Устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной сети

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, подключенный через переключатель к информационному входу блока выделения ортогональных составляющих, содержащего первый ключ, вход которого является информационным входом блока вьщеления ортогональных составляющих, а выход подключен к периому входу преобразователя код - напряжение, выход которого подключен к первому входу второго ключа, выход JcoToporo связан с входом блока усреднения, при этом четьгре входа масштабного преобразователя подключены соответственно к фазам сети, причем первый вход масщтабного преобразователя через умножитель частоты связан с входом синхронизации блока управления, первый вькод которого подключен к первому входу блока индикации, второй выход через пульт управления подключен к первому входу сумматора-, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства , первый вход которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства , четвертый и пятый выходы блока управления подключены к первому и второму входам второго запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему второго запоминающего устройства , вькод которого связан с вторым входом преобразователя код напряжение , третий вход которого связан с шестым выходом блока управления , седьмой выход последнего связан с управляющим входом первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены три преобразователя код - напряжение, блок определения приращения и блок пороговых элементов, выход которого подключен к выходу блока усреднения, а выход связан с первым входом блока опреде4; ел ления приращений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому и со девятом выходам блока управления соответственно, при этом выход блока о определения приращений связан с перСП вым входом сумматора, выход второго запоминающего устройства подключен к первым входам первого и второго преобразователей код-напряжение соответственно , вторые входы упомянутых преобразователей также соответственно подключенены к десятому и одиннадцатому выходам блока управления, тринадцатый выход которого связан с первым входом третьего преобразователя код-напряжение, а второй и тре

сОюэ сОветских сОциАлистических

РЕСПУБЛИК

4(з1) G 01 R 29/ 16 госудм ственный комитет СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3585632/24 — 21 (22) 27.04.83 (46) 15.03.85. Бюл. № 10 (72) В.В. Брайко, В.Е. Ефремов, О.Л. Карасинский и С.Г. Таранов (7i) Институт электродинамики

АН Украинской ССР (53) 621.317.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 992288225555, кл. G 01 R 29/16, опублик.

2. Авторское свидетельство СССР №1013875, кл. С 01 R 29/16, опублик. 1983. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХфАЗНОЙ

СЕТИ, содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, подключенный через переключатель к информационному входу блока вьделения ортогональных составляющих, содержащего первый ключ, вход которого является информационным входом блока вьделения ортогональных составляющих, а выход подключен к первому входу преобразователя код — напряжение, выход которого подключен к первому входу второго ключа, выход которого связан с входом блока усреднения, при этом четыре входа масштабного преобразователя подключены соответственно к фазам сети, причем первый вход масштабного преобразователя через умножитель частоты связан с входом синхронизации блока управления, первый выход которого подключен к первому входу блока индикации, второй выход через пульт управления подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройст„„SU„„1145305 ва, первый вход которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к первому и второму входам второго запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему входу второго запоминающего устройства, вйход которого связан с вторым входом преобразователя код— напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим входом первого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены три преобразователя код — напряжение, блок определения приращения и блок пороговых элементов, выход которого подключен к выходу блока усреднения, а выход связан с первым входом блока определения приращений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому и девятому выходам блока управления соответственно, при этом выход блока определения приращений связан с первым входом сумматора, выход второго запоминающего устройства подключен к первым входам первого и второго преобразователей код-напряжение соответственно, вторые входы упомянутых преобразователей также соответственно подключенены к десятому и одиннад. цатому выходам блока управления, тринадцатый выход которого связан с первым входом третьего преобразователя код-напряжение, а второй и тре1f45305 тий его входы связаны с выходом сумматора и выходом источника опорного напряжения соответственно, выход третьего преобразователя код-напряжение подключен к третьему входу второго преобразователя код-напряжение и

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения симметричных составляющих первой или высшей гармоник напряжений или токов 5 трехфазной сети.

