Цифровой измеритель симметричных составляющих трехфазной сети

 

. ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СИ11МЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий коммутатор фаз, три ключа , блок деления кодов, квадратор, преобразователь период-код, умножитель частоты, блок управления, два преобразователя фаза-код, два блока переноса, два счетчика, причем входные зажимы фаз А, В, С ссэединены с входами коммутатора соответственно, фазы А и В соединены с двумя входами первого преобразователя фаза-код,, выход которого через первый блок переноса соединен с входом первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, фазы А и С .соединены с двумя входами второго преобразователя фаза-код, выход которого через второй блок переноса соединен с входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, третий выход которого соединен с управляющим входом первого блока переноса и первым входом первого ключа, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом второго блока переноса и первым входом второго ключа, фаза С через блок умножения частоты соединена с первым входом блока управления , первый выход которого соединен с четвертым входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с квадратором, информационные входы первого и второго ключа объединены и соединены с выходом генератора образцовой частоты, выход первого ключа соединен с вторым входом первого счетчика, выход вюрого ключа соединен с вторым входом второго счетчика, отличающийся тем, что, с целью повы43 шения точности и уменьшения време (Л ни измерения, в него введена преобразователь напряжение-частота, определитель знака и реверсивнь1й сумматор , причем выход коммутатора соединен с входами определителя знака и преобразователя напряжение-частота , выход которого через третий ключ, реверсивный сумматор, делитель кодов соединен с вторым входом квадратора/ выход определителя знаел ка соединен с входом реверса реверсивного счетчика, фаза С через прес: образователь период-код соединена с вторым вхо1цом делителя кодов, трео тий вход которого соединен с шее00 тым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход первого счетчика соединен с вторым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом второго счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(51) 0 01 R 29/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ " - г (21) 3468453/18-21 (22) 07.07.82 (46) 23.11.83. Вюл..р 43 (72) М.Я.Минц, В.Н.Чинков, В.В.Фокин и В.И.Анохин (53) 621.317.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 737882, кл. r, 01 R 29/16, 1980, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3?83458/18-21, кл G 01 R 29/16, 04.05.81, (прототип). (54)(57). ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СИММЕТРИЧНЬ)Х СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий коммутатор фаз, три ключа, блок деления кодов, квадратор, преобразователь период-код, умножитель частоты, блок управления, два преобразователя фаза-код, два блока переноса, два счетчика, причем входные зажимы фаз А, В, С сбединены с тремя входами коммутатора соответственно, фазы А и В соединены с двумя входами первого преобразователя фаза-код, выход которого через первый блок переноса соединен с. входом первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, фазы А и С,соединены с двумя входами второго преобразователя фаза-код, выход которого через второй блок переноса соединен с входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, третий выход которого соединен с управляющим входом первого блока переноса H первым входом первого ключа, четвертый выход блока унравления соединен с управляющим входом второго блока переноса и первым входом второго ключа, фаза С через блок умножения частоты соединена с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с четвертым входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с квадратором, информационные входы первого и второго ключа объеди иены и соединены с выходом генератора образцовой частоты, выход первого ключа соединен с вторым входом первого счетчика, выход второго ключа соединен с вторым входом второго счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения времени измерения, в него введены преобразователь напряжение-частота, определитель знака и реверсивнйй сумматор, причем выход коммутатора соединен с входами определителя знака и преобразователя напряжение-частота, выход которого через третий ключ, реверсивный сумматор, делитель кодов соединен с вторым входом . квадраторар выход определителя знака соединен с входом реверса реверсивного счетчика, фаза С через преобразователь период-код соединена с вторым входом делителя кодов, третий вход которого соединен с шестым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с управляю.— щим входом третьего ключа, выход первого счетчика соединен с вто- рым входом блока управления, третий вход которого соединен с выходом второго счетчика.

2056081

Изобретение относится к контролю качества электроэнергии трехфаэных сетей переменного тока.

Известен цифровой измеритель симметричных состанляющих трехфаэной сети, в состав которого входят коммутатор фаэ, преобразователь аналогкод, блок управления, множительные устройства, задатчики кодов, реверсинные счетчики определитель энаР

О ка, блок изменения фазы на 120 кнадратор, регистрирующее устройстно, устройство деления, нуль-орган (2) .

Недостатки этого измерителя сводятся к ограниченному верхнему диапазону частот, сложной аппаратурной реализации и невысокой точности иэ-за инструментальных погрешностей фаэовращателя и методической погрешности дискретизации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель симметричных составляющих трехфаэной сети, содержащий коммутатор фаэ, три ключа, блок деления кодов, квадратор, преобразователь период-код, умножитель частоты, блок управления, два преобразователя фаза-код, два блока переноса, два счетчика, аналоговые сумматоры и интеграторы, причем входные зажимы фаз А, В, С соединены с тремя входами коммутатора соответственно, фазы A и В соединены с двумя входами первого преобразователя фаза-код, выход которого через первый блок переноса соединен с входом первого счетчика, выход кото; рого соединен с вторым входом первого ключа, фазы A и С соединены с двумя входами второго преобразователя фаза-код, выход которого через второй блок переноса соединен с входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, третий выход которого соединен с управляющим входом первого блока переноса и первым входом первого ключа, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом второго блока переноса и первым входом второго ключа, фаза С через блок умножения частоты соединена с первым входом блока управления, первый выход которого соединен. с четвертым входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с квадратором, информационные входы первого и второго ключа объединены и соединены с выходом генератора образцовой частоты, выход первого ключа соединен с вторым входом первого счетчика, выход . второго ключа соединен с вторым ,входом второго счетчика (2j .

