автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Повышение достоверности измерения показателей качества электрической энергии в системе тягового электроснабжения

На правах рукописи

ГРИЦУТЕНКО Станислав Семенович

ПОВЫШЕНИЕ ДОСТОВЕРНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05 22 07 - «Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗ173631

ОМСК 2007

003173631

Работа выполнена в Омском государственном университете путей сообщения (ОмГУПСе)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор ЧЕРЕМИСИН Василий Титович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор ГОРЮНОВ Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор ДЕМИН Юрий Васильевич

Ведущая организация

Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС)

Защита диссертации состоится 14 ноября 2007 г в 1355 на заседании диссертационного совета Д 218 007 01 при Омском государственном университете путей сообщения (ОмГУПСе) по адресу 644046, г Омск, пр Маркса, 35, ауд 219

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан 12 октября 2007 г

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218 007 01 Тел/факс (3182) 31-13-44, e-mail nauka@omgups та

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор

© Омский гос университет путей сообщения, 2007

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Реформирование железнодорожной отрасли совпало с реформированием электроэнергетики страны Это диктует новые жесткие условия к потребителям Не являясь производителем энергоресурсов, железнодорожный транспорт должен гармонично вписаться в новые условия взаимоотношений с энергетикой с минимальными негативными последствиями В 2004 г была утверждена «Энергетическая стратегия ОАО «Российские железные дороги» на период до 2010 г и на перспективу до 2020 г», одной из основных задач которой является контроль энергопотребления Особая роль в вопросе повышения эффективности контроля потребления электрической энергии отводится созданию средств и методов контроля, повышению надежности измерений Важное значение при контроле энергопотребления отводится измерению показателей качества электрической энергии Ухудшение качества электроэнергии приводит к ускоренному износу и выходу из строя силового оборудования, дополнительным потерям электроэнергии и снижению надежности работы систем, обеспечивающих безопасность движения поездов

Повышение надежности контроля показателей качества электрической энергии может быть обеспечено за счет создания новой измерительной базы, в полной степени отвечающей основным нормативным документам Создание нового измерительного оборудования требует разработки новых алгоритмов, учитывающих особенности эксплуатации в условиях железных дорог Российской Федерации Особые возможности в этой области предоставляет цифровая обработка сигналов

Значительный резерв для совершенствования средств измерения заложен в разработке новых методик компенсации искажений, вносимых преобразователями и входными цепями приборов

Цель работы - разработка алгоритмической базы многофункционального измерительного комплекса путем адаптации классических измерительных алгоритмов к особенностям объекта измерения за счет всестороннего использования математической модели напряжения и тока в системе тягового электроснабжения

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи

проведен систематизированный сравнительный анализ существующей отечественной и зарубежной измерительно-информационной базы показателей качества электрической энергии,

формализованы свойства напряжения и тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог и создана математическая модель объекта измерения,

усовершенствованы стандартные алгоритмы измерения показателей качества электрической энергии за счет использования свойств математической модели,

разработана структура многофункционального измерительного комплекса (МИКа), позволяющего реализовывать усовершенствованные алгоритмы измерения показателей качества электрической энергии в режиме реального времени, предложена методика компенсации искажений, вносимых входными цепями МИКа

Методика исследования. В основу работы положены теоретические и экспериментальные исследования, моделирование на ЭВМ При теоретических исследованиях использованы основные положения математического анализа, теории вероятностей, теории информации и линейной алгебры Моделирование на ЭВМ осуществлялось в среде МаНаЬ Экспериментальные исследования проводились на базе Государственного центра испытаний средств измерений ФГУ «Омский ЦСМ» и тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги

Научная новизна. В диссертационной работе решен ряд теоретических и практических задач, позволивших создать измерительный комплекс показателей качества электрической энергии, предназначенный для эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации, функционирующий в режиме реального времени

К наиболее значимым можно отнести следующие результаты разработана математическая модель напряжения и тока в системах тягового электроснабжения,

повышена точность измерения действующих значений напряжения и тока, а также активной и реактивной мощностей за счет замены в измерительном алгоритме операции интегрирования на фильтр нижних частот,

усовершенствована стандартная методика спектрального анализа тока и напряжения за счет использования корреляции спектра наложенного «окна» и

спектра сигнала в районе исследуемой гармоники, а также применения итерационной процедуры поиска местоположения гармоник,

разработан алгоритм поиска местоположения высших гармоник, усовершенствован алгоритм спектрального анализа с использованием неравномерной дискретизации, сформулированы и доказаны две леммы, решающие проблему калибровки МИКа,

разработана новая многозадачная операционная система реального времени, в которой отсутствует понятие приоритета,

создана новая методика компенсации искажений, вносимых токоизмери-тельными клещами, позволяющая измерять высшие гармоники мощности,

разработан измерительный комплекс, позволяющий получить высокую точность измерения в широком диапазоне внешних температур

Достоверность научных положений и выводов обоснована теоретически, подтверждена моделированием на ЭВМ в среде МаНаЬ и испытаниями в Государственном центре испытаний средств измерений ФГУ «Омский ЦСМ» и на тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги Точность измерения высших гармоник переменного тока и напряжения составила 0,1% в диапазоне температур 0 — 80°С

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан, изготовлен, испытан и внедрен многофункциональный измерительный комплекс, с высокой надежностью измерений в широком диапазоне внешних температур, усовершенствованы стандартные измерительные алгоритмы, повышена надежность спектрального анализа напряжения, обеспечена возможность измерения одновременно всех показателей качества электроэнергии в системе тягового электроснабжения в режиме реального времени,

получена возможность измерения активной и реактивной мощности гармоник, опытный образец МИКа внедрен на Западно-Сибирской железной дороге Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2007), на 3-й международной научно-технической конференции «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт» (Омск, 2007), на 5-й международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века идеи, требования,

проекты» (Санкт-Петербург, 2007), на научно-технической конференции «Transportation as a Mean of Globalization» (Прага, 2007)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ (в том числе 9 статей и тезисы доклада на международной технической конференции)

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, списка литературных источников и трех приложений Работа изложена на 154 страницах основного текста, содержит 30 рисунков, 16 таблиц и список литературы из 123 наименований

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая ценность дис-

I

сертации

В первом разделе обосновывается необходимость создания новой измерительной аппаратуры, контролирующей качество электрической энергии в системе тягового электроснабжения железных дорог в режиме реального времени

Значительный вклад в совершенствование методов расчета и измерения показателей качества электрической энергии и разработку мероприятий по улучшению этих показателей в системе тягового электроснабжения внесли ученые и специалисты ВНИИЖТа, ВШИАСа, МГУПСа, ПГУПСа, РГУПСа, РГОТУПСа, СамГУПСа, УрГУПСа, ОмГУПСа, ИрГУПСа, ДВГУПСа и других организаций

