электричество. 1973. - №4. - С. 73-77.

39. Бабис, P.C. Циркулирующие токи в многоходовых обмотках трансформаторов / P.C. Бабис // Электричество. 1972. - №2. - С. 56-63.

40. Шафир, Ю.Н. Циркулирующие токи в многоходовой многорядной винтовой обмотке трансформатора / Ю.Н. Шафир // Электротехника. 1974. -№4. - С. 51-54.

41. Богданова, Т.О. Циркулирующие токи от осевой составляющей поля рассеяния в параллельных ветвях обмоток трансформаторов / Т.О. Богданова,

42. А.Г. Крайз, Л.В. Лейтес, В.М. Языков // Электричество. 1969. - №5. - С. 7479.

43. Атабеков, Г.И. Основы теории цепей / Г.И. Атабеков. М.: Энергия, 1968.- 424 с.

44. Шафир, Ю.Н. Методы расчета распределения тока в обмотках трансформаторов и реакторов / Ю.Н. Шафир, В.И. Рогачевский // Электричество. 1983.-№8.-С. 18-24.

45. Ярославкина, Е.Е. Компьютерное моделирование циркулирующих токов в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тр. 8 Всерос. межвузов, науч.- практ. конф. Самара, 2009. - С. 159 - 162.

46. Тихомиров, П.М. Расчёт трансформаторов / П.М. Тихомиров. М.: Энергия, 1976. - 544 с.

47. Шафир, Ю.Н. Определение транспозиций и циркулирующих токов в винтовых обмотках мощных трансформаторов / Ю.Н. Шафир // Электротехника.- 1976. -№ 4. -С. 11-14.

48. Лейтес, Л. В. Добавочные потери / Л.В. Лейтес // Энергетика за рубежом. Трансформаторы. 1960. - №5. - С. 148 - 168.

49. Нейман, Л.Р. Теоретические основы электротехники / Л.Р. Нейман, К.С. Демирчян. Л.: Энергоиздат, 1981 - 536 с.

50. Ярославкина, Е.Е. Метод исследования распределения токов в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Компьютерные технологии в науке, практике и образовании: Тр. 7 Всерос. межвузов, науч.- практ. конф. -Самара, 2008.-С. 138 140.

51. Ярославкина, Е.Е. Исследование циркулирующих токов в обмотках трансформатора / Е.Е. Ярославкина / Математическое моделирование и краевые задачи: Тр. VI Всерос. науч. конф. Самара: СамГТУ, 2009. - 4.4. - С. 150-153.

52. Петров, Г.Н. Электрические машины. Введение. Трансформаторы / Т.Н. Петров. М.: Энергия, 1974.

53. Наконечный, А.И. Цифровые средства измерения мощности электрических сигналов звукового диапазона частот / А.И. Наконечный, О.И. Чайковский // Измерения, контроль, автоматизация. 1985. — Вып.2(54). - С. 3-13.

54. Гореликов, Н.И. Методы и средства цифровых измерений мощности (обзор и классификация) / Н.И. Гореликов, О.И. Чайковский // Приборы и системы управления. 1973. - №3. - С. 12-17.

55. Султанов, Б.В. Оценка точности измерения энергетических параметров переменных сигналов по дискретным значениям / Б.В. Султанов // Цифровая информационно-измерительная техника. 1979. - Вып. 9. - С. 107-116.

56. Швецкий, Б.И. Электронные цифровые приборы / Б.И. Швецкий. -Киев: Техника, 1981. 187 с.

57. Орнатский, П.П. Автоматические измерения и приборы / П.П. Ор-натский.- Киев: Вища школа, 1986 504 с.

58. Вишенчук, Н.М. Погрешность вычисления интегральных характеристик дискретизированного сигнала / Н.М. Вишенчук // Контрольно-измерительная техника. 1981.-Вып.30.-С.3-8.

59. Березенко, А.И. Микропроцессорные комплекты повышенного быстродействия / А.И. Березенко, Л.Н. Корягин, А.Р. Казароян. М.: Радио и связь, 1981. - 168 с.

