Фильтр прямой (обратной) последовательности импульсов

 

ФИЛЬТР ПРЯМОЙ (ОБРАТНОЙ) ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащий первый, второй и третий каналы, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора, и генератор опорного сигнала, отличающийся тем, что., с целью уменьшения частот ной погрешности, каждьй канал содержит первый, второй и третий умножи- . тепи, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам промежуточного сумматора данного канала, к выходу которого подключены последовательно соединенные заграждающий фильтр, фильтр нижних частот и квадратор, выход которого является выходом канала, причем генератор опорного сигнала выполнен -трехфазным, первые входы первого, второго и третьего умножителей всех каналов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства , вторые входы первого умножителя первого канала, третьего умножителя второго канала и второго г умножителя третьего канала соединены с первым выходом генератора опорного сигнала, второй выход.которого соединен с вторьми входами второго умножителя первого канала, первогоумножителя второго канала и третьего умножителя третьего канала, и третий выход соединен с вторыми входами умножителя первого канала, второго умножителя второго канала и первого умножителя третьего канала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

OUUH

РЕСПУБЛИК..SU.„

3{Я) H 02 Н 3/00 3/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3630626/24-21 (22) 25.07.83 (46) 30.10.84. Бюл. М 40 (72) Ю.Я.Лямец, В.М.Шевцов и В.А.Ефремов (71) Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова (53) 621.316(088.8) (56) 1. Федосеев А.М. Релейная защита. электрических систем. М., "Энергия", 1976, -с. 281.

2. Авторское свидетельство СССР

В 896756, кл. Н 03 Н 7/18, Н 02 Н 3/00, 22.06.79 (прототип). (54)(57) ФИЛЬТР ПРЯМОЙ (ОБРАТНОЙ)

: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИИПУЛЬСОВ, содержащий первый, второй и третий каналы, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора, и генератор опорного сигнала, отличающийся тем, что., с целью уменьшения частот ной погрешности, каждый канал содержит первый, второй и третий умножители, выходы которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам промежуточного сумматора данного канала, к выходу которого подключены последовательно соединенные заграждающий фильтр, фильтр ниж- них частот и квадратор, выход которо. го является выходом канала, причем генератор опорного сигнала выполнен

=трехфазным, первые входы первого, второго и третьего умножителей всех каналов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, вторые входы первого умножителя первого канала, третьего умножителя второго канала и второго умножителя третьего канала соединены с первым выходом генератора опорного сигнала, второй выход которого соеди. нен с вторыми входами второго умножителя первого канала, первого умножителя второго канала и третьего умножителя третьего канала„ а третий выход соединен с вторыми входами -умножителя первого канала, второго умножителя второго канала и первого умножителя третьего канала..1121735

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в релейной защите электрических систем.

Известны фильтры прямой (обратной) последовательности импульсов, по- 5 строенные на фазосмещающих цепях, состоящих из резисторов и конденсаторов или дросселей Ц.

Однако этим фильтрам присущи погрешности, обусловленные технологи- 10 ческими, температурными и иными отклонениями параметров элементов фазо" смещающих цепей и зависимостью сдвига фаз от частоты сети.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности является фильтр прямой (обратной) последовательности импульсов, содержащий первый, второй и третий каналы, выходы которых соединены с входами оконечно 20 го сумматора, и генератор опорного сигнала, в котором каждый канал содержит последовательно соединенные широтно-импульсный модулятор, элемент И и делитель частоты, выход ко- 25 торого является выходом канала, причем первые входы широтно-импульсных модуляторов второго и третьего каналов соединены соответственно с первой, второй и третьей фазами входного30 сигнала, а вторые входы подключены к выходу генератора опорного сигнала и входу распределителя импульсов, первый, второй и третий выходы которого подключены к вторым входам эле- 35 ментов И соответственно, в первом, втором и третьем каналах, при этом третьи входы элементов И подключены к выходу генератора высокой частоты, а первый выход распределителя импуль-4О сов через однсвибратор соединен с управляющим входом сумматора (2j .