Вопросы исследования искажения напряжения и тока в тяговых сетях электрифицированных железных дорог рассмотрены в работах А И Аржанни-кова, М П Бадера, В Д Бардушко, Б А Бескова, Б М Бородулина, А С Бо-чева, А Т Буркова, JI А Быкадорова, Л А Германа, В Н Горюнова, В J1 Григорьева, Ю. В Демина, В Т Доманского, Б Е Дынькина, Д В Ермоленко, И В Жежеленко, Ю С Железко, Р И Караева, Б И Косарева, А В Котельникова, Г В Кузнецова, Р Р Мамошина, Г Г Марквардта, К Г Марквардта, В Е Марского, Н И Молина, В А Ощепкова, В Н Пупы-нина, А. И Тамазова, Э В Тер-Оганова, В Т Черемисина, Ю А Чернова, В П Феоктистова, Е П Фигурнова, М Г Шалимова и других ученых

В результате анализа значительного количества печатных работ по теме исследования были систематизированы основные негативные процессы, сопут-

ствующие высшим гармоникам в тяговых сетях, а также причины, вызывающие искажения синусоидальной формы переменного тока и напряжения

На основе проведенных Омским государственным университетом путей сообщения экспериментальных исследований осуществлен анализ состояния качества электроэнергии, потребляемой на тягу поездов железных дорог переменного тока, и обоснован вывод о необходимости мониторинга высших гармонических составляющих напряжения

В заключение приводятся результаты сравнительного анализа зарубежной и отечественной современной информационно-измерительной базы, позволяющей решать задачу контроля качества электрической энергии, доказывается необходимость создания специализированных средств измерения и определяются направления, в которых эту базу необходимо совершенствовать

Во втором разделе рассматриваются методики, позволяющие повысить точность измерения показателей качества электрической энергии

Исследуются объекты измерения - напряжение и ток в системе тягового электроснабжения Выделяются специфические особенности, присущие исключительно данному объекту На основе полученных свойств строится математическая модель объекта измерения, описываемая системой уравнений вида

v = 40

u(t) = ]Г Umvsin[27tv(50 + Af)t + ФЦ.,] + nu (t) ,

v=° - (1)

v = 40 4 '

i(t) = X l™sm [2™(50 + Л^ + Ф1У]+Л, (t),

v = 0

где v - номер гармоники, Umv и Imv - амплитуда гармоник напряжения и тока, (puv и q>lv - фазы гармоник напряжения и тока, Af - отклонение частоты от идеальных 50 Гц, riu(t) - «белый шум» напряжения, определяемый параметрами аналого-цифрового преобразователя (АЦП), T|,(t) - «белый шум» тока, определяемый параметрами применяемых токоизмерительных клещей и АЦП

С использованием свойств принятой математической модели совершенствуется стандартный алгоритм измерения активной и реактивной мощности -учитывается тот факт, что интегрирование есть, по сути, выделение постоянной составляющей Поэтому в стандартной процедуре для определения действующего значения, описываемой формулой

х= ±]х2т , V » о

интегрирование заменяется на фильтрацию фильтром низких частот, который может выделить постоянную составляющую гораздо эффективнее интегрирования.

Приводится методика измерения реактивной мощности основной гармоники, базирующаяся на том факте, что основная гармоника имеет узкий спектр. Это позволяет применить преобразование Гильберта не ко всей ширине спектра, а только к той его части, где локализована основная гармоника. Такая модификация алгоритма значительно уменьшает требования к вычислителю, на котором реализуется данный преобразователь Гильберта.

Усовершенствован алгоритм измерения высших гармонических составляющих. На основе математической модели (1) определяется спектр напряжения и тока в тяговых сетях электрифицированных железных дорог при помощи «оконных» методов. До наложения «окна» спектр сигнала имеет вид, приведенный на рис. 1.

Рис.1. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ) дискретизированного сигнала при отсутствии кратности периода исходного сигнала и интервала дискретизации

Из-за отсутствия кратности периода сигнала периоду дискретизации возникает «размывание» спектров высших гармонических составляющих, что приводит к серьезной ошибке измерения.

После наложения «окна» спектр сигнала принимает вид, показанный на рис. 2. Пики гармоник заменяются спектрами использованного для ограничения

длительности сигнала «окна». Такой подход к вычислению ДПФ значительно уменьшает помехи перекрытия.

О дБ -40 -60 -80 ■100

о

50

W , ШД и

ЛА I г,

lAZi

100 150 200 250 300 f -

Гц 400

Рис. 2. Спектр периодического сигнала с «белым шумом» после наложения на него «окна» Кайзера длиной 2048 точек и параметром 10

Так как форма спектра «окна» известна заранее и может быть представлена в виде множества эталонов то в результате математических преобразований получена формула для определения амплитуды у-й гармоники напряжения и тока:

(,_ м 2

X ReCY^W,

V Л_М

2

V 2

у

Z MY^W,

_м 2

(3)

и фазы -

9V = arctg

(

S bn(Yj)Wj,

¡=М

I ReiY^W,

. M

(4)

где Y; - значения отсчетов ДПФ в районе пика v.

Рассматривается новый алгоритм поиска высших гармонических составляющих. На рис. 3 показан шум, содержащийся в сигнале. Гармоники номер 2, 4, 5, 6 (100, 200, 250 и 300 Гц) отсутствуют. Шум может приводить к образова-

нию ложных спектральных пиков, обозначенных на рис. 3 стрелками. Такие пики могут быть приняты измерителем за реальные гармоники напряжения и тока, что приводит к недостоверным результатам при измерении всех остальных гармоник. Для уменьшения влияния указанного эффекта на надежность измерений применена рекуррентная процедура поиска гармоник.

О ДБ -40 -60 -80

"1000 50 100 150 200 250 300 Гц 400

f-►

Рис. 3. Спектр периодического сигнала с «белым шумом» (СКО шума составляет 0.001 амплитуды основной гармоники) после наложения на него «окна» Кайзера длиной 2048 точек и параметром 10.

Приводится адаптированный к принятой математической модели алгоритм измерения частоты основной гармоники. Алгоритм строится на стандартной петле фазовой автоподстройки частоты. Для повышения точности измерения и уменьшения времени сходимости сигнал дополнительно фильтруется на входе полосовым фильтром и фильтром нижних частот на выходе.

Описываются разработаные методики, позволяющие многократно снизить объемы вычислений при спектральном анализе за счет работы с неравномерно дискретизированным сигналом. Для обоснования предложенных методик доказываются две леммы:

Лемма 1. Если поток дискретных отсчетов является случайно организованной последовательностью всех отсчетов N произвольных потоков с одинаковой скоростью следования дискретных отсчетов, но с произвольным распределением значений амплитуды F,(x), F2(x), ..., Fj(x), ..., FN(x), то распределение значений амплитуды у результирующего потока будет усреднением распределений всех N исходных потоков.