60. Грибок, Н.И. Повышение точности АЦП активной мощности применением ЦДУ / Н.И. Грибок, С.С. Обозовский // Контрольно-измерительная техника. 1978. - Вып. 23. - С. 3-5.

61. Наконечный, А.И. Уменьшение погрешности аналого-цифрового преобразования активной мощности переменного тока многотактным интегрированием / А.И. Наконечный, О.И. Чайковский // Метрология. 1983. - №8. -С. 12-16.

62. Тимонтеев, В.Н. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре / В.Н. Тимонтеев, Л.М. Величко, В.А. Ткаченко. М.: Радио и связь, 1982 - 112 с.

63. Губарь, В.Н. Аналого-цифровые измерительные преобразователи переменного тока / В.Н. Губарь, Ю.М. Туз, Е.Т. Володарский. Киев: Техника, 1981.- 247 с.

64. Смолов, В.Б. Гибридные вычислительные устройства с дискретно-управляемыми параметрами / В.Б. Смолов, Е.А. Чернявский. JL: Машиностроение, 1977.-296 с.

65. Косолапов, A.M. Аналого-дискретные измерительные функциональные устройства/ A.M. Косолапов. Куйбышев: КПтИ, 1982. - 87 с.

66. ГОСТ 17544-82. Трансформаторы (и автотрансформаторы) силовые масляные общего назначения класса напряжения 500 кВ. Основные параметры и технические требования.

67. Yang, А.Н. Digitale Drehstrom-Meßeinheit / А.Н. Yang, M. Steidentop // Regelungstechn. Prax. 1982. - V. 24, №6. - P. 197-203.

68. Зиборов, C.P. Функциональные преобразователи с дискретным ком-пандированием сигнала / С.Р. Зиборов, В.К. Маригодов. М.: Энергоатомиз-дат, 1988. - 144 с.

69. Косолапов, A.M. Метод улучшения метрологических характеристик степенных преобразователей / A.M. Косолапов, B.C. Баскаков // Известия вузов. Приборостроение. 1977. - № 11. - С. 15-18.

70. Мелентьев, B.C. Универсальный измерительный преобразователь для автоматизации исследований параметров энергообъектов / B.C. Мелентьев,

71. B.C. Баскаков, B.C. Шутов / Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях: Мат. IX Всесоюз. науч.-техн. конф. М., 1989. -4.2.-С. 136, 137.

72. Смолов, В.Б. Функциональные преобразователи информации / В.Б. Смолов. Л.: Энергоиздат, 1981. - 248 с.

73. Преобразователи формы информации для малых ЭВМ / Кондалев А.И., Багацкий В.А., Романов В.А. Киев: Наук, думка, 1982. - 312 с.

74. Мелентьев, B.C. Информационно-измерительные системы контроля и испытаний энергообъектов на основе методов измерения и обработки мгновенных значений электрических сигналов: Дис. . д-ра тех. наук. Самара: СамГТУ, 2006. 357 с.

75. Косолапов, A.M. Методы повышения точности измерительных функциональных преобразователей / A.M. Косолапов. Самара: СамГТУ, 1994.-90 с.

76. Баскаков, B.C. Методы построения измерительных систем с композиционным представлением сигналов / B.C. Баскаков, B.C. Мелентьев / Тез. докл. VI Российской науч.-техн. конф. Самара, 1999. - 4.1. - С. 42.

77. Мелентьев, B.C. Метод построения измерительных систем с нелинейными функциями преобразования- информации / B.C. Мелентьев, И.Ю. Баженова, А.А. Романов / Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 1997. - 13 с. - Деп. в ВИНИТИ 04.08.97 № 2593-В97.

78. Мелентьев, B.C. Анализ методов построения ИИС с композиционным представлением сигналов / B.C. Мелентьев / Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Тр. XI Междунар. науч.-техн. конф. М., 1999. - С. 157.

79. Мелентьев, B.C. Метод построения информационно-измерительных систем аналого-дискретного типа /B.C. Мелентьев / Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления: Тр. XII Между-нар. науч.-техн. конф. М., 2000. - С. 223.