Известно устройство для измерений симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, которое содержит каскадно подключенные к входным шинам масштабно-суммирующий преобразователь, переключатель, ключи, пре-. образователь код — напряжение, преобразователь напряжение — код, а также умножитель частоты, блок индика- 15 ции, блок формирования констант, сумматор, счетчик, регистр, вычислительное устройство, логические схемы $1).

Недостатком этого устройства яв- 20 ляется низкая точность, которая обусловлена погрешностями ключей и преобразователя код — напряжение.

Известно также устройство для измерения симметрических составляющих трехфазной сети, содержащее .масштабно-суммирующий преобразователь, подключенный через переключатель к информационному входу блока выделения ортогональных составляющих, со- 39 держащему первый ключ, вход которого является информационным входом блока выделения ортогональных составляющих а выход подключен к первому входу преобразователя код-напряжения, выход которого связан с входом блока усреднения, при этом четыре входа масштабно-суммирующего преобраэова" теля подключены соответственно к фазам сети, причем первый вход масштаб-4п но-суммирующего преобразователя через умножитель частоты связан с входом синхронизации блока управлеи к первому выходу первого преобразователя код-напряжение, второй выход последнего подключен к пятому входу масштабно-суммирующего преобразователя,шестой вход которого подключен к выходу второго преобразователя.

2 ния, первый выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первый вход которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему входу второго запоминающего устройства, выход которого связан с вторым входом преобразователя код — напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим входом первого ключа Р23.

Недостатком известного устройства является низкая точность, которая обусловлена погрешностями блока выделения ортогональных составляющих и погрешностями аналогового регистрирующего устройства.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения симметричных составляющих трехфазной сети; содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, подключенный через переключатель к информационному входу блока выделения ортогональньцс составляющих, содержащего первьй ключ, вход которого является информационным, входом блока выделения ортогональных составляющих, а выход подключен к первому входу преобразователя код— напряжение, выход которого. подключен к первому входу второго ключа, выход которого связан с входом блока усреднения, при этом четыре входа масштабно-суммирующего преобразователя подключены соответственно к фазам сети, 3 114530 причем первый вход масштабно-суммирующего преобразователя через умножитель частоты связан с входом синхро. .ниэации блока управления, первый вьг; ход которого подключен к первому входу блока индикации, второй выход через пульт управления подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первыйвход 1ð которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к первому и второму входам второго запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему входу второго sanoминающего устройства, выход которого связан с вторым входом преобразователя код — напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим 25. входом первого ключа, дополнительно введены три преобразователя код— напряжение, блок определения приращения и блок пороговых элементов, вход которого подключен к выходу блока усреднения, а выход связан с первым входом блока определения приращений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому и девятому выходам блока управления соответствен- З но, при этом выход блока определения приращений связан с первым входом сумматора, выход второго sanoминающего устройства подключен к пер. вым входам первого и второго преоб- 4р раэователей код — напряжение соответственно, вторые входы упомянутых преобразователей также соответственно подключены к десятому и одиннадцатому выходам блока управления, три"4 надцатый выход которого связан с первым входом третьего преобразователя код — напряжение, а второй и третий его входы связаны с выходом сумматора, и выходом источника опорного напряжения соответственно, выход третьего преобразователя код — напряжение подключен к третье-. му входу второго преобразователя коднапряжение и к первому выходу первого преобразователя код - иапряжение, второй выход последнего подключен к пятому входу масштабно5 4 суммирующего преобразователя, шестой вход которого подключен к выходу второго преобразователя.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения симметричных составляющих трехфаэной сети.

