Устройство для измерения напряжений прямой и обратной последовательностей трехфазной сети

 

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

45173 А (19) (11) 1(g0 G 01 R 29/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3405614/18-21

1 (22) 04. 03. 82 (46) 30. 09. 83. Бюл. Р 36 (72) В. В. Брайко, О. Л. КарасиКский, С.Г. Таранов и Ю.Ф. Тесик (71) Институт электродинамики АН украинской ССР (53) 621.317.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 377705, кл. G 01 R 29/16, 24.06.70.

2. Авторское свидетельство СССР

9 771573, кл. С 01 R 29/16, 21.12.78 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ И3МЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЙ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее два селективных измерительных преобразователя, масштабно-суммирующий преобразователь и две фазосдвигающие цепи, причем входные клеммы соединены с входом масштабно-суммирующего преобразователя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введена третья фазосдвигающая цепь, подключенная к первым двум выходам масштабно-суммирующего преобразователя, третий и четвертый выходы которого подключены к входам первой и второй фазосдвигающих ценней, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого и второго селективных измерительных преобразователей соответственно, другие входы которых Я обьединены и соединены с выходом третьей фазссдвигающей цепи.

1045173

1 . Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении измерителей прямой и обратной последовательностей напряжений трехфазной сети.

Известно устройство для измерения,5 несимметрии режима многофаэной сети, которое содержит трансформаторный преобразователь числа фаэ, многофазный выпрямитель, частотноизбира1 тельный фильтр и регистрирующие 10 приборы (1).

Недостатками данного устройства являются необходимость применения громоздких и сложных в изготовлении многофаэных трансформаторов, подбора диодов по идентичным aoëüòàìïåðным характеристикам, а также применение селективного фильтра, что существенно понижает точность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности является измеритель несимметрии трехфазной сети. содержащий два селективных измерительных преобразователя, масштабносуммирующий преобразователь. и две 25 фаэосдвигающих цепи, причем входные клеммы соединены с входом масштабно-.суммирующего преобразователя (2 1.

Недостатком известного устройства является значительная погрешность З0 при отклонении частоты сети от номинального значения из-за того, что фазовращатель с постоянной амплитудной и фаэовой характеристикой в диапазоне частот не може быть реализован с достаточной точностью. Применение пассивных фазосдвигающих Ñ-цепей, для которых угол сдвига фазы определяется выражением где ам- отклонение частоты сети от номинального значения ч .

Цель изобретения — повышение точности устройства путем компенсации погрешности при отклонении частоты сети от номинального значения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения напряжений прямой и обратной последовательностей трехфаэной сети, содержащее два селективных измерительных преобразователя, масштабно-суммирующий преобразователь и две фазосдвигающие цепи, причем вхоцные клеммы соединены с входом масштабно-суммирующего преобразователя, введена третья фазосдвигающая цепь, подключенная к первым двум выходам мас,штабно-суммирующего преобразователя, третий и четвертый выходы которого подключены к входам первой и второй фазосдвигающих цепей, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого и второго селективных измерительных преобразователей соответственно, другие входы которых объединены и соединены с выходом третьей фаэосдвигающей цепи.

Кроме того, масштабно-суммирующий преобразователь выполнен на двух идентичных измерительных трансформаторах напряжения, каждый из которых имеет по четыре вторичных обмотки, а первичные обмотки которых. соединены последовательно и подключены к трехфазной сети, причем вторичные обмотки, на которых производится суммирование напряжений, подключены к общей шине и первым двум выходам масштабно-суммирующего преобразователя и имеют в УЗ раз больше витков, чем обмотки, на которых производится вычитание напряжений и которые соединены с общей шиной и вторЫми двумя выходами масштабно-суммирующего преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения напряжений прямой и обратной последователь = 2 arrctg CR, 40

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что масштабносуммирующий преобразователь выполнен на двух идентичных измерительных трансформаторах напряжения, каждый из которых имеет по четыре вторичных обмотки, а первичные обмотки, которых соединены последовательно и подключены к трехфаэной сети, причем вторичные обмотки, на которых проиэвоприводит к значительным погрешностям при отклонении частоты сети от номинального значения. В частности, при сдвиге фазы на 90 величину фаэовой погрешности можно найти иэ соотношения

«ьш аЧ= о дится суммирование напряжений, подключены к общей шине и первым двум выходам масштабно-суммирующего преобразователя и имеют в З3 раз больше витков, чем обмотки, на которых производится вычитание напряжений и которые соединены с общей шиной и вторыми двумя выходами масштабно-суммирующего преобразователя, 1045173

О,=к (и,,в-(вс), 4 (AS Вс}

30 где 1 "13 — коэффициент передачи напряжения на вторичные обмотки 9-12; коэффициент передачи на- 35 пряжения на вторичные о6 мотки 13-16.