Л е м м а 2. Если последовательность дискретных отсчетов (исходный поток) разделить на одинаковые фреймы (N последовательных отсчетов некоторой последовательности) произвольной длины и затем из каждого фрейма про-

извольно (с равной вероятностью) выбрать только один отсчет, то вновь образованный поток будет иметь то же распределение амплитуды, что и исходный

На основании доказанных лемм делается вывод о возможности «прореживания» сигнала перед обработкой и при помощи математических выкладок обосновывается алгоритм оценки спектральной плотности сигнала на частоте со по формулам

№ (к)]) + Ьп2 (МР50 (к)]) , (5)

Ф = ак%

Г 1т(М[80 (к)]) 4 КеСМРоСк)])

(6)

где А, ф - амплитуда и фаза сигнала на частоте ю, Бо(к) - сигнал, связанный с исходным соотношением 80(к) = 8(к)е^'

В третьем разделе обосновываются технические характеристики многофункционального измерительного комплекса электрических величин, предназначенного для эксплуатации на электрифицированных железных дорогах, и предлагается разработанная структурная схема МИКа (рис 4)

Рис 4 Структурная схема распределенной вычислительной системы МИКа

Измерительный комплекс предназначен также для проведения исследовательских работ по качеству электрической энергии в сетях тягового электроснабжения, для чего предусмотрены построение векторных диаграмм тока и напряжения, расчет активной и реактивной мощности, высших гармонических составляющих и ряда других величин, необходимых для принятия решений по повышению качества электрической энергии

Приводится согласующая схема, позволяющая подключать прибор к измерительным трансформаторам, обмотки которых соединены по схемам «звезда с доступной нейтралью», «звезда без доступной нейтрали» и «треугольник» без перекоммутации, что позволило обеспечить высокую точность измерений (рис 5)

Фаза а

о-

Фаза Ь

о-

Фаза с

о-

Нейтраль

о-

Рис 5 Универсальная схема включения измерителя в сети вторичной коммутации тяговых и трансформаторных подстанций железных дорог

Рассматриваются входные цепи и методы компенсации искажений, которые вносятся входными цепями Методика компенсации разрабатывается на основании утверждения о независимости воздействия каждого отдельного фактора на суммарное искажение измеряемого сигнала Факторы воздействия делятся на линейные и параметрические искажения спектра Приводится формула суммарного воздействия

Канал а

п

Кз

я

•32

К-22

Яг

1 Канал Ъ

Р-12

Г

Канал с

. +

. +

> - АЦП

. +

S(a>) = SHCX (co)exp (-j 0)Т(1д ) ) F(ffl), (7)

где S(fi>) и S„cx(o>) - итоговый и исходный спектры сигнала, Т(1д) -параметрическая задержка, вносимая токоизмерительными клещами, зависящая от действующего значения измеряемого тока 1д, F(co) - линейные искажения спектра, вносимые входными цепями

Коррекция искажений строится на методе интерполяции по узловым точкам кубическим полиномом

Приводится структура программного обеспечения, ориентированного на распределенную обработку на базе двухпроцессорного комплекса ARM+ZSP400

Описывается новая операционная система реального времени, разработанная для обеспечения одновременного измерения нескольких показателей качества электрической энергии в режиме реального времени. Основным отличием данной операционной системы от уже существующих является отказ от использования приоритетов, что позволило значительно сократить время переключения между задачами и, следовательно, повысить скорость обработки данных В четвертом разделе приведены результаты экспериментальных исследований Эти исследования разделены на четыре этапа

тестирование применяемых в измерительном комплексе алгоритмов на ЭВМ в среде Matlab без учета эффектов конечной разрядности,

тестирование программного обеспечения измерительного комплекса на симуляторе процессоров ARM и ZSP400,

тестирование готового макета измерительного комплекса на базе Центра стандартизации и метрологии (г Омск) в соответствии с требованиями ГОСТ 22261-94,

тестирование готового макета измерительного комплекса на тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги

В пятом разделе проведен анализ экономического эффекта от внедрения многофункционального измерительного комплекса в дистанциях электроснабжения сети железных дорог Чистый дисконтированный доход на один МИК должен составить 21,3 тыс р

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Проведен сравнительный анализ состояния измерительно-информационной базы показателей качества электрической энергии, позволивший выявить отсутствие оборудования для измерения показателей качества электрической энергии, учитывающего особенности энергоснабжения электрифицированных железных дорог и в полной мере соответствующего требованиям ГОСТ 13109-97

2 Выявлены и формализованы в виде функциональных зависимостей свойства, являющиеся специфическими исключительно для напряжения и тока в тяговых сетях электрифицированных железных дорог, а именно высокая стабильность всех характеристик на длительных интервалах времени, линейча-тость спектра, практически полное отсутствие шума, на базе данных зависимостей разработана математическая модель объекта измерения, позволившая значительно улучшить стандартные алгоритмы измерения показателей качества электрической энергии

3 Усовершенствована методика спектрального анализа высших гармоник тока и напряжения в тяговых сетях за счет использования корреляции спектра сигнала в районе предполагаемого пика с набором сдвинутых эталонов спектра «окна», новой итерационной процедуры поиска местоположения пика, а также применения неравномерной дискретизации

4 Создан принципиально новый многофункциональный измерительный комплекс, полностью удовлетворяющий требованиям ГОСТ 13109-97 как по точности измерений, так и по защищенности от внешних факторов, данный измерительный комплекс позволяет проводить измерения высших гармоник тока и напряжения с точностью 0,05% в диапазоне температур 0 - 55 °С и с точностью 0,1% в диапазоне 0 — 80 °С, комплекс имеет значительное число дополнительных функций, предназначенных для проведения исследования качества электрической энергии на железных дорогах

5 Разработана новая многозадачная операционная система реального времени, реализующая возможность функционирования измерительного комплекса в режиме реального времени Основное отличие данной операционной системы от уже существующих заключается в отказе от использования приоритетов

6 Разработана принципиально новая методика компенсации искажений, вносимых входными цепями МИКа, за счет введения в измеряемый сигнал пре-

дыскажений, компенсирующих негативное влияние входных цепей, методика основана на принципе независимости влияния всех негативных факторов на суммарное искажение измеряемого сигнала, применение данной методики позволило обеспечить измерение активной и реактивной мощности высших гармонических составляющих в сетях тягового энергоснабжения

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Черемисин В Т. Особенности построения алгоритмов измерения показателей качества электроэнергии в тяговых сетях электрифицированных железных дорог /ВТ Черемисин, С С Грицутенко // Транспорт Урала 2007 № 2 С 2-5

2 Черемисин В Т Способ повышения точности измерения гармонических составляющих тягового тока и напряжения /ВТ Черемисин, С С Грицутенко // Вестник Ростовского гос ун-та путей сообщения 2007 № 2 С 94-98

3 Грицутенко С С Использование особенностей модели переменного тока и напряжения в силовых сетях для построения алгоритмов измерения и контроля / С С Грицутенко // Вестник Сибирской гос автомобильно-дорожной академии 2007 №5 С 179-182

4 Грицутенко С С Совершенствование операционных систем реального времени, применяемых для измерительных устройств качества энергии на тягу поездов / С С Грицутенко // Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сб науч статей аспирантов и студентов ун-та / Омский гос ун-т путей сообщения Омск, 2006 Вып 6 С 104-108