Однако с изменением частоты сети . величина сигнала на выходе известного устройства изменяется (методическая 45 частотная погрешность).

Цель изобретения . — уменьшение частотной погрешности.

Поставленная цель достигается тем, что в фильтре прямой (обратной) 5О последовательности импульсов, содержащем первый, второй и третий каналы, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами сумматора, и генератор опор- 55 ного сигнала, каждый канал содержит первый, второй и третий умножители, диоды которых подключены соответственно к первому, второму и третьему входам промежуточного сумматора данного канала, к выходу которого подключены последовательно соединенные заграждающий фильтр, фильтр нижних частот и квадратор, выход которого является выходом канала, причем генератор опорного сигнала выполнен трехфазным, первые входы первого, второго и третьего умножителей всех каналов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами устройства, вторые входы первого умножителя первого канала, третьего умножителя второго канала и второго умножителя третьего канала соединены с первым выходом генератора опорного сигнала, второй выход которого соединен с вторыми входами второго умножителя первого канала, первого умножителя второго канала и третьего умножителя третьего канала, а третий выход соединен с вторыми входами третьего умножителя первого канала, второго умножителя второго канала и первого умножителя третьего канала.

На чертеже приведена структурная схема фильтра прямой (обратной) последовательности импульсов.

Устройство содержит первый 1,второй 2 и третий 3 каналы, входы которых соединены с фазами входного сигнала, а выходы подключены соответственно к первому, второму и третьему входам сумматора 4, а также генератор 5 опорного сигнала. Каждый из каналов 1-3 содержит первый, второй и третий умножители 6-8 (9-11, 12-14), причем первые входы первых умножителей б, 9 и 12 соединены с первой фазой, первые входы вторых умножителей

7, 10 и 13 соединены с второй фазой и первые входы третьих умножителей

8 11 и 14) соединены с третьей фазой входного сигнала. Кроме того, каждый из каналов 1-3 содержит промежуточный сумматор 15(16, 17), первый, второй, и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого, второго и третьего умножителей данного канала, а к выходу подключены последовательно соединенные заграждающий фильтр 18(19,20), фильтр нижних частот 21(22, 23) и квадратор 24(25, 26), выход которого является выходом данного канала.

1121735

Вторые входы умножителей 6, 11 и

13 соединены с первым выходом генера тора 5, второй выход которого подключен к вторым входам умножителей 7, 9 и 14, а третий выход подключен к вто- 5 рым входам умножителей 8, 10 и 12.

Аналоговые умножители, квадраторы, сумматоры и частотные фильтры строятся на основе операционных усилителей.

Трехфазный генератор опорного сигнала 10 также может быть выполнен на операционных усилителях. В отдельных случаях, когда определению подлежат симметричные составляющие токов, а линейные напряжения сети практически 15 симметричны, последние могут выполнять функцию опорного сигнала. Тогда необходимость в отдельном генераторе

-отпадает. Простое переключение фаз

В и С генератора 5 преобразует фильтр 20 прямой последовательности импульсов

I в фильтр обратной последовательности импульсов. Необходимо, чтобы сигналы трех фаз генератора 5 быпи смещены г один относительно другого на 2 в /3. 25

Его частота особой роли не играет, поэтояу она может не быть стабильной. Наилучшая форма сигнала — синусоидальная, хотя это.- условие не обязательно желательно, чтобы вход- 30 ной сигнал, x(t) и опорный f(t) не содержали одинаковых гармоник.

Фильтр прямой последовательности импульсов работает следующим образом.

Умножители 6-8 канала 1 формируют сигналы () = (с) (с), б =А,В,С.

