Способ определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ путем сравнения входного и onopHoijp напряжений, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности и расширения амплитудного диапазона, определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности , начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети, а затем иэ разности входных и опорных напряжений выделяют симметричные составляющие наа пряжений, по величине которых судят о качестве электрической энергии (Л трехфазной сети

СОЮЗ СОВЕТ!;КИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SUÄ, 1!!09655 А эьо С 01 R 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 2721453/18-21 (22) 21.02.79 (46) 23.08.84. Бюл. И 31 (72) А.К.Шидловский, Н.И.Невмержицкий, С.Г.Таранов, И.П.Гринберг, В.В.Брайко, P.È.Ãàëèöêèé, О.Л.Карасинский, О.М.Мирфайзиев, В.В.Соботович, Р.Б.Хусид, А.М.Цыганок и В.А.Ящук (53) 62! 31?.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 415618, кл. G О! R 29/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР !! - 374557, кл. G 01 К 29/16, 1973. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

ТРЕХфАЗНОЙ СЕТИ путем сравнения входного и опорно ;о напряжений, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности и расширения амплитудного диапазона, определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети, а затем иэ разности входных и опорных напряжений выделяют симметричные составляющие напряжений, по величине которых судят о качестве электрической энергии трехфазной сети.

1 09655

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, и может быть использовано при построении прецизионных измерителей симметричных составляющих токов, напряжений, измерителей параметров качества электроэнергии, так как параметры качества электроэнергии трехфазной сети(отклонение и колебание напряжения, несимметрия, смещение нейтрали) определяются по симметричным составляющим трехфазного напряжения.

Известны способы измерения симметричных составляющих трехфазного напряжения с использованием фильтров симметричных составляющих, заключающиеся в суммировании линейных напряжений, каждое из которых умножено на комплексный коэффициент, осуществляющий масштабное преобразование и сдвиг по фазе этого напряжения (! ).

Однако выходнои сигнал фильтровр построенных по этим способам, существенно зависит от частоты исследуемого напряжения, что вносит значительные погрешности в результат измерения.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения качества электрической энергии трехфазной сети путем сравнения входного и опорного напряжений f23.

Недостатками известного способа являются сравнительно низкая точность измерения, обусловленная погрешностями определения максимального показания прибора и фазовой подстройкой 40 опорного напряжения по этому показанию, и погрешность от влияния неинформативных параметров на результат измерения. Последняя погрешность в основном сказывается при измерении напряжений обратной и нулевой последовательностей, так как в реальных электрических сетях напряжение прямой последовательности в

10-100 раэ больше, чем напряжение обратной и нулевой последовательностей. При измерении напряжений обратной и нулевой последовательностей, величина которых меньше 0,01-0,02 величины напряжения прямой последовательности, относительная погреш55 ность измерения превьппает !007., что ограничивает рабочий диапазон измеряемых величин.

Целью изобретения является повышение точности и расширение амплитудного диапазона определения симметричных составляющих трехфазных напряжений, а следовательно, и параметров качества электрической энергии.

Цель достигается тем, что согласно способу определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети путем сравнения входного и опорного напряжений определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфаэной сети, а затем из разности входного и опорного напряжений выделяют симметричные составляющие напряжений, по величине которых судят о качестве электрической энергии трехфазной сети.

На фиг. l представлена блок-схема устройства для реализации способа определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети; на фиг. 2 — векторные диаграммы напряжений, поясняющие предлагаемый способ.

Устройство для определения параметров качества электрической энергии(фиг. !! содержит управляемый по фазе источник 1 опорного трехфазного напряжения прямой последовательности, блоки 2 — 4 вычитания напряжений, прямые входы которых соединены с входными шинами А,В,С, а вычитающие входы — с источником 1, измерительный преобразователь 5 трехфазного напряжения в симметричные составляющие, входы которого подключены к выходам блоков 2 — 4, а выходы — к регистрирующему устройству 6, измеритель 7 начальной фазы прямой последовательности напряжений трехфазной сети, входы которого подключены к входным шинам А,В,С, а выход— через блок 8 управления источником опорного напряжения к управляющему входу источника 1.

