Датчик активной и реактивной составляющих тока электрической установки

 

ДАТЧИК АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащий интегратору вход которого соединен с токовым вхо-t дом устройства, а выход. згицунтирован управляемым ключом, блок выборки-храг нения, сигнальный вход которого подключен к выходу интегратора, а выход соединен с входом блока согласования, блок управления, выходы которого подключены 1с управляющим входам упомянутого ключа и блока выборки-хранения, Фаэоповоротный блок, вход которого соединен с одним из двух потенциальных входов устройства, о т л и-ч а ющ и и с .я тем, что, с целью повышения, точности измерения при нелинейных ис-кажениях . кривой тока, в него введены nopofовый блок и блок опорного напряжения , причем сигнальный вход . порогового блока подключен к другому потенциональному входу устройства и;, к выходу фазоповоротного блока, установочный вход - к выходу блока опорного напряжения , а выход - к пусково (О му входу блокауправления.

„.SU„„1041944 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИН

3 g G 0l R 19/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ключен к выходу интегратора, а выход соединен с входом блока согласования, блок управления, выходы которого подключены К управляющим входам упомянутого ключа и блока выборки-хранения, фазоповоротный блок, вход которого соединен с одним из двух потенциаль- . ных входов устройства, о т л и.ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения при нелинейных ис» каженнях кривой тока, в него введены пороГовый блок и блок рпорного напряжения, причем сигнальный вход . порогового блока подключен к другому потенциональному входу устройства и, к выходу фазоповоротного блока, установочный вход - к выходу блока опор- ф ного напряжения, а выход " fc пусково му входу блока управления.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3421556/18-21 (22) 09.04.82 (46) 15.09.83. Бюл. 9 34 (72) В.П.Комлев и B.A.Êàðïoâñêèé . 1 (71) Владимирский политехнический институт (53) 621.317.7(088.8) (56)..1. Авторское свидетельство СССР

Р 368636, кл. G 08 С 19/16, 1970 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 679889, кл. G 01 R 19/22, 1977. (54) (57) ДАТЧИК AKTHBHOR И РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ, содержащий интегратор, вход которого соединен с токовым sxo-,. дом устройства, а выход.зашунтирован управляемым ключом, блок выборки-хра-, нения, сигнальный вход которого подЮ

У \

Ю

«В)

Ж

4)ь

« °

I 1041944

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при исследовании цепей переменного тока в системах управления компенсирукщими агрегатами, в электроприводах и релейной за- 5 щите.

Известно устройстно для контроля параметров электрической. установки, содержащее четыре ключа, упранляемых датчиком первого из контролируемых 1() параметров, дна интегратора, вход од" ного из которых соединен с выходом датчика второго контролируемого параметра через управляемый ключ и через последовательно включенные управляемый ключ и инвертор, а нход другого интегратора подключен к выходу того же датчика аналогичным образоМ, íî с добавлением фазоповоротного блока (1), Укаэанное устройство обеспечивает измерение проекций вектора напряжения на вектор тока и на вектор, перпенди" кулярний вектору тока. Измерение же йроекций обратного характера сопряжено с необходимостью переключения входных цепей с одного датчика на другой, что обуслонлинает сущест венные трудности н эксплуатации.

Наиболее близкий к предлагаемому датчик активной и реактинной составляющих тока электрической установки содержит интегратор, вход которого соединен с токовым входом устройства, .а ныход эашунтирован управляемым ключом, блок выборки-хранения, сигнальный вход которого подключен. к выходу З5 интегратора, а выход соединен с входом блока согласования, блок управления, входы которого соединены с двумя потенциальными входами устройства непосредственно и череэ фазоповорот- 4Р ный блок (2) .

Недостаток известного устройства определяется существенными погрешностями измерения, вызванными нлиянием высших гармоник нечетного порядка. 4

Эти погрешности имеют место вследствие интегрирования входного сигнала в течение половины периода основной частоты.

Целью изобретения является повыше- О ние точности измерительного устройства в условиях нелинейных искажений кривой тока.

Поставленная цель достигается тем, что н датчик активной и реактивной составляющих тока электрической уста- 5 нонки, содержащий интегратор, вход .которого соединен с тбковым входом устройства, а ныход зашунтирован управляемым ключом, блок выборки-хранения, сигнальный вход которого подклю-60 чен к выходу интегратора, а выход

1 соединен с входом блока согласования, блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам упомяну- того ключа и блока выборки-хранения, 65 фазопоноротный блок, вход которого соединен с одним из двух потенциальных нходон устройства, введены пороговый блок и блок опорного напряжения, причем сигнальный вход порогоного блока подключен к другому потенциальному входу устройства и к выходу фазопоноротного блока, установоч" ный вход — к выходу блока опорного напряжения, а выход - к пусковому входу блока .управления.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого датчика активной и реактивной состанляющих .тока; на фиг. 2 (а-е) приведены временные диаграммы сигналов, иллюстрирующие работу датчика при измерении активной составляющей тока (индексы при напряжениях на фиг, 2 а-е соответствуют цифроным позициям функциональных бЛокон на фиг. 1), ° .