5 Грицутенко С С К вопросу об измерении параметров дискретизиро-ванного сигнала при определении показателей качества электрической энергии на тягу поездов / С С. Грицутенко // Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук Межвуз сб тр молодых ученых, аспирантов и студентов / Сибирская гос автомобильно-дорожная академия Омск, 2006 Вып 3 4 1 С 211-214

6 Совершенствование измерительных систем реального времени, применяемых для контроля качества электрической энергии на тягу поездов / В Т Черемисин, Ю 3 Ковалев, С С Грицутенко, Ю В Кондратьев // Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте Сб науч статей / Омский гос ун-т путей сообщения Омск, 2007 С 24 — 31

7 Черемисин В Т Измерение частоты основной гармоники тока и напряжения в тяговых сетях электрифицированных железных дорог /ВТ Черемисин, С С Грицутенко // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт Тр междунар науч -техн конф / Новосибирская гос академия водного транспорта Омск, 2007 С 78 - 80

8 Грицутенко С С Состояние качества электрической энергии, отпускаемой на тягу поездов электрифицированных железных дорог с шин 27,5 кВ / С С Грицутенко // Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук Межвуз сб тр молодых ученых, аспирантов и студентов / Сибирская гос автомобильно-дорожная акадения Омск, 2007 Вып 4 4 1 С 74 — 79

9 Черемисин В Т Алгоритм измерения высших гармонических составляющих переменного тока и напряжения в тяговых сетях электрифицированных железных дорог /ВТ Черемисин, С С Грицутенко // Актуальные вопросы повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте Сб науч статей I Омский гос ун-т путей сообщения Омск, 2007 С 47-55

10 Черемисин В Т Методика компенсации искажений, вносимых токо-съемными клещами при измерении высших гармоник в тяговых сетях электрических железных дорог /ВТ Черемисин, С С Грицутенко // Подвижной состав XXI века идеи, требования, проекты Тезисы докл междунар науч -техн конф / Петербургский гос ун-т путей сообщения Санкт-Петербург, 2007 С 182, 183

Типография ОмГУПСа, 2007 Тираж 120 экз Заказ 765 644046, г Омск, пр Маркса, 35

1. Ведение.

1. Состояние качества электрической энергии потребляемое на тягу поездов железных дорог переменного тока.

1.1. Нормирование и негативные последствия снижения качества электроэнергии.

1.2. Анализ состояния качества электроэнергии в системах тягового электроснабжения переменного тока.

1.3. Состояние измерительно-информационной базы качества электрической энергии.

1.4. Выводы.

2. Теоретическое обоснование методик построения алгоритмов измерительных устройств предназначенных для использования на электрифицированных железных дорогах.

2.1. Математическая модель тока и напряжения в тяговых сетях электрифицированных железных дорог для проектирования измерительных устройств.

2.2. Совершенствование алгоритма вычисления активной и реактивной мощности основной гармоники тока и напряжения в тяговых сетях при наличии высших гармоник.

2.3. Повышение точности измерения высших гармонических составляющих тока и напряжения.

2.4. Разработка алгоритма поиска экстремумов спектра тока и напряжения.

2.5. Совершенствование алгоритма измерения частоты основной гармоники тока и напряжения.

2.6. Использование неравномерной дискретизации для сокращения объема вычислений при спектральном анализе.

2.7. Выводы.

3. Разработка принципов построения многофункционального измерительного комплекса электрических величин для тяговых и трансформаторных подстанций электрифицированных железных дорог.

3.1. Обоснование технических характеристик многофункционального измерительного комплекса электрических величин в тяговых сетях железных дорог.

3.2. Разработка структуры распределенной вычислительной системы измерительного комплекса с учетом возможных схем включения на тяговых и трансформаторных подстанциях.

3.3. Разработка согласующей схемы, позволяющей проводить все типы измерения при любой схеме измерительных трансформаторов без перекомутации входных цепей.

3.4. Разработка методики компенсации погрешностей, возникающих при измерении показателей качества электроэнергии.

3.5. Структура программного обеспечения, обеспечивающего работу многофункционального измерительного комплекса в режиме реального времени.

3.6. Принципы функционирования операционной системы реального времени разработанной для измерительного комплекса.

3.7. Выводы.

4. Тестирование измерительного комплекса.

5. Анализ экономического эффекта от внедрения многофункционального измерительного комплекса.

Актуальность исследования. Реформирование железнодорожной отрасли совпало с реформированием электроэнергетики страны, предъявляющей новые жесткие условия к потребителям. Не являясь производителем энергоресурсов, железнодорожный транспорт должен был гармонично вписаться в новые условия взаимоотношений с энергетикой с минимальными негативными последствиями.

В первый же год образования открытого акционерного общества «Российские железные дороги» была принята «Энергетическая стратегия железнодорожного транспорта на период до 2010 года», одной из основных задач которой является контроль энергопотребления.

Особая роль в вопросе повышения эффективности контроля потребления электрической энергии отводится созданию средств и методов контроля, повышению надежности измерений. Важное значение при контроле энергопотребления отводится измерению показателей качества электрической энергии. Ухудшение качества электроэнергии приводит к ускоренному износу и выходу из строя силового оборудования, дополнительным потерям электроэнергии и снижению надежности работы систем, обеспечивающих безопасность движения поездов.

Задача повышения надежности контроля показателей качества может быть решена за счет создания новой измерительной базы, в полной степени отвечающей базовым нормативным документам и в первую очередь ГОСТ 13109-97. Создание нового измерительного оборудование требует разработки новых алгоритмов, учитывающих особенности эксплуатации в условиях железных дорог Российской Федерации. Особые возможности в этой области предоставляет цифровая обработка сигналов.

Большой резерв для совершенствования средств измерения заложен в совершенствовании методик компенсации искажений, вносимых датчиками и входными цепями приборов.

Цель работы - разработка алгоритмической базы многофункционального измерительного комплекса путем адаптации классических измерительных алгоритмов к особенностям объекта измерения за счет всестороннего использования математической модели тока и напряжения в системе тягового электроснабжения.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи: формализация свойств напряжения и тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог; систематизация и сравнительный анализ существующей отечественной и зарубежной измерительно-информационной базы показателей качества электрической энергии; создание математической модели объекта измерения для решения задачи совершенствования измерительных алгоритмов; совершенствование стандартных алгоритмов измерения показателей качества электрической энергии, за счет использования свойств математической модели; разработка структуры многофункционального измерительного комплекса (МИК) позволяющего реализовывать улучшенные алгоритмы измерения показателей качества электрической энергии в режиме реального времени; создание методики компенсации искажений, вносимых входными цепями МИК.

Научная новизна. В диссертационной работе решен ряд теоретических и практических задач, позволивших создать измерительный комплекс показателей качества электрической энергии, предназначенный для эксплуатации на железных дорогах Российской Федерации, функционирующий в режиме реального времени.

