Измеритель параметров качества электроэнергии трехфазной сети

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий блоки умножения, сумматоры и индикаторы, отличающийся тем,что, с целью повьшения, точности и быстродействия , в него введены запоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вычитающее устройства , преобразователь напряжение-код и блок управления, при этом входные шины соединены через коммутатор с входом преобразователя напряжение-код, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков умножения,вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами первого запоминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножения подключены к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к входам второго запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего запоминающего устройства, выход третьего блока умножения соединен,с первым входом третьего сумматора, (Л выход которого через последовательно соединенные квадратор, четвертый сумматор и корнеизвлекакнцее устройство соединен с входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которых через вычитающее устройство соединены с третьим регистрирующим устройством, одна из О5 входных шин через умножитель частоты 4 соединена с управляющими входами преобразователя напряжение-код и 05 блока управления, выходы которого подключены к соответствующим управо:) лякнцим входа всех блоков устройства .

С0103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) C 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (21) 2721451/18-21 (22) 21.02.79 (46) 30.06.85. Бюл. Р 24 (72) А.К. Шидловский, Н.И. Невмержицкий, С.Г. Таранов, И. Н. Гринберг, В.В. Брайко, О.Л. Карасинский, P.Á. Хусид, А.М. Цыганок и В.А. Ящук (53) 621.317.7 (088..8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 377705, кл. G01 R 29/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 375592, кл. G 01 R 29/16, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2607253, 1978. (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ

СЕТИ, содержащий блоки умножения,, сумматоры и индикаторы, о т л ич а ю шийся тем,что, с целью повышения. точности и быстродействия, в него введены запоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вйчитающее устройства, преобразователь напряжение-код и блок управления, при этом входные шины соединены через коммутатор с входом преобразователя напряжение-код, выход которо;„,SU„„ 4616 А го подключен к первым входам первого и второго блоков умножения,вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами первого sanoминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножения подключены к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к входам второго запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего запоминающего устройства, выход третьего блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого через последовательно соединенные квадратор, четвертый сумматор и корнеизвлекающее устройство соединен с входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которых через вычитающее устройство соединены с третьим регистрирующим устройством, одна из входных шин через умножитель частоты соединена с управляющими входами преобразователя напряжение-код и блока управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входай всех блоков устройства.

11646)6

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, а 5 также при построении информационно-измерительных систем для контроля параметров качества электроэнергии.

Известно устройство для измерения несимметрии режима многофаз. ной цепи, основанное на симметричном умножении числа фаз сети, выпрямлении полученного многофазного напряжения и определении по огибающей выпрямленного напряжения обратной последовательности напряжения 11 g. Недостатки данного устройства — применение громоздких и сложных в изготовлении многофазных трансформаторов, необходимость подбора диодов по идентичным вольтамперным характеристикам, а также необходимость применения селективного фильтра настроенного на вторую гармонику, что существенно снижает точность определения напряжения обратной последовательности.

Известно также устройство для измерения амплитудно-фазовой не- 30 симметрии трехфазной системы напряжений, содержащее генератор модулирующих напряжений, три одинаковых кольцевых модулятора„ входы которых присосдинены к фазовым проводам 3S трехфазной системы и генератору модулирующих напряжений, и индикатор.

Недостатками указанного устройства является трудность получения щ трехфазной системы модулирующих напряжений, имеющих постоянный фазовый сдвиг равный 2Т /3, наличие двух перестраиваеМых фазоспвигающих цепей, что затрудняет настройку устройства по максимальному показанию индикатора, а также изменение характера несимметрии трехфазной системЫ напряжений, вызывающее расстройку фазосдвигающих цепей,а следовательно, и дополнительную погрешность.

Наиболее близок к предлагаемому по техничЕской сущности измеритель параметров качества электроэнергии у трехфазной сети, содержащий блоки умножения, сумматоры и индикаторы (.3 J.