В соответствии с последовательностью операций предлагаемого способа сначала в измерителе 7 определяъ ется начальная фаза „ напряжения

1109655 только одной симметричной составляющей, например напряжения обратной последовательности, то модуль коэффициента передачи К по напряжению

02 во много раз больше К1и К о

Относительная погрешность определения напряжения 1 2 равна

Я2 1 КО О, I

2 20 2 где К вЂ” номинальное значение коэффициента К1; у — мультипликативная погреша К ность коэффициента K =K 11+

15 2 2р

В реальных трехфазных сетях

01 >)02, поэтому, например, при К1/К =0,02, К /!C =0,001, коэффициенте несимметрйй 02 /U =0,05, коэффициенте смещения нейтрали 0 /О =0,05,мультипликативной погрешности у =0,01 максимальное значение относктельной погрешности ц равно у02= 0,411, 5 т.е. погрешность равна 41Х, а при 02 /01= 0,02 она превышает 1007.. Таким образом, прямое измерение преобразователем 5 напря" жения обратной последовательности сопровождается значительными погрешностявождается значительными погрешностями и практически незозможно при малых значениях несимметрии.

В устройстве, реализующем способ (фиг. 1), на входы измерительного преобразователя 5 подается разность напряжений трехфазной сети и источника 1 опорных напряжений. При этом вследствие линейности преобразова4О теля I его выходной параметр равен .,о, „„=к,(u,-u„,„) к,и,+к,>,, где U о„- величина опорного напряжения прямой повледователь45 ности источника 1.

Так как начальные фазы напряжений 9< и У равны, то выражение(3) акоп можно записать в виде и «к u U е +ко+к и

j Ч1

5О В 0(х 1 1 10n 2 2 О 0

Для рассмотренного примера измерения напряжения обратной последовательности относительная погрешность определения напряжения при использовании предлагаемого способа равна поступают на входы измерительного преобразователя 5, который в зависимости от назначения выделяет напри- 20 жение прямой, обратной или нулевой последовательностей(могут быть использованы, например, различные фильтры симметричных составляющих).

Выходной параметр преобразователя 2

5(напряжение или код )регистрируется устройством 6.

Векторные диаграммы напряжений показаны на входах блоков 2 — 4 вычитания(фиг. 2а1 и на входе измерительного преобразователя 5 (фиг. 26 ). Значения начальных фаз к11 и „отсчитываются от действительной оси произвольно выбранной прямоугольной системы координат

{фиг. 2). Начальнь1е фазы Ч1 и „ (фиг. 2) условно показаны неравными друг другу (это может наблюдаться, например, в процессе регулировки У1, .

Рассмотрим погрешность определения, например, напряжения обратной последовательности, если измерительный преобразователь 5 подключен непосредственно к входным шинам А, В, С.

Выходной параметр реального измерительного преобразователя 5 в общем случае есть функция от напряжений прямой обратной и нулевой последова" тельностей. Если преобразователь 5 линейный, то его выходной параметр (например, напряжение)равен

U =K u+k 0+k И, ВЫх 1 1 2 2 прямой последовательности трехфазной сети. Выходной параметр измерителя 7(например, напряжение или код)поступает в блок 8 управления источником 1. Выходной сигнал блока

8 регулирует начальную фазу У1 „ опорной системы трехфазных напряжений прямой последовательности, которая снимается с выхода источника 1.

Амплитуда опорного напряжения постоянна и равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети.

Регулировка начальной фазы Ч„ продолжается до равенства с начальной фазой . Затем разности напряжений "Л="Л- Д" "В где К1, К, К в — комплексные коэффициенты передачи соответственно напряжений прямой О, обратной 02 и нулевой Ов последовательностей, Если измерительный првобрамователь 5 предназначен для выделения

2 Еык йв 1 1 10П

1109655 т.е. " "о" =0,1 погрешность оп

Составитель В.Баганов

Редактор И.йулла Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Максимишинец

Заказ б023/29 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 — — +j (Ч

К 0

2о 2 и

К„0„ (0,-0„,„) >>Р к, и

20 2 акоп 20 2 2

Погрешность ) щуменьшается Во сравнению с)" вследствие уменьшения первого слагаемого в формуле(5) . При

10 указанных численных соотношениях и при отклонении напряжения íà +107, равна г„ =0,051, т.е. погрешность и2 =57., а приО /01=0,02, она равна

112. Погрешность равна lOOX npu коэффициенте несимметрии, равном

0,002.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет на порядок расширить рабочий диапазон и в 3-5 раз ловысить точность измерения параметров качества электрической энергии.