К наиболее значимым можно отнести следующие результаты: разработана математическая модель напряжения и тока в системах тягового электроснабжения, использование которой позволило усовершенствовать стандартные измерительные алгоритмы; повышена точность измерения действующих значений напряжения и тока, а также активной и реактивной мощностей за счет замены в измерительном алгоритме операции интегрирования на фильтр нижних частот; усовершенствована стандартная методика спектрального анализа тока и напряжения за счет использования корреляции спектра наложенного окна и спектра сигнала в районе исследуемой гармоники, а так же применения итерационной процедуры поиски местоположения гармоник; разработан принципиально новый алгоритм поиска местоположения высших гармоник, позволивший повысить надежность спектрального анализа напряжения и тока; создан принципиально новый алгоритм спектрального анализа с использованием неравномерной дискретизацией, сформулированы и доказаны две леммы, решающие проблему калибровки МИК; разработана новая многозадачная операционная система реального времени, в которой отсутствует понятие приоритета, обеспечившая возможность измерения одновременно нескольких показателей качества электроэнергии в системе тягового электроснабжения в режиме реального времени; создана принципиально новая методика компенсации искажений, вносимых токосъемными клещами, позволяющая измерять высшие гармоники мощности; разработан мощный измерительный комплекс, позволяющий получить высокую точность измерения в широком диапазоне внешних температур.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработан, изготовлен, испытан и внедрен многофункциональный измерительный комплекс МИК-1, с высокой надежностью измерений в широком диапазоне внешних температур.

3.7. Выводы.

1. В данной главе были обоснованы основные технические характеристики измерительного устройства, которые определили структурную схему МИК и инженерные решения положенные в его разработку. Структура МИК ориентирована на применение алгоритмов цифровой обработки сигналов. Она является двухпроцессорной, при этом выбрана иерархия - универсальный процессор (master) и сопроцессор (slave).

2. Обоснован выбор процессора с ядром ARM в качестве главного, и ядра ZSP400 в качестве сопроцессора. Такая архитектура позволила реализовать режим реального времени для алгоритмов измерения. На главном процессоре реализованы сервисные функции, не требующие real-time (управление дисплеем, клавиатурой, связь по USB интерфейсу с удаленным компьютером и организация хранения информации на флэш-карте), на сопроцессоре реализованы вычислительные функции работающие в режиме реального времени (спектральный анализ, фильтрация, ФАЧ и так далее).

3. Разработана согласующая схема, которая позволяет без физической перекоммутации работать в режимах измерения, специфических для электрических сетей железных дорог. Новизна согласующей схемы заключается в том, что перекоммутация осуществляется в сопроцессоре при помощи арифметических операций над дискретным сигналом. Применение такой схемы также позволило решить задачу максимального приближения цифровой обработки сигнала ко входу устройства. Это привело к повышению устойчивости МИК к климатическим факторам, что является важным для оборудования применяемого на железной дороге.

4. Сделан вывод о независимости разного рода погрешностей (температурных и параметрических) возникающих во входных цепях. На основании данного вывода была построена эффективная методика компенсации этих погрешностей, что в свою очередь привело к созданию прибора не имеющего аналогов в мире по точности измерений в широком диапазоне внешних температур.

5. Разработана операционная система реального времени для сопроцессора, не имеющая аналогов в мире. Технической новизной данной операционной системы следует считать многозадачный режим, реализованный без применения понятия «приоритет». Это позволило резко поднять производительности системы в целом и повысить ее надежность.

4. ТЕСТИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Проверка работоспособности многофункционального измерительного комплекса показателей качества электроэнергии представляет собой сложную инженерную задачу. Эта задача может быть решена единственным способом - через эксперимент. Рассмотрим программу экспериментальных исследований для измерительного устройства, функционирующего на принципах цифровой обработки сигналов.

Учитывая общемировую практику, экспериментальная программа была разделена на четыре этапа: тестирование применяемых в измерительном комплексе алгоритмов; тестирование программного обеспечения измерительного комплекса; тестирование готового макета измерительного комплекса на базе Центра стандартизации и метрологии; тестирование готового макета измерительного комплекса на тяговых подстанциях железной дороги.

Тестирование применяемых алгоритмов требуется для проверки идей, положенных в разработку устройства. Кроме того, в процессе моделирования того или иного алгоритма на ЭВМ, возможно проверить его поведение в условиях, которые трудно воспроизвести на испытательном стенде. На первом экспериментальном этапе исследовались алгоритмы: измерения частоты; алгоритм измерения высших гармоник тока и напряжения; совместная работа алгоритмов поиска высших гармоник и их измерения. Эксперимент проводился в среде моделирования МаЙаЬ. Точность при вычислении специально не ограничивалась, эффекты квантования не учитывались.

При тестировании алгоритма измерения частоты в сигнал, моделирующий напряжение в электрической сети, добавлялись высшие гармоники (порядка 100% от основной гармоники) и нормальный шум (порядка 20% от среднеквадратичного значения основной гармоники). В процессе эксперимента были уточнены характеристики измерительного фильтра (см. рис. 2.20).

При тестировании алгоритма измерения высших гармоник тока и напряжения в сигнал, моделирующий напряжение в электрической сети, добавлялись высшие гармоники (0-20% от основной гармоники) и нормальный шум (0-20% от среднеквадратичного значения основной гармоники). В процессе моделирования были найдены интересные эффекты имеющие общетеоретическое значение. Кроме того, были уточнены характеристики окна, применяемого при спектральном анализе.

При тестировании совместной работы алгоритмов поиска высших гармоник и их измерения проверялась достоверность получаемых результатов. В сигнал, моделирующий напряжение в электрической сети добавлялись высшие гармоники (0.1-10% от основной гармоники) и нормальный шум (5% от среднеквадратичного значения основной гармоники). При этом, местоположение гармоник в течении 1000000 опытов всегда определялось правильно, то есть измеряемые значения относились именно к гармоникам, а не к артефактам, порождаемых шумом.

Тестирование программного обеспечения измерительного комплекса требуется для изучения поведения реальной реализации алгоритма. В данном эксперименте учитываются эффекты квантования и конечной разрядности при вычислениях.

Эксперимент проводился в среде разработки SDK и на действующем макете измерительного комплекса и строился по следующей схеме: используя возможности разработанной специально для данного измерительного комплекса операционной системы запускается задача, которая эмулирует входной сигнал; штатное программное обеспечение обрабатывает смоделированный прямо в измерительном комплексе сигнал точно таким же образом, как если бы это был реальный сигнал с АЦП. результат обработки сравнивается с расчетными значениями.

При тестировании программного обеспечения были выявлены ошибки программного симулятора среды разработки, которые в последствии были подтверждены фирмой-разработчиком и исправлены в последующих версиях SDK. Кроме того, был скорректирован измерительный фильтр в алгоритмах, определяющих действующие значения величин.

Тестирование готового макета измерительного комплекса производилось на базе Омского центра стандартизации и метрологии. Основной задачей, решаемой в ходе эксперимента было подтверждение технических характеристик заявленных в техническом задании на измерительный комплекс и оценка пригодности данного устройства для эксплуатации в условиях железных дорог Российской Федерации.