Недостатками известного устройства являются недостаточно высокая точность и сравнительно большое время

2О

ЗО

60 б5 измерения, что обусловлено наличием таких операций, как аналоговое интегрирование и суммирование аналоговых сигналов, Лучшие схемы современных аналоговых интеграторов и сумматоров обеспечивают погрешности порядка 0,05-0,1Ъ при времени переходных процессов до 10-15 периодов, которое и определяет время измерения.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифроной измеритель симметричных составляющих трехфаэной сети, содержащий коммутатор фаэ, три ключа, блок деления кодов, квадратор, преобразователь период-код, умножитель частоты, блок управления, дна-преобразователя фаза-код, дна блока переноса, дна счетчика, причем входные зажимы фаэ А, В, С соединены с тремя входами коммутатора соответственно, фазы A и В соединены с двумя входами первого преобразователя фаза-код, выход которого через первый блок переноса соединен С входом первого счетчика, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, фазы А и С соединены с-двумя входами второго преобразователя фаза-код, выход которого через второй блок переноса соединен с входом второго счетчика, выход которого соединен с вторым входом второго ключа, третий выход которого . соединен с управляющим входом первого блока переноса и первым входом первого ключа, четвертый выход блока управления соединен с управляющим входом второго блока переноса и первым входом второго ключа, фаза С через блок умножения частоты соединена с первым входом блока управления, первый выход которого соединен с четвертым входом коммутатора, второй выход блока управления соединен с квадратором, информационные входы первого и второго ключа объединены и соединены с выходом генератора образцовой частоты, выход первого ключа соединен с вторым нходом первого счетчика, выход второго ключа соединен с вторым входом второго счетчика введены преобразователь

° с Р напряжени<.-частота, определитель знака и реверсивный сумматор, причем выход коммутатора соединен с входами определителя знака и преобразователя напряжение-частота, вы ход которого через третий ключ, ревер сивный сумматор, делитель кодов соединен с вторым входом квадратора, выход определителя знака соединен с входом реверса реверсивного счетчика, фаза С через преобразователь период-код соединена с вторым входом делителя кодов, третий вход

1056081

5 l0

65 которого соединен с шестым выходом блока управления, пятый выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, выход первого счетчика соединен с вторым входом блока управдения, третий вход которого соединен с выходом второго счетчика.

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

В состав измерителя входят коммутатор 1 фаз, определитель 2 знака, преобразователь 3 напряжение-частота, электронный ключ 4, реверсивный сумматор 5, делитель б кодов, квадратор 7,-преобразователь 8 период-код, умножитель 9 частоты, блок 10 управления, преобразователи

11 и 12 фаза-код, блоки 13 и 14 переноса, счетчики 15 и 16 импульсов и электронные ключи 17 и 18.

Сигнальные входы коммутатора 1 фаз подключены к фазам А, В и С, на которые подаются фазные напряжения

Ug, Пб, П, а управляющий вход — к первому выходу блока 10 управления.

Выход коммутатора 1 подключен к точке, объединяющей вход определителя 2 знака и вход последовательна соединенных преобразователя;3 напряжение-частота, электронного ключа 4 реверсивного сумматора 5, делителя б кодов и квадратора 7, уп" равляющий вход которого подключен ко второму выходу. блока 10 управления. Выход определителя 2 знака соединен с входом реверса реверсивного сумматора 5. Между фазой А и вторым входом делителя б кодов включен преобразователь 8 периодкод. К фазе A подключен умножитель 9 частоты, выход которого соединен с первым входом блока 10 управления, к фазам А и  — преобразователь 11 фаза-код, а к фазам А и С вЂ” преобразователь 12 фаза-код. Преобразователи 11 и 12 поразрядно, с помощью блоков 13 и 14 переноса, подключены к счетчикам 15 и 16 импульсов соответственно. Счетные входы счетчиков

15 и 16 через электронные ключи 17 и 18 соединены с генератором 19 образцовой частоты f который может находиться в одном из преобразователей фаза-код. Первые управляющие входы электронных ключей 17 и 18 объединены между собой и с управляющими входами блоков 13 и 14 переноса в две общие точки, которые подключены к третьему и четвертому выходам блока 10 управления соответственно.

Вторые управляющие входы ключей

17 и 18 объединены с выходами счетчиков 15 и 16 импульсов в две общие точки, которые соединены со вторым и третьим входами блока 10 управления.

Пятый и шестой выходы блока 10 управ15

Ления подключе ны соответственНО к управляющим Входам злект ронного ключа 4 и делителя б кодов.

Определение симметричных составляющих основано на измерении их квадратурных составляющих.