К входным шинам А, В, С каскадно подключены масштабно-суммирующий преобразователь 1, переключатель 2, блок 3 выделения ортогональных составляющих, в который входят ключи

4 и 5, преобразователь 6 код — напряжение, блок 7 усреднения, а также блок 8 пороговых элементов и блок 9 определения приращений. Выходы пульта 10 управления и блока 9 объединены и подключены к nepaorsy входу сумматора 11, второй вход которого сое- динен с выходом запоминающего устройства 12. Выход сумматора 11 соединен с входами запоминающего устройства 12, блока 13 индикации, преобразователя 14 код-напряжение и постоянного запоминающего устройства 15, выход которого присоединен к входам преобразователя 16 и 17 код-напряжение и к выходам блока 3, а именно к входам преобразователя 6. Вход преобразователя 14 подключен к блоку опорного напряжения 20, а выход преобразователя 14 через преобразователи 16 и 17 связан с дополнительными входами масштабно-суммирующего преобразователя 1. Входная шина А через умножитель частоты 18 подключена к входу синхронизации блока 19 управления, выходы которого связаны с управляющими входами преобразователя 14, 16 и 17 постоянногЬ запоминающего устройства 15, запоминающего устройства 12, блока индикации

13, пульта 10 управления, блока 9 определения приращения и блока 3 выделения ортогональных составляющих.

Нринцип действия устройства saключается в следующем.

При помощи преобразователей 14, 16 и 17 создается система опорных квадратуриых напряжений 0, 0" с управляемой начальной фазой 9, и амплитудой А . Эта система напряжений в масштабно-суммирующем преобразователе 1 суммируется с исходной системой трехфазкых напряжений 0А,U<,Ug. При помощи блока 3 выделения ортогональных составлЯюЩих опРеДелЯютсЯ велкчины baз1, 1145305 и ьЬ, соответствующие косинусной и сииусной составляющим разности измеряемого напряжения симметрич—

4 ной последовательности U „и опорного напряжения U знак величины аа<1, и db < используется для управления изменением начальной фазы М„ и амплитуды А системы опорных напряжений. Когда устройство находит ся в установившемся режиме, начальI ная фаза и амплитуда напряжения П соответствуют начальной фазе и амплитуде измеряемого напряжения U

С входных шин на входы преобразователя I поступают напряжения U<

U,,U а с выходов преобразователей

16 и 17 — напряжения U, U соответственно. Эти напряжения в преобразователе 1 суммируются с определе ными весовыми коэффициентами, Выходные напряжения преобразователя

1 равны: водится на второй вход сумматора 11.

Коды q4 и К суммируются в сумматоре

11, а пх сумма выводится на выход сумматора 1 I и заносится в ту же ячей5 ячейку устройства 12. Одновременно этот код поступает на адресные шины постоянного запоминающего устройства 15, с выхода которого можно снимать коды sin — q cos q

2)l 2Т

М 25 Р1 4 П

10 -sin — 27 Ч ; -соя Л Ч в зависимости от сочетания сигналов на управляющих входах устройства 15, которые связаны с блоком 19.

После и-го импульса умножителя частоты 18 код q равен

Il н- где с1, — исходное значение кода 9 в момент начала периода напряжения.

Выходные коды устройства 15 заносятся в преобразователи 16 и 17, а в блоке 3 — в преобразователь 6. При этом в преобразователь 16 заносятся

25 коды sin †" q в преобразователь

2н

М

17 — коды cos 2< q,a в преобразователь 6 при n = О, 4, 8,..., N-4— код я и 1 q npu n = 1,5, 9>

Гз

= — (U з 6

ГЗ

U = — (U

6 с и

) — — U с 2 Оэ

s — U ) — — U

В 2 0

При помощи переключателя 2 выбирается режим работы устройства: измерение нулевой, прямой или обратной последовательности, при этом на 35

/ входы блока 3 выделения ортогональ,ных составляющих, а именно на входы ключей 4, подаются напряжения прямой последовательности; U2 и Ц4 при изменении напряжения обратной 40 последовательности; U и 0 при измерении напряжения нулевой последовательности.

Выходные импульсы умножителя частоты 18 поступают на вход синхро- 4> низации блока 19 управления. После каждого и-го импульса умножителя частоты и = 0,1..., N-1 блок 19 вырабатывает сигнал на управляющий вход пульта 10. При этом с выхода пульта IO считывается код К номера измеряемой гармоники, который посту-. пает на первый вход сумматора 11.