Описание эксперимента.

Название эксперимента: испытание на теплоустойчивость и определение основной приведенной погрешности МИК-1.

Дата проведения испытаний: 21.08.2006.

Условия проведения испытаний: нормальные условия (температура 20 °С, относительная влажность 78%)

Условия при воздействии влияющего фактора: температура 0 °С, 20 °С, 40 °С, 60 °С, 80 °С.

Цель испытаний: проверка на соответствие требованиям ТЗ.

Методика проведения испытаний: испытания проводились в соответствии с ГОСТ 22261-94.

Средства измерений и испытаний: Ресурс К-2, КТК3000.

Результаты испытаний.

В процессе испытаний было выявлено, что многофункциональный измерительный комплекс МИК-1 в диапазоне температур 0-80 °С поддерживает следующие характеристики: значение основной приведенной погрешности измерения напряжения не превышает ±1% ; значение основной приведенной погрешности измерения тока не превышает ±3%; значение абсолютной погрешности измерения фазы между межфазными напряжениями не превышает ±1° ; значение абсолютной погрешности измерения фазы между напряжением и током не превышает ±10; значение абсолютной погрешности измерения гармоник напряжения не превышает ±0.1 %.

Тестирование готового макета измерительного комплекса производилось и на тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги. Результаты тестирования оформлены в виде таблиц (см. табл. П.2.1 -П.2.6).

5. АНАЛИЗ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ВНЕДРЕНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА

Измерение модулей и фаз действующих значений токов и напряжений в цепях вторичной коммутации тяговых и трансформаторных подстанций выполняется, как правило, комбинированным измерительным прибором вольтамперфазометром ВАФ-85м или ПАРМА ВАФ-А. Количество таких приборов находящихся в эксплуатации на сети железных дорог составляет около 500 штук. Стоимость одного прибора 12 тысяч рублей. Кроме того, на каждой из 17 дорог необходимо иметь не менее двух приборов для измерения показателей качества электрической энергии, средней стоимостью 150 тысяч рублей каждый. Стоимость одного многофункционального измерительного комплекса составляет 30 тысяч рублей. Проверка правильности включения одного прибора учета электрической энергии или релейной защиты при использовании традиционных приборов составляет 4 нормочаса, а при использовании предлагаемого многофункционального измерительного комплекса 2 нормочаса. Общее количество приборов учета электрической энергии и релейных защит на одной тяговой подстанции составляет в среднем 25 штук. При общем количестве подстанций 1400 всего потребуется проводить проверку на 35 000 приборов. Кроме того в сетевых районах и у потребителей находится в эксплуатации еще около 140 000 приборов учета электрической энергии. Период проверки схем включения приборов в среднем один раз в 5 лет. Таким образом, в год всего необходимо проверить 35 000 приборов. Общие трудозатраты за год при традиционном варианте составят 140 000 нор-мочасов. Что эквивалентно полной занятости 70 человек. С учетом зарплаты, отчислений с нее, транспортных расходов по выезду на подстанции, накладных расходов (в целом не менее 15 тысяч рублей в месяц) суммарные затраты составят 12 600 тысяч рублей в год. А при использовании многофункционального измерительного комплекса суммарные затраты составят 6 300 тысяч рублей в год. Общая величина экономии на трудозатратах составит 6 300 тысяч рублей в год.

Суммарные капитальные затраты на приобретение 500 многофункциональных измерительных комплексов составят 15 миллионов рублей, стоимость НИОКР на разработку комплекса 500 тыс. р. Капитальные затраты при использовании традиционных приборов составят 11,1 миллиона рублей.

Оценка экономической эффективности состоит из следующих этапов: расчет капитальных затрат; расчет текущих (эксплуатационных) затрат; расчет чистого дисконтированного дохода и срока окупаемости. Оценка осуществляется с помощью сравнения всех затрат по двум вариантам и производится на основе двух показателей: чистого дисконтированного дохода и срока окупаемости (см. таб. П.3.1, П.3.2). Расчет всех показателей ведется по годам реализации проекта. Расчет показателя эффективности применения инновации - чистого дисконтированного дохода (ЧДЦ). При этом используется формула: чдд = Е((кб1 -кн1)+(сб1-сн1))/(1+Е+г)\ (5.1)

1=0 где Кб1, Кт - капитальные затраты по базовому (традиционному) и новому вариантам, достигаемые на ^шаге (величина шага 1=1 год); Сбь Сщ - эксплуатационные расходы по базовому и новому вариантам на 1;-шаге; Е - норма дисконта (21%); Z - рисковая поправка (8%).

Результаты расчетов приводятся в табличной форме. В таб. П.3.3 приведен расчет чистого дисконтированного дохода. В таб. П.3.4 определены приведенные капитальные и текущие затраты.

Таким образом, ЧДЦ составит 10 655 тыс. р., ЧДЦ на один многофункциональный измерительный комплекс составит 21,3 тыс. р.

Как видно из таблицы 5 ЧДД становится положительным в первый год реализации проекта (ЧДД достигает 409 тыс. р. и остается положительным во все последующие года) следовательно дисконтированный срок окупаемости составит менее 1 года с момента начала эксплуатации внедряемого оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной диссертационной работе получены следующие научные и практические результаты:

1. Проведено всестороннее исследование временных и спектральных диаграмм напряжения и тока в тяговой сети электрифицированных железных дорог. Выявлены и формализованы в виде функциональных зависимостей свойства, являющиеся специфическими исключительно для данного объекта измерений, а именно: высокая стабильность всех характеристик на длительных интервалах времени, линейчатость спектра, практически полное отсутствие помех.

2. Сравнительный анализ состояния измерительно-информационной базы показателей качества электрической энергии позволил сделать вывод об отсутствии оборудования для измерения показателей качества электрической энергии в полной мере соответствующего ГОСТ 13109-97. Существующее оборудование имеет либо недостаточный диапазон рабочих температур, в которых поддерживается заданная точность измерений, либо при достаточном диапазоне температур - низкую точность.

3. Разработана модель объекта измерения, позволившая значительно улучшить стандартные алгоритмы измерения. Функциональность данной модели была доказана эффективностью измерительных алгоритмов, использующих данную модель. Эффективность алгоритмов проверялась при стендовых испытаниях в условиях Центра стандартизации и метрологии, а так же реальной эксплуатацией МИК на тяговых подстанция Западно-Сибирской железной дороги.

4. Усовершенствован стандартный алгоритм измерения действующих значений тока и напряжения, а также активной и реактивной мощностей, за счет замены интегрирования на фильтр нижних частот.

5. Значительно улучшена методика спектрального анализа высших гармоник тока и напряжения в тяговых сетях, за счет использования корреляции отсчетов спектра сигнала в районе предполагаемого пика с набором сдвинутых эталонов спектра окна и новой итерационной процедуры поиска местоположения пика.