Фазосдвигающая цепь 2 осуществляет поворот напряжения КГЗ(0„ + О ) на -45О, фазосдвигающие цепй 3 и 4 40 осуществляют поворот напряжения 4 (V

-Us ) соответственно íà i235 и 45 при номннальном значении частоты сети (fo=50 I ц)

Выходные напряжения фазосдвигаю- 45 щих цепей 2-4 соответственно в точках 22-24 относительно общей точки

21 равны

<-gwR„C1 .

1с Я (U +U )- *V3(U +U }" с )2„С„ хе

1-1<и R С

2 2

-j2arctg. w R2 С2 хе

3 3

0„= 1,. 1 1 (pg spy "("дв sc)"

-12arct) R>C> (2) где В, С, В2 С2 В3. СЗ вЂ” значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов, входящих в фаэосдви65 ностей трехфазной сети содержит мас— штабно-суммирующий преобразователь 1, первые входы которого соединены с фазосдвигающей цепью 2, а вторые выходы — с фазосдвигающими цепями 3 и 4. Выходы фаэосдвигающих цепей 3 и 4 через селективные измерительные преобразователи 5 и 6 соответственно связаны с выходом фаэосдвигающей цепи 2. Фаэосдвигающие цепи 2-4 осуществляют сдвиг фазы напряжения относительно общей шины на -45, — 135 и 45 соответственно. о

Масштабно-суммирующий преобразователь 1 выполнен на двух идентичных трансформаторах 7 и 8, первичные об- 15 мотки которого подключены к входным шинам А, В и С устройства.

Вторичные обмотки 9-12 трансформаторов 7 и 8 имеют в f3 раз больше витков, чем вторичные обмотки 13-16.

Вторичные обмотки Трансформаторов 7 и 8 соединены таким образом, чтобы напряжения в точках 17-20 относительно общей точки 21 были соответственно равны 25 гаюшие цепи 2-4, соответственно, причем R2=R» C2=С

Прй номинальйом значении частоты сети (Ео= 50 Гц)

- 45

u,= ËIè,.G„)e

-1 135o о,- (и„- „)

j45

U -k(UAÂ )Вс)е (3) г В ScI16 IV„ вс)

u =- (u„, ° u„),—, (u»-u„).

Таким образом, на преобразователи

5 и 6 поступают переменные напряжения, пропорциональные напряжениям прямой и обратной последовательностей.

Погрешность, вызываемая отклонением частоты сети от номинального значения, пренебрежимо мала, так как при небольших отклонениях частоты, которые допустимы в пределах +1%, углы сдвига фаз напряжений фазосдвигающих цепей 2-4 получают одинаковые приращения.

При этом сохраняется постоянной разность углов сдвига фаз фазовращающих цепей 2,3 и 2,4, которая равна

90о

Как показывают расчеты, наилучшие результаты получаются при условии иоВ1С 1 = )2-1 ыоВ2С2 —. ) 2+1, где со=2У 50 Гц — номинальная частота сети.

При этом фазосдвигающее устройство 2 обеспечивает сдвиг фазы на -45,. о фазосдвигающее устройство 3 — на

Так как преобразователи 5 и 6 вклю чены соответственно между точками

23,22 и 24 22, то к ним будут приложены .напряжения

° 08=U6- 05 (3 =и,-и5 () Подставляя в (4) формулы (3), имеем

145 (.)(gs "sc) 3(лв вЛ (Выражения (5) и (6) с точностью до коэффициента 2 (Зе 1 совпадают с выражениями, по которым определяют напряжения обратной U и прямой О последовательностей

112<) о Qpо

112о, -j 12о или, учитывая, что сумма линейных напряжений равна нулю, из (7) получим

1045173

Составитель О. Панчерников

Редактор Ю. Ковач Техред С. Мигуновд Корректор A. Ильин

Заказ 7547/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

-135, фаэосдвигающее устройство 4 .— на 45

При отклонении частоты сети от номинального значения не более чем на 1% погрешность а не превосходит

10 рад, при отклонении частоты сети не более чем на 4% йЧ не превосходит 10 рад, приведенная к номи нальному эначению напряжения погреш ность определения напряжений прямой и обратной последовательностей при укаэанных выше значениях отклонения частоты сети от Номинальной будет

0,01 и 0,14. Для сравнения погрешность прототипа при тех.же отклонениях частоты равна 1 и 4%.

Отметим, что подобный принцип поддержания постоянного сдвига фаэ в прототипе нельзя применять, так как там фазовращатель должен обеспе,чивать постоянство угла сдвига фаэ между входным и выходным напряженйями.

Таким образом, применение трех фаэосдвигающих цепей, которые осуществляют сдвиг напряжения на — 45, -135 и 45, позволяет повысить точность определения напряжений прямой и обратной последовательностей на два порядка при отклонении частоты сети не более чем на 1% и на порядок при отклонении частоты сети не более чем на 4%.

Создание приборов на основе предлагаемого устройства способствует

15 решению задачи повышения качества электрической энергии и, как следствие, уменьшению экономического ущерба, наносимого приемникам электрической энергни иэ-эа неудовлетворительного качества последней.