Однако известное устройство характеризуется сравнительно низкой точностью, обусловленной наличием аналоговых блоков умножения, и низким быстродействием, связанным с возникновением переходных процес,сов при изменении параметров входных напряжений (амплитуда, фаза, частота). Кроме того, выходной параметр имеет вид ортогональных составляющих напряжений, что обусловливает необходимость дополнительных вычислений для определения амплитуды и фазы напряжений нулевой, прямой и обратной последовательностей напряжений трехфазной сети.

Цель изобретения †. повышение точности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель параметров ка чества электроэнергии трехфазной сети, содержащий блоки умножения, сумматоры и индикаторы, введены запоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вычитающее устройства, преобразователь напря жение-код и блок управления, при этом входные шины соединены через коммутатор с входом преобразователя напряжение-код, выход которого

".подключен к первым входам первого и второго блоков умножения, вторые входы которых соединены с первым и

BTopbIM выходами первого запоминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножения подключены к .первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к входам второго запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом третьего блока умно жения, второй вход которого подключен к выходу третьего запоминающего устройства, выход третьего блока умножения соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого через последовательно соединенные квадратор, четвертый сумматор и кор неизвлекающее устройство соединен с входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которых через вычитающее устройство соедине ны с третьим регистрирующим устройством, одна из входных шин через умножитель частоты соединена с упра

3 11646 ляющими входами преобразователя напряжение-код и блока управления,выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам всех блоков устройства. 5

На чертеже представлена блок-схема измерителя параметров качества электроэнергии трехфаной сети.

Входные шины А, В и С через коммутатор 1 соединены с входом преобра- 1О зователя 2 напряжение-код (ПНК).

Выходы преобразователя 2 подключены к первым входам блоков 3 и 4 умножения, вторые входы которых присоединены к выходам первого запоминающего 15 устройства (ЗУ) 5. Выходы блоков 3 и 4 умножения через первый 6 и второй 7 сумматоры подключены к второму запоминающему устройству 8. Выходы ЗУ 8 соединены с пер- 20 выми входами третьего блока 9 умножения, вторые входы которого подключены к, выходам третьего запоминающего устройства 10. Выходы блока

9 умножения через третий сумматор

11, квадратор 12, четвертый сумматор 13 и корнеизвлекающее устройство 14 соединены с регистрирующими устройствами 15-17, причем регистрирующее устройство 15 соединено с 30 выходом корнеизвлекающего устройства 14 через вычитающее устройство 18, на управляющих входах которого установлен .код номинального значения напряжения. Входная шина A через умножитель частоты 19 соединена с управляющими входами преобразовагеля

2 и блока 20 управления (БУ).

Одна из возможных структур блока 20 управления изображена на чер- 40 теже. Входная шина "Пуск" подключена к входу установки в "1" триггера 21, выход которого соединен логическим элементом И 22, второй вход которой подключен к выходу умножителя 19 4s частоты, и входом формирователя 23 импульса установки в "0" сумматоров

6 и 7. Выход логического элемента И 22 подключен к счетному входу счетчика 24. Выходы счетчика 24 50 через дешифратор 25 соединены с управляющими входами ЗУ 5. Выход переполнения счетчика 24 подключен к счетному входу счетчика 26, второму входу формирователя 23 и входу син- 55 хрониэации дешифратора 27. Выходы счетчика 25 через дешифратор 27 подсоединены к управляющим входам

16 4 коммутатора 1 и входам синхронизации ввода в ЗУ Я. Выход переполнения счетчика 26 соединен с входом установки в "0" триггера 21 и входом установки в "1" триггера 28.

Выход триггера 28 подключен к входу заторможенного мультивибратора 29, вход которого присоединен к счетному входу счетчика 30 к синхронизирующему входу логического элемента 31. Выходы счетчика 30 соединены с управляющими входами логического элемента 31, а его выход переполнения — с входом установки в

"О" триггера 28. Выходы логического элемента 31 соединены с управляющими входами блоков 8-17.