Потенциальные входы устройства (входы напряжения) показаны на схеме фиг.1 шинами 1, а токовый вход шиной 2. При измерении активной составляющей тока входной сигнал Бзх

1 (фиг. 2а), отображающий напряжение электрической установки, поступает для обработки, минуя фазоповоротный блок 3, а при измерении реактивной составляющей тока — через блок 3. Входной сигнал ПЭ„ (фиг. 2, б), пропорциональный току электрической установки, подводится к интегратору 4.

В состав устройства входят также блок 5 опорного напряжения„ вырабатывающий опорный уровень U (фиг. 2, а), пороговый блок 6, блок 7 управления, I формирующий сигналы управления U> и

U" (фиг. 2, н, г), управляемый ключ

8, блок 9 выборки-хранения с ключом

10 переноса и элементом 11 памяти., блок 12 согласования.

Характер выходного напряжения интегратора 4 показан на фиг. 2, д, а выходного напряжения блока 9 ныборкихранения, блока 12 согласонания и

„,всего устройства н целом — на фиг.2,е.

Датчик работает следующим образом.

В момент достижения входным сигналом Uв 1уроння опорного напряжения

Ц срабатывает пороговый блок 6.

Угол о(, соответствующий моменту срабатывания порогового блока 6, определяется отношением U

ro на предЫцущем такте работы устрой-, ства.

При уменьшении входного сигнала ()ех1до опорного уровня U+ в момент времени, соответствующий углу .((-с выключается пороговый блок б, сигнал

U блока 7 управления переводит блок

9 выборки-хранения в режим выборки (записи) информации, а сигнал () замыкает ключ 8, который сбрасывает иитегратор 4 на нуль. 1.0

Таким образом, интегрирование . входного сигнала U „ производится в течение интервала времени, соответствующего диапазону изменения фазы напряжения основной частоты от о(до 15

T(- e(,. При этом в блок 9 выборки-хра-, нения через каждый период основной частоты эапнсывается сигнал постоян- ного тока, пропорциональный напряжению, определяемому как 20

Ч(УГ-о()

U4 = Ê, rn9Sin(ni)Eot+ 911)dLot, (()

Ф1

25 гссе i(tj E oosin(owt+Ес! — с(ок ее- .

Ч=( пи, представленный суммой гар((ник 1 .К вЂ” коэффициент передачи /интег" .30 ратора 4.

Для отдельной нечетной га1/моники

Ф-ro порядка из выражения (1) получаем

ЧО -о() 35 .tiVV=KS) OmvsIn(VwtsVVIo(wt=t (ЭЩЧСОБЮ п.

4 V

Мо1

Ч((-а() Ч(У(-о6)

sinVwtawtamVsinVV ) cosVwtgWt)

Чо(Ю (2)"

= Kv ((o mv/v(sos Vv (coo V(iivt J-co tv*) o

«ктЕ(V)sinVv(s;ек(кц-smod5)=, 45 (Я К (пз Ч/М) соз ГЧ сов Чо(°

Для первой гармоники результат ий". тегрирования пропоционален активной составляющей тока

0 (-2К 1 co59/ cosd (3)

4 ( а для любой другой нечетной Гармоники (Ч=2к+11 к 1, 2, 3,...) при

0(.= у/2Ч получаем ++ = (2(((43m /Ч)соьЧЧсоэ Ц2=0. (4)

При интегрировании сигнала, пропорционального току, в пределах от

Ы+ л/2 до 3 Ji/2-о(, что осуществляется с помощью фаэоповоротного блока 3, изменяющего фазу напряжения U 1 на.. о Ьх 1

9G, аналогичным образом получаем для первой гармоники

0 -2К 3m sink соэо(. (1 т.е. датчик измеряет реактивную составляющую тока. Погрешность От нечетных высших гармоник отсутствует, если о(.=.Г/ZV

v =(,2К mv/)/э(пЧчсоэ7т/2=о, (б)

Временные диаграммы на фиг. 2,а-в иллюстрируют алгоритм работы датчика при измерении активной составляющей тока s случае наличия в кривой тока третьей гармоники с различной начальной фазой ЧЭ. Результат интегрирования третьей гармоники тока, показанный пунктиром, при о(= Х/б равен нулю независимо от фазы гармоники.

Таким образом, с помощью порогового блока б и блока 5 опорного на" пряжения можно. установить такие пределы интегрирования интегратора 4, при которых погрешность измерения от одной из нечетных высших гармоник будет равна нулю. Анализ выражений (4) и .(6) показывает, что можно подобрать такой угол о(, при котором существенно снижается погрешность от нескольких соседних нечетных гармоник в кривой тока.

I, 1041944 е <, Составитель .Л.Морозов

Редактор A.Ìàêîâñêàÿ Техред С.Мигунова Корректор А.Дзятко

° »

Заказ 7120/45 Тираж 710 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 а