80. Мелентьев, B.C. Информационно-измерительная система для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов / B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина // Известия вузов. Электромеханика. 2008. - №6. - С. 18-21.

81. Мелентьев, B.C. Информационно-измерительная система для электромагнитных испытаний силовых трансформаторов. Автореф. дис. . канд. тех. наук. Самара, 1991. - 19 с.

82. Мелентьев, B.C. Методы обработки сигналов, представленных в ана-лого-дискретной форме / B.C. Мелентьев, В.А. Хуртин / Методы и средства измерений: Тр. Всерос. науч.-техн. конф. Нижний Новгород, 2000. - 4.2. - С. 16.

83. Шилов, Г.Е. Математический анализ (функции одного переменного) / Т.Е. Шилов. М.: Лань, 2002. - Ч.З. - 878 с.

84. Пат. 3959724 США. Rochester Instrument Systems Inc. / R.L. Kraley, E.A. Hauptmann, B.M. Pressman. № 490783; заявл. 22.07.74; опубл. 25.05.76, Бюл. № 5.

85. Smith, Y.R. Rapid detection and measurement of 3-phase reactive power, power and power-factor / Y.R. Smith // Electron. Lett. 1972. - V.8, №23. - P. 574, 575.

86. Clarke, F.J.J. Principles and theory of wattmeters operating on the base of regulary spaced sample pairs / F.J.J. Clarke, J.R. Stockton // J. Phys. Ser. E. Sci. Instruments. 1982. - V. 15, № 6. - P. 645 - 652.

87. Морозова, В.Д. Теория функций комплексного переменного / В.Д. Морозова. М.: Ид-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 520 с.

88. Смеляков, В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфракрасных частот / В.В. Смеляков. М.: Энергия, 1975. - 168 с.

89. Власов, Е.А. Ряды / Е.А. Власов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.-612 с.

90. Мелентьев, B.C. Анализ погрешности определения среднеквадрати-ческого значения сложных сигналов / B.C. Мелентьев, В.Н. Яшин / Математическое моделирование и краевые задачи: Тр. Всерос. науч. конф. Самара, 2004. -Ч. 2. - С. 154-157.

91. Батищев, В.И. Анализ метода измерения активной мощности по мгновенным значениям сигналов / В.И. Батищев, B.C. Мелентьев / Методы и средства измерений: Мат. Всерос. науч.-техн. конф. Нижний Новгород, 2000. - Ч. 2. - С. 14.

92. Мелентьев, B.C. Оптимизация алгоритмов определения мощности периодических сигналов / B.C. Мелентьев // Вестник Самар. гос. тех. ун-та. Сер. Физико-математические науки. 2003. - №19. - С. 144-149.

93. Батищев, В.И. Аппроксимационные методы и системы промышленных измерений, контроля, испытаний, диагностики / В.И. Батищев, B.C. Мелентьев. М.: Машиностроение - 1, 2007. - 393с.

94. Мелентьев, В. С. Особенности измерения активной мощности периодических сигналов сложной формы / B.C. Мелентьев, B.C. Баскаков, В.А. Хуртин / Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2001. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.04.01 №861-В2001.

95. Мелентьев, B.C. Оценка влияния погрешности квантования на погрешность определения характеристик периодических сигналов /B.C. Мелентьев, Е.Е. Ярославкина (Макарова Е.Е.) // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Техн. науки, 2007. № 2 (20). - С. 67-70.

96. Батищев, В.И. Цифровые методы измерения интегральных характеристик периодических сигналов / В.И. Батищев, B.C. Мелентьев.- Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2002. 96 с.

97. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная.

98. Батищев, В.И. Принципы выбора алгоритма измерения в ИИС интегральных характеристик периодических сигналов / В.И. .Батищев, B.C. Мелентьев, Ю.М. Иванов / Современные информационные технологии: Тр. ме-ждунар. науч.-техн. конф. Пенза, 2004. - С. 135-138.

99. Ярославкина, Е.Е. Анализ погрешности из-за нестабильности частоты входного сигнала / Е.Е. Ярославкина / Информационно-измерительные и управляющие системы: Сб. науч. статей. -Самара: СамГТУ, 2009. -С.132-140.