Рассмотрим работу измерителя параметров качества электрической энергии трехфазной сети.

В исхоДном состоянии триггеры

21 и 28, счетчики 24, 26 и 30 находятся в состоянии "0",а мультивибратор .29 заторможен, так как на его управляющем входе "0".

Период сети делится на и равных частей в умножителе 19 частоты,при этом в момент времени

Т

1 и где Т вЂ” период сети;

n — коэффициент умножения умножителя 19 частоты, на выходе умножителя частоты 19 формируется импульс, который запускает ПНК 2, и поступает на управляющий вход БУ 20.

После подачи сигнала "Пуск" на вход БУ 20 (на вход установки в "1" триггера 21) триггер 21 устанавливается в состояние "1", при этом перепад напряжений на выходе триггера 21 запускает формирователь 23, на выходе которого формируется импульс, устанавливающий сумматоры 6 и 7 в нулевое состояние, а также открывается логический элемент И 22

Импульсы с выхода умножителя. 19 частоты через логический элемент И

22 поступают на счетный вход счетчика 24 и входы синхронизации работы блоков 3,4,6 и 7. Каждое состояние счетчика 24 дешифрируется в дешифраторе 25, при этом на одном из выходов дешифратора 25 присутствует сигнал "1", который выбирает нужные константы из ЗУ 5:

i-му состоянию счетчика 24 соответ1164616

30 и (7„1 у — 1! Sin — i

A(n I

la 1

45 и „=Z. U (" 1) сов " 1

50 которые заносятся в первую и вторую ячейки ЗУ 8, а счетчик 26 из11 11 11 11 меняет свое состояние из 0 в 1

После 2п- г о импульса на выходах сумматоров 6 и 7 присутствуют коды

С.— (Tx Л . 27 ., с =. U — З1и — i

2J ствует выбор константы sin — i кои торая поступает на входы блока 3 ум2Т ножения, и константы соя — 1, которая поступает на. входи блока 4 умножения.

Счетчик 24 имеет и устойчивых состояний, поэтому после и-го импульса на входе, на его выходе формируется импульс переполнения, который запускает формирователь 23, сигнал с выхода которого сбрасывает сумматоры 6 и 7 в состояние "0" и прибавляет единицу к содержимому счетчика 26. Счетчик 26 имеет три устойчивых состояния: 0;1;2. Так как выходы счетчика 26 через дешифратор 27 присоединены к управляющим входам коммутатора 1 и ЗУ 8, то состоянию "0" счетчика 26 соответствует подключение фазы А через коммутатор

1 к входу преобразователя 2 и занесение в первую и вторую ячейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напряжения U<, состоянию "1" счетчика 26 — подключе1 ние фазы В через коммутатор 1 к входу преобразователя 2 и занесение в третью и четвертую ячейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напряжения ПВ;состояние

"2" счетчика 26 — подключение фазы

"С" через коммутатор 1 к входу преобразователя 2 и занесение в пятую

35 и шестую ячейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напряжения U

После n-ro импульса с выхода умножителя частоты 19, который про40 шел через логический элемент И 22, на выходах сумматоров 6 и 7 имеются коды и и ) которые заносятся в третью и четвертую ячейки ЗУ 8, а счетчик 26 принимает состояние "2".

После Зп-го импульса на выходах сумматоров 6 и 7 будут коды и

Х /I Ф ) и с 1,и

1=1 которые заносятся в пятую и шестую ячейки ЗУ 8.

После переполнения счетчика 26, импульс с его выхода устанавливает триггер 21 в состояние "0", а триггер 28 — в состояние "1". Соответственно заканчивается работа блоков

21-27 и начинают работать блоки 2831, при этом заторможенный мультивибратор 29 начинает генерировать импульсы.. Импульсы с выхода мультивибратора 29 поступают на счетный вход счетчика 30 и синхронизирующий вход логической схемы 31. Импульс переполнения счетчика 30 устанавливает триггер 28 в состояние "0", при этом цикл работы устройства заканчивается.