6. Создан принципиально новый многофункциональный измерительный комплекс, полностью удовлетворяющий требованиям ГОСТ 13109-97 как по точности измерений, так и защищенности от внешних факторов. Данный измерительный комплекс позволяет проводить измерения высших гармоник тока и напряжения с точностью 0.05% в диапазоне температур 0-55 °С и с точностью 0.1% в диапазоне 0-80 °С.

7. Разработана новая многозадачная операционная система реального времени, реализующая возможность функционирования измерительного комплекса в режиме реального времени. Основное отличие данной операционной системы от уже существующих заключается в отказе от использования приоритетов.

8. Создана принципиально новая методика спектрального анализа для калибровки МИК, основанная на неравномерной дискретизации исходного сигнала. Такое решение позволило многократно сократить требуемый объем вычислений и, тем самым, значительно уменьшить требования к производительности вычислителя.

9. Разработана принципиально новая методика компенсации искажений, вносимых входными цепями МИК, за счет введения предискажений в измеряемый сигнал, компенсирующих негативное влияние входных цепей. Методика основана на принципе независимости влияния всех негативных факторов на суммарное искажение измеряемого сигнала. Применение данной методики позволило обеспечить измерение активной и реактивной мощностей высших гармонических составляющих в сетях тягового энергоснабжения.

1. Лукутин Б. В. Энергоэффективность преобразования и транспортировки электроэнергии / Б. В. Лукутин. Томск: Курсив, 2000. 130 с.

2. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Изд-во стандартов, 1997. 44 с.

3. Жежеленко И. В. Показатели качества электроэнергии на промышленных предприятиях / И. В. Жежеленко. М.: Энергия, 1977. 128с.

4. Жежеленко И. В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий /И. В. Жежеленко. М.: Энергия, 1974. 184 с.

5. ГОСТ 13109-67.Электрическая энергия. Требования к качеству энергии в электрических сетях общего пользования. М.: Изд-во стандартов, 1967. 36 с.

6. Качество электрической энергии / Статья с сайта компании СОНЭЛ (www.sonel.ru) // Адрес статьи: http://www.sonel.ru/ru/Biblio/article/quality-уокаае/

7. Черемисин В. В. Исследование волновых процессов в тяговых сетях переменного тока / В. В. Черемисин // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Омск. 1999. 195 с.

8. Карякин Р. Н. Резонансные явления в тяговой сети при питании выпрямительных электровозов / Р. Н. Карякин // Результаты исследования устройств энергоснабжения и электровозов переменного тока / Труды ВНИИЖТ. Вып. 170. М., 1959. с. 91-135.

9. Ю.Аверин Ю. А. / Ю. А. Аверин, Р. Н. Карякин, А. П. Панин // Результаты экспериментального определения спектрального состава первинного тока выпрямительног электровоза / Труды ВНИИЖТ. Вып. 156. М., 1958. с. 49-57. ;

10. П.Мамошин Р. Р. Энергетические характеристики преобразовательного электровоза ВЛ 80Р в режиме рекуперации / Р. Р. Мамошин,П. К. Поп о в // Электричество, №6. 1986. с. 26-33.

11. Ермоленко Д. В. Улучшение электромагнитного взаимодействия тири-сторного электроподвижного состава и системы тягового электроснабжения/Д. В. Ермоленко, И. В. Павлов //Вестник ВНИИЖТ. 1989. №8. с. 25-30.

12. Железко Ю.С., Кордюков Е.И. Высшие гармоники и напряжения обратной последовательности в энергосистемах Сибири и Урала / Ю. С. Железко^. И. Кордюков //Электричество. 1989.№7. с. 62-65.

13. Смирнов С. С. К вопросу определения вклада тяговой нагрузки в ухудшение качества электрической энергии, связанного с высшими гармониками/С. С. Смирнов, JI. И. Коверникова, Н.И. Молин //Промышленная энергетика. 1997. №11. с. 46-49.

14. Павлов И.В. Зависимость волновых процессов в тяговой сети от параметров питающих линий электропередач // Электричество. 1971 №6 с. 75-77.

15. Тихменев Б.Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями. М.: Трансжелдориздат, 1958.267 с.

16. Карякин Р. Н. Тяговые сети переменного тока. М.: Транспорт, 1987. 279 с.

17. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристор-ными преобразователями. М.: Транспорт, 1988. 311 с.

18. Шляпошников Б. М. Выпрямление однофазного тока управляемыми ионными преобразователями / АН СССР. М., 1937. 181 с.

19. Ермоленко Д.В, Анализ потерь энергии от высших гармоник в системе тягового электроснабжения // Вестник ВНИИЖТ. 1990. № 6. с. 15-18.

20. Кучумов В.А., Ермоленко Д.В. и др. Показатели качества электроэнергии на токоприемнике и взаимодействие ЭПС с системой тягового электроснабжения переменного тока // Вестник ВНИИЖТ. 1997. № 2. с. 11-16.

21. Ермоленко А. В., Ермоленко Д. В. и др. Утилизация энергии в системе тягового электроснабжения // Вестник ВНИИЖТ. 1993. № 8. С. 41-45.

22. Лившиц В.Н., Матвеева Н.К. К вопросу об учете резонансных явлений в контактной сети при работе выпрямительных электровозов // Электричество 1959. №8. с. 41-45.

23. Павлов И.В. К методике учета резонанса в тяговых сетях переменного тока // Вестник ВНИИЖТ. 1969. № 4. с. 6-10.

24. IEEE Standard 141-1993, Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants, aka the RED Book.

25. IEEE Standard 142-1991, Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems, aka the Green Book.

26. IEEE Standard 242-1986, Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems, aka the Buff Book.

27. IEEE Standard 446-1987, Recommended Practice for Emergency and Standby Power Systems for Industrial and Commercial Application, aka Orange Book.

28. IEEE Standard 493-1997, Recommended Practice for Design of Reliable Industrial and Commercial Power Systems, aka the Gold Book.

29. IEEE Standard 519-1992, Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems.

30. IEEE Standard 929-1988, Recommended Practice for Utility Interface of Residential and Intermediate Photovoltaic(PV) Systems.

31. IEEE Standard 1100-1999, Recommended Practice for Powering and Grounding Sensitive Electronic Equipment, aka the Emerald Book.

32. IEEE Standard 1159-1995, Recommended Practice for Monitoring Electric Power Quality.

33. IEEE Standard 1250-1995, Guide for Service to Equipment Sensitive to Momentary Voltage Disturbances.

34. IEEE Standard 1346-1998, Recommended Practice for Evaluating Electric Power System Compatibility with Electronic Process Equipment.

35. IEEE C57.110-1986, Recommended Practice for Establishing Transformer Capability When Supplying Nonsinusoidal Load Currents

36. IEEE Standard 1001-1988, Guide for Interfacing Dispersed Storage and Generation Facilities with Electric Utility Systems.

37. IEC 61000-4-11 : 1994, Mains network voltage dips, short interruptions and voltage variations.

38. IEC 61000-4-34 Ed. 1.0 b:2005, Electromagnetic compatibility (EMC).

39. IEC 61000-4-30 Ed. 1.0 b:2005, Electromagnetic compatibility (EMC).

40. NEMA MG 1 1998, Motors and Generators.

41. BS EN 50160:2000 Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems.

42. Анализатор качества напряжения ION8500. Техническое описание.