Если Qc — угловая частота сети, а (дг — генератора 5, то в сигналах 40 у (t) особо подчеркнуты колебания разностной Сд=4) -(,)г и суммарной += Ис< >г частот.Полоса затухания заграждающих фильтров 18-20 выбрана из расчета нвдеж- 45 ного подавления колебания- суммарной частоты <д при всех возможных ее отклонениях. Фильтр 21 нижних частот устраняет колебания, обусловленные разными гармониками, содержащимися, возможно, в сигналах х (С) и fg(t)

Предположим, что входные величины содержат все три последовательности основной частоты: х ()=хр),siQ(G) t+kg)+x в1п(ц t+ 55

+Py)+>mo sin(>c t+j ) oL p =44+2 /3, с =с а+2 и/3 P s = 4+2 «/3, Р, =114-г"/3, а сигналы генератора 5 синусоидальны

f< (t) =в2-п(Я,с+ ) (8 =г д 2 "/3, Мс =Чд+2н/3.

В этом случае

g A($j = — х „с09(сд Оьд-(p,p 1 -x,co 5 (2 4+

1г

yet,4+F4)+ х С05(СдЛ i(4 (41-Хд 2СО5 +

Р41$4l+Х осо5 (д t

1 9(t,) =2(Х д С05(Я t >< д-MA)-x „coo (И+<

wg4igA- 17 f3) w X со (ь - (4-(гд 4 З -Хп,2С05(Я+1+Рд. (д)+ ХпзоСС5(4>Я+ - 4+ л 3)-х „соб(ы+Ф, Я (д -2 )з)1 ц ф - — (хщ сОБ(ыЛ Йд Qg) кщ с05(с 3+ +

+ g4+ () д + 4 (! 3)+ Х г со5 (4)t+ р ä Q 4 4 9 f3 )-Х„, co5(45/t Ô P44$4)+ Х„, СО5(ЯЛ <3| 424

- 2 > / 3) - Х,ъ, С о 5 (4)+ k + д 2 7 Ъ Я, В сумматоре 15 взаимно гасятся ко лебания прямой последовательности суммарной частоты, обратной последовательности разностной частоты и нулевой последовательности обеих частот. Остаются колебания прямой после довательности суммарной частоты: уд(t)+y (t)+yc(t)=- х„, сов(и t+

3г

+а(4 QA) х сов(Г,2 t+PA+QA)

Заграждающий фильтр 18 ослаб1ляет колебание обратной последовательности частоты 4) до пренебрежимс малого уровня ° Если в величинах " хО(t) или (с) присутствуют еще и высшие гармоники, то на выходе умножителей 6-8 и сумматора 15 возникают колебания более высокого порядка, чем ы . Они проходят через заграждающий фильтр 18, однако подавляются фильтром 21 нижних частот.

Таким образом, на вход квадратора 24 поступает только сигнал прямой последовательности разностной частоты

U (t)=-х cos(01 С+ (д-су).

2 1 I

Каналы 2 и 3 отличаются от канала только значением угла (д . Поэтому в канале 2

U (t)=-х cos(@t+g -Q + — )

3 2Я

4 Р а в канале 3

I0 3 2м

U (с)=2хщ сов(бд t+al4-Cp — — ) °

2 "1 " д 3

1121735

)у1ИИПИ Заказ 7992/41 Тираж 613 Подщисное

Фидиад НПП Ъвтеит", г,Ужгород, уд.Проектная, 4

После преобразования сигналов

U(t) в квадраторах и сложения в сумматоре 4 образуется постоянный выход ной сигнал

z(g) (У ()) 2+ ()) à+jg ()) й

9 х 2

4 щ1 Э уровень которого определяется только амплитудой составляющей прямой после довательности, т.е. исключается зависимость его от частоты.

Предлагаемый фильтр симметричных составляющих не-нуждается в фазосмещающих цепях и не предполагает из мерения отрезков времени. В связи с

5 этим он обеспечивает столь малую частотную погрешность измерения прямой или обратной последовательности, сколь велико затухание колебания сум: марной частоты в заграждающем фильт10 ре. Повышая подавляющие свойства заграждающего фильтра, можно снизить частотную погрешность до любого заданного значения.