Величины с„, с и с можно интерпретировать как синусные составляющие, а bA, ЬВ, bc — как косинусные составляющие первой гармоники напряжений UA (t) xg Us(t) трехфазной сети.

Порядок выбора констант из ЗУ 10 и кодов из ЗУ 8 определяется состоянием логического элемента 31, который строится таким образом, чтобы на сумматоре 11 последовательно во времени получали коды б с = -c. --с — с ---Ь + — Ьс, + 3" 6В6с6 86 с

1 1 1 A A ь = -ь --ь — ь + — с b

+ 3 A б Гз с = -с — с --с+ — Ъ вЂ” -Ь

3А6 s6с6 В 6 с1 и Г3

Ь = -Ь вЂ” Ь --Ь + — с + — с 1

3А 6 В6С6 s6

3 В 3 с b -bA+ be+ Üc, 7 1 где с+, b+, с», Ь, с и Ь - орто- гональные составляющие, соответ ственно синусные и косинусные, напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Например, при определении отклонения напряжения трехфазной сети с формируются импульсы, которые устанавливают в "0" сумматоры 11 и 13, на выходах БУ 20 .формируются управляющие сигналы, которые последовательно выводят коды с, с, с b u

В

Ь из ЗУ. 8, а также сигналы, которые выводят константы +1/3, -1/б, -1/6, -6/6, + 1/3/б из ЗУ 10. Эти коды попарно умножаются в блоке 9 умно жения, а произведения суммируются в сумматоре 11. После получения кода с+ в сумматоре 11 он поступает на входы.квадратора 12 и го сигналам с соответствующих выходов блока БУ

20 возводится в квадрат и заносится в сумматор 13. Затем на одном из выходов блока 20 управления формируются импульс, который устанавливает в "0" сумматор 11, и управляющие сигналы, которые последовательно выводят код bA, b„b,. cсиз ЗУ 8, а на других выходах БУ 20 — сигналы, которые выводят константы +1/3, -1/6, -1/6, +1(3/6, - 1ГЗ/6 из Зу 10; эти коды также попарно умножаются в блоке умножения 9, а произведения суммируются в сумматоре 11. После того, как в сумматоре 11 получится код b+, он поступает на вход квадратора 12 и по сигналу с БУ 20 воз водится в квадрат и заносится в сумматор 13, после чего по сигналу с соответствующего выхода БУ 20 код из сумматора 13 поступает в корнеиэвлекающее устройство 14.

164616

Таким образом, на выходе корнеизвлекающего устройства будет код

Этот код поступает на входы вычитающего устройства 18, на вторые входй которого подается код (U„, 3 номинального значения напряжения.

Выходной код блока 18

1О U =U+ -о„ фиксируется в регистрирующем устройстве 15 по сигналу с выхода БУ 20

Аналогично происходят определение несимметрии трехфазного напряжения, которое определяется по форму,ле

"Сссссс= %с сЬ

20 и смещение нейтрали, которое определяется по формуле

2 2 слл нЕйтрали со+Ь

Несимметрия напряжения фиксируется в регистрирующем устройстве 16, БУ, а смещение нейтрали — в регистрирующем устройстве 17 по сигналам с соответствующих выходов БУ 20.

Таким образам, измеритель параметров качества электроэнергии трех фазной сети повышает точность измерения симметричных составляющих 1

35 напряжения трехфаз ной сети в 35 раз, что при совместной работе с устройствами автоматики предназначенными для управления исполнительными устройствами в энерго40 .системах, обеспечивает выработку управляющих воздействий за минимальное время.

1164616

Составитель В. Ваганов

Техред М.Кузьма Корректор Л. Бескид

Редактор Л. Пчелинская.

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4181/41

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