Одновременно блок 19 формирует адрес ячейки устройства 12, в котб- 55 рой хранится код qh соответствующий текущему значению угла сдвига фазы опорных сигналов. Этот код вы-.

= — (ц „+ц +и,) U„, 1 3

U = — (П вЂ” — U -— - U) 1 1 1 1

2=3 д 2 62С 2 0

q = mod (nK + q,) (2) N-3 — код — cos 2" q npu

n = 2, 6, 10, ..., N-2 — код !

cos 2 q,при и = 3, 7, 11,...,И вЂ” 1 г код sin — q . Занесение кодов в

ы преобразователи 16, 17 и 6 и управление устройством 15 осуществляется сигналами на соответствующих выходах блока 19, подключенных к этим узлам.

Блок 3 выделения ортогональных составляющих из напряжении U, U формирует на входах напряжения

ЬЬ = Ъ вЂ” аз, лаз = as„+ Ь "1,(3) где b,bs - синусные, а .,, а", — косинугяые ортогональные составляющие ! И напряжении U, Ц соответственно.

Выделение составляющих Ъ „, Ь"„,.

I (И а „, а > осуществляется путем интегрирования за период произведений напряжений Us, Пз и опорных сигналов, которые в виде кодов sin—

Ж

2= пь

cos " о „ поступают на входы блока н

3. При этом умножение реализуется при помощи преобразователя 6 код— напряжение, а интегрирование — блоком усреднения 7, и при помощи ключей 4 и 5 осуществляется разде-, ление во времени выполнения операций

1145305 умножения в преобразователе 6. Синхронизация работы блока 3 осуществляется блоком 19 путем подачи на управляющие входы ключей 4 и 5 сигналов.

При помощи блока 8 пороговых элементов определяется полярность напря. жения ь Ь и л а з В конце пери ода. Выходные сигналы блока 8 посту10 пают в блок 9 определения приращений, который формирует коды +1 или

-1 в зависимости от того, отрицатель. ная или положительная полярность напряжения Ь их и а . В конце пери—.-4 5 ода блок 19 формирует сигналы, кото-1 рые поступают на управляющие входы блока 9 и запоминающего устройства

12. При этом на первый вход сумматора 11 из блока 9 поступают коды 20 приращения угла сдвига фазы опорных сигналов д, и амплитуды опорных сигналов ьА, которые суммируются с содержимым соответствующих ячеек, в которых хранятся коды qn и А„

25 устройства 12. Одновременно новое значение амплитуды опорных сигналов

А заносится в преобразователь 14 код — напряжение. Затем начинается новый цикл работы устройства.

Укаэанная последовательность взаимодействия между блоками устройства продолжается до тех пор, пока оно не перейдет работать в установившемся режиме, при котором после каждого периода меняется полярность напряжений да и аb „на выходе

5 1с блока 3.

Учитывая, что в каждом шаге величины и а>< и а Ь „изменяются очень мало (на величину кванта), в установившемся режиме даби = О; d bshe = О, что возможно только в том случае, если напряжения К -й гармоники на выходах блока, 3 равны О. Последнее возможно только тогда, когда напряжение

U совпадает по амплитуде и фазе с измеряемой К-й гармоникой $-й последовательности. Результат измерения в виде амплитуды и угла сдвига фазы заносится в блок 13 индикации в момент передачи кодов А и ц „ (при

n = О) с вйхода сумматора 11 в прав образователь 14 или устройство 15, соответственно по сигналу, поступающему на управляющий вход блока 13 из блока 19.

Точность предложенного устройства полностью определяется точностью преобразователей 1, 14, 16 и 17, которая может быть не менее 0,0050,01%. Погрешности других узлов устройства, например блоков 3 и 8, не влияют на результат измерения, так как они используются не для получения измерительной информации, а только как нуль-индикаторы.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет на порядок повысить точность измерения симметричных состав ляющих °

1145305

Составитель Н. Варламов

Техред M.Êóçüìà Корректор Г. Решетник в

Редактор М. Циткина филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 1166/34 Тираж 748. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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