Рассмотрим принцип действия устройства.

Коммутатором 1 фаз по сигналам блока 10 управления фазные напряжения "А(t) Ue(t), иС(t) поочеред но подключаются к объединенным входам определителя 2 знака и преобразователя 3 напряжение-частота.

Это напряжение преобразователем 3 напряжение-частота преобразуется в пропорциональную частоту следования импуяьсов fA(t)=К Ug(t), f (t)=K(Ug(t) или f (t)=К U (t) поступающую на сигнальный вход электронного ключа 4. Последний открывается на определенные фазные интерв. лы.

Фазы Ос, 90О, 120, 210, 240 и

330 задаются умножителем 9 частоты и распределителем импульсов, расположенным в блоке 10 управления,. Умножитель 9 частоты служит для фор- мирования калиброванных по фазе импульсов, цена деления которых не зависит от частоты фазного напряжения.

Коэффициент умножения умножителя 9. частоты выбирается равным 12. Тогда выходной импульс умножителя 9 частоты будет соответствовать — = 30

29 о

12 период входного напряжения на любой частоте. Импульсы с выхода умножителя 9 частоты поступают в блок 10 управления, в котором имеется распределитель импульсов (дешифратор), формирующий сигналы, управляющие электронным ключом 4. Так, управляю- щий сигнал, соответствующий фазе

Q t=0, формируется в момент поступления в блок 10 управления первого импульса с умножителя 9 частоты, в качестве которого принимается импульс перехода напряжения U (t) через йуль. Фазе at=90Î соответствует момент поступления четвертого импульса с умножителя 9. Фазе и =120 — пятый импульс и так далее, и наконец, фазе Q t = 330 двенадцатый импульс. Формирование выходного управляющего. сигнала с требуемым фазовым сдвигом относительно начала отсчета ut =0 осуществляется перестройкой блока 10 управления по определенной программе в зависимости от измеряемой величины.

Фазы (q /2- у) и (9 /2- ) формируют с помощью блоков фазовый сдвиг напряжений Ue и U по отношению

11-18. Преобразователями 11 и 12. осуществляется преобразование фазо1056081 вых сдвигов и соответственно в коды и эти йоды по сигналам блока 10 управления, поступающим на. блоки 12 и 13 переноса, в каждом цикле измерения вводятся соответственно в счетчики 15 и 16 импульсов на вычитание (в дополнительном коде) . В исходном состоянии в этих счетчиках записывается код fi/2, в результате в них образуются коды (Ч/2- q ) и (5i/2-(pc) . Теми же сигналами блока 10 управления, которыми производится перенос кодов, открываются электронные ключи 17 и 18 и импульсы частоты поступают на списывание показаний счетчиков 15 и 16. 15

В моменты обнуления счетчиков 15 и 16 на их выходах формируются сигналы, фазы появления которых равны (9/2- gs) и (Ч/2- gc) . Выходные сигналы счетчиков 15 и 16 подаются в блок 10 управления для формирования управляющих .сигналов ключом 4, который тем самым открывается на соответствующие фазные интервалы.

В течение действия управляющих сигналов с блока 10 управления электронный ключ 4 открывается для прохождения импульсов с выхода преобразователя 3 напряжение-частота. Эти импульсы поступают на счетный вход реверсивного сумматора 5. Режим работы сумматора 5 (суммирование или вычитание ) — задается определителем

2 знака, который формирует управляющий сигнал, подаваемый на вход реверса реверсивного сумматора 5, в зависимости от полярности входного напряжения преобразователя 3 напряжение-частота. В результате алгоритма работы сумматора 5 в нем образуются коды, пропорциональные 40 квадратурным составляющим симметричных составляющих трехфазной системы напряжений и периоду напряжения.

Для устранения зависимости от периода или частоты исследуемой системы напряжений в измерителе используется преобразователь 8 период-код, который формирует код периода

Nt= К Т где К - коэффициент передачи прет образователя период-код.

Код измеряемой квадратурной составляющей с реверсивного сумматора 5 и код периода с преобразователя 8 по сигналу блока 10 управления вводится в делитель 6 кодов; С выхода последнего полученные в нем коды поступают в квадратор 7, которым осуществляется определение действующих значений симметричных составляющих.

Положительный эффект устройства заключается в том, что измеритель обеспечивает значительно более высокую точность. измерения. Это обусловлено тем, что в нем исключаются . также аналоговые измерительные узлы, как интегратор и сумматор, которые вносят основной вклад в погрешности измерения известного устройства. Используемым в приборе преобразователю период-код и делителю кодов легко можно обеспечить значительно меньшие погрешности, чем погрешности интегратора и суматора. В измерителе значительно уменьшается время измерения, составляющее в каждом режиме 1-2 периода исследуемого напряжения, что значительно меньше, чем в известном измерителе, время измерения в котором определяется временем переходных процессов в интеграторе, занимающее порядка

10-15 периодов.

Уменьшение времени измерения особенно важно при использовании измерителей симметричных составляющих в системах автоматического симметрирования трехфазных сетей.

1б56081

ДВС

ВНИИПИ Эакаэ 9294/37 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород,ул.Проектная,4