Фильтр симметричных составляющих

 

ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВ ЛЯЮЩИХ, содержащий преобразователи -€Н 4iQ входных сигналов и сумматор, о т л ичающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения полосы пропускания , в него дополнительно введены по числу преобразователей входных сигналов дифференциальные квадратурные блоки, выполненные на операционных усилителях в виде двух объединенных входами фазосдвигакхцих блоков, каждый из которых представляет собой ряд каскадно включенных фазовраздателой , в котором выход последнего фазовращателя подключен к соответствующему входу сумматора, а вход первого фазовращателя подключен к выходу соответствующего преобразователя входных сигналов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ОИ Л

РЕСПУБЛИК

q(5P Н 02 H 3/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ";, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"3 ь 5

°

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ(ТИЙ (21) 3374679/24-07 (22) 04. 01.82 . (46) 07.06.83. Вюл. и 21 (72) Д.P.Ëþáàðñêéé (71) Ордена Октябрьской Революции всесоюзный государственный проектноизыскательский и научно-исследовательский институт Энергосетьпроект (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Ваний В.К.,- Енин A.Ñ; Синтез активных фильтров симметричных составлякщнх. Электричество, 1974, В Ь, с. 17-22.

2. Авторское свидетельство СССР

9 502439, кл. Н 02 Н 3/34, 1974. (54)(57) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ, содержащий преобразователи

„.SU„„1022253 А входных сигналов и сумматор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью рас асширения функциональных воэможностей эа счет расширения полосы пропускания, в него дополнительно введены по числу преобразователей входных сигналов дифференциальные квадратур« ные блоки, выполненные на операционных усилителях в виде двух объединенных входами фазосдвигакицих блоков, каждый иэ которых представляет собой ряд каскадно включенных фазовращателей, в котором выход последнего фа эовращателя подключен к соответствующему входу сумматора, а вход первого фаэовращателя подключен к выходу соответствующего преобразователя вход- Е ных сигналов.

10222ЬЗ где

Н(Р) = — (2)

1-Pkc +РЙС

Для такого звена усиление на всех частотах равно единице, а фазовый сдвиг при изменении частоты от нуля до бесконечности меняется от нуля до

180 зл. град.

Два объединенных входами фазосдвигающих блока 7 и 8, составленные из каскадно соединенных фазовращателей

9, можно рассчитать таким образом, чтобы они обладали равномерной амплитудой и фазочастотной характеристикой в требуемом диапазоне частотг равенством амплитуд сигналов на их выходах„ а также постоянным сдвигом фаз между их выходными сигналами в 90 эл. град, в укаэанном диапазоне частот.

Складывая в сумматоре 10 сигналы с выходов фазосдвигающих блоков 7 и

8 с заданными по величине и знаку коэффициентами, можно реализовать фильтр симметричных составляющих по выражению (a), практически не имеющий частотных погрешностей во всем требуемом диапазоне частот.

Изобретение относится к электро« технике и может быть использовано в устройствах релейной защиты элементов электрических систем.

Известны Фильтры симметричных составляющихх, выполненные на пассивных звеньях„, а также на операционных усилителях (1) . Такие устройства настраивают на определенную, обычно номинальную частоту сети.

Трудности использовании иэвест ных фильтров связаны с тем, что при изменении частоты соти в нормальном режиме, в режиме качаний или при наличии в нормальном режиме сети высших гармонических составлякщих происхо- 15 дит расстройка фильтров симметричных составляющих, необходимость учета которой приводит к заглублению и эамедлечию устройств с использованием фильтров симметричных составляющих 2О (Фильтровые релейные защиты, пусковые органы устройства блокировки при качаниях и т.п.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является .р фильтр симметричных составляющих, содержащий преобразователи входных сигналов и сумматор (2).

Недостатки такого фильтра, как и

° известных, связаны с его расстройкой при отклонениях от номинальной частоты сети, что может приводить к сущЕственному замедлению и загрублению устройств с использованием этик фильтров симметричных составляющих.,6

Это обстоятельство ограничивает функциональные воэможности их использования в устройствах релейной защиты.

Цель изобретения - расширение функ" циональных возможностей за счет увеличения полосы пропускания. 40

Поставленная цель достигается тем, что в фильтр. симметричных составляющих, содержащий преобразователи вкодных сигналов:и сумматор, дополнительно введены по числу преобразователей 45 входных сигналов дифференциальные квадратурные блоки, выполненные на операционных усилителях в виде двух объединенных вкодами фаэосдвигающих блоков, каждый иэ которых представля- 5О ет собой ряд каскадно включенных фазовращателей, в котором выход последнего фазовращателя подключен к соответствующему входу сумматора, а вход первого фазовращателя подключен к вы5 коду соответствующего преобразователя входных сигналов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на Фиг.2 — один из частных случаев реализации фильтра симметричных составляющих обратной 60 последовательности.

Устройство содержит преобразователи 1-3 входных сигналов, подключенные выходами к входам дифференциальных. явадратурнык блоков 4 — 6, каждый у иэ которых выполнен на операционных усилителях в виде двух объединенных входами фазосдвигающих блоков 7 и 8, представлякщих собой ряд каскадно соединенных фаэовращателей 9, последние из которых подключены к входам сумматора 10.

Реализация фильтров симметричных составляющих, например токов прямой, обратной и нулевой последовательности, связана с моделированием выражений общего вида:

3l<<= i +a> +сР! =i +à 1 о ;

3(- („+(+((()

ОА А Ь С а — фазовый оператор комплексные значения токов.

В иэвестнык устройствах (1) и (2) осуществление и настройка фазовых операторов проиэвоцится на основе

RC-схем для определенной (номинальной) частоты и при ее отклонениях в рассмотренных выше режимах появляются погрешности, которые определяются частотными свойствами таких RC-схем и могут быть значительными.

В предлагаемом устройстве осуществ;ление фазовых операторов выражения (1) производится дифференциальными квадратурными блоками 4 — б в виде двух объединенных входами фазосдвигающих блоков 7 и 8. Основным звеном фаэосдвигающего блока является фазовращатель 9, выполненный на операционных усилителях и имеющих следующую передаточную функцию

1022253

Составитель T.Ùåãîëüêîâà

Редактор П.Макаревич Техред И.Гергель

Корректор A.äçÿòêî

Заказ 4059/46 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

При практическом применении может оказаться более целесообразным использование не фазных величин, а их разности для компенсации третьей и кратных ей гармоник. На фиг. 2 при ведена схема реалиэукщая фильтр то- 5 ков обратной последовательности в соответствии, с выражением ЫС< А-IS)t(В-)e)6 (Ц

В этом схеме преобразователи ll u

12 входных величин подключены к входам дифференциального квадратурного блока 13, выполненного в виде двух объединенных входами фазосдвигающих блоков 14 и 15, каждый иэ которых состоит из каскадно соединенных фаэовращателей 16, а также к входам фазосдвигакщего блока 17, аналогичного одному иэ блоков 14 или 15. Сигналы с выходов блоков 14, 15 и 17 с требуемыми по вели:ине и знаку коэффициентами суммируются в сумматоре 18.

Таким образом, предлагаемый фильтр обладает постоянством амплитудной и фаэной характеристик в ыироком диапазоне частот. Это обстоятельство позволяет использовать его не только для фильтров симметричных составляющих, но н для независящих от частоты фазоповоротных устройств, для формирования взаимно ортогональных составлякщих тока и напряжения измерительных органов дистанционных защит и т.п.