43. IEC 61000-4-7 Ed. 2.0, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-7: Testing and measurement techniques - General guide on harmonics and interhar-monics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto.

44. Олег Григорьев, Виктор Петухов, Василий Соколов, Игорь Красилов. Высшие гармоники в сетях электроснабжения 0,4 кВ // Новости электротехники. 2002-2003 №6(18)-1(19).

45. УДК 621.313, Н.И. Богатырев, В.Н. Ванурин, О.В. Вронский, А.С. Крей-мер, Н.В. Полежнева. Схемы статорных обмоток асинхронных двигателей и генераторов: учебно-методическое пособие для самостоятельной работы / КубГАУ. Краснодар, 2004. - 56 с.

46. Скрябинский B.C. О частотных характеристиках счетчиков индукционной системы //. Проблемы технической электродинамики. Киев: Наукова думка, вып. 23, 1970.

47. Буль Б.К. Влияние частоты и высших гармоник на вращающий момент индукционной системы: Тр. МЭИ. 1955. № 15.

48. Иванов Э.А., Трофимов Г.Г., Рыспаев М.Т., Бозжанова Р.Н. Дополнительные частотные погрешности индукционных счетчиков электрической энергии: Библ. указ. ВИНИТИ Деп.в "Научные труды". 1989. № 5(211). стр.163.

49. Многофункциональный тестер для измерения параметров безопасности одно- и трех фазных сетей SIRIUS 89. Спецификация.

50. Многофункциональный тестер для измерения параметров безопасности одно- и трех фазных сетей VEGA 76. Спецификация.

51. Анализатор качества электроэнергии с записью результатов для одно- и трехфазной сетей SKYLAB 9032. Спецификация.

52. Анализатор электропотреиления СУМ NRG 96. КРАТКАЯ ИНСТРУКЦИЯ.

53. Анализаторы СУМ. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

54. Power analyzers AR.5/AR5L. Data sheets.

55. Портативный анализатор количества и качества энергии AR.5. Информационный лист.

56. Circutor. Power quality analyzers. Data sheets.

57. Measurlogic. Portable power quality analyzers QNA-P. Data sheets.

58. Fluke 434/435 Three Phase Power Quality Analyzer. Users Manual.

59. Power Analyzer. NORMA 4000, NORMA 5000. Operating Instructions.

60. Fluke 1760. PQ Analyzer. Users Manual.

61. Сертификат об утверждении типа средств измерений СА.С.34.001.А №25502.

62. МТ1010 Power Analyzer. Data sheets.

63. ZERA. MT 300 Series. Moving Test MT 320. Portable Working Standard Meter cl. 0.05. Data sheets.

64. ZERA. MT 300 Series. Moving Test MT 320 / MT 310. Portable Working Standard Meter Cl. 0.01. Data sheets.

65. ZERA. MT 3000 Series. Single-phase Portable Test System Class 0.1. Data sheets.

66. Прибор для измерения показателей качества электрической энергии многофункциональный Энергомонитор 3.3. Технические условия ТУ 4220011-49976497-2001.

67. Техническое описание территориальной системы контроля в режиме реального времени показателей качества электроэнергии «ПРОРЫВ».79. ТУ 4222-002-53751060-00.

68. ТУ 4222-011-53718944-05-ЛУ.81.ТУ 4222-005-02066411-03.82.ТУ 4222-010-31920409-02.83.ТУ 4222-001-23662258-01.

69. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН. Общие технические условия. ГОСТ 22261-94.

70. МАШИНЫ, ПРИБОРЫ И ДРУГИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды. ГОСТ 15150-69.

71. UPM315. Электроанализатор с креплением DIN 96x96 и ANSI 4". Техническое описание 1SAUUPM3H157 Март 2006.

72. UPM1600. Портативный электроанализатор. Техническая информация 1SAUUPM6K103 Apr 2005.

73. CARLO GAVAZZI WM5-96, A NEW SMART POWER QUALITY ANALYSER AND TRANSDUCER. Product Press Release.

74. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. Изд-во «Советское радио», 1970, стр. 728.

75. Г.Корн, Т.Корн. СПРАВОЧНИК ПО МАТЕМАТИКЕ для научных работников и инженеров. М., 1970г.,720 стр.

76. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике. -М.:Наука,1971.

77. Давентпорт В.Б., Рут В.Л. Введение в теорию случайных сигналов и шумов. Пер. с англ. / Под ред. Р.Л.Добрушина. М.:ИЛ, 1960.

78. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. Госэнер-гоиздат, 1956.

79. Хинчин А.Я. Понятие энтропии в теории вероятности. «Успехи математических наук», 1953, №3.

80. Колмогоров А.Н. Теория передачи информации. Изд. АН СССР, 1956.

81. Добрушин P.JI. Математические вопросы шеноновской теории оптимального кодирования информации. В сб. «Проблемы передачи информации», 1962, вып. 10.

82. Романовский В.И. Дискретные цепи Маркова. Гостехиздат, 1949.

83. Энергетические сети в примерах и иллюстрациях: Учебное пособие/ Под ред. В.А. ВениковаМ.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с.

84. Бриллюэн J1. Наука и теория информации. Физматгиз, 1960.

85. Файнстейн А. Основы теории информации. Изд-во иностранной литературы, 1960.

86. Гнеденко Б.В., Курс теории вероятностей, «Наука», 1967.

87. Вентцель Е.С., Теория вероятностей, Физматгиз, 1964.

88. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1990.

89. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 2000.

90. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях. Пер. с фр. / Под ред. Н.Г.Волкова. М.:Мир, 1983.

91. Романюк Ю.А. Основы обработки сигналов. М.-.МФТИ, 1989.

92. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.И. Цифровая обработка сигналов. M.: Радио и связь, 1990.

93. Рабинер, Голд. «Теория и практика цифровой обработки сигналов», Москва, издательство «Мир», 1978 г., 800 стр.

94. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2003.

95. Харкевич A.A. Спектры и анализ. М.: Гос. Изд. ф.м. лит., 1962.

96. Системы фазовой синхронизации с элементами дискретизации / Под ред. В.В. Шахгильдяна.— М.: Радио и связь., 1989.

97. Голуб B.C. Эквивалентная схема системы ФАПЧ // Изв. вузов. Радиоэлектроника., 1994., т. 37., № 8., с. 54-58.

98. Чистяков В.П. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1982.

99. Бородин А.Н. Элементарный курс теории вероятностей и математической статистики. Изд-во "Лань", Санкт-Петербург, 1999.

100. AD73360 // data sheets, Analog devices.121. www.ti.com официальный сайт компании Texas Instrument.

101. TMS320VC5510/551 OA Fixed-Point. Digital Signal Processors Data Manual. Literature Number: SPRS076N. June 2000 Revised July 2006

102. LSI403LP Power Analysis. Application note // Engineering draft. LSI Logic.