Способ измерения симметричных составляющих напряжений многофазной сети

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения симметричных составлягацих напряжений или токов многофазной сети. Цель изобретения - повышение точности из i& MI ITмерения . Устройство, реализующее способ, содержит преобразователь I числа фаз, первый и второй сумматоры 2, 4 формирования сигнала рассогласования, содержащий селективные фильтры 5,6, выпрямители 7,8, третий сумматор 9, генераторы 10,11 квадратурных сигналов, блок 12 формирования сигналов управления, экстремум-детектор 13, пороговый злемент l4 и блок 15 индикации. Спо соб компенсирует преобразованную в двухфазную исходную многофазнзмо систему напряжений, искусственно сформированную управляющу.ю по амплитуде и углу сдвига фаз квадрату{ ной (Л системы напряжений. В описании дано математическое обоснование и расчет, модулей напряжения.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (!1) б (51) 4 G 0 1 R 29 / 1 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AST0PGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3744489/24-21 (22) 28.05.84 (46) 30.11.85..Бюл.И 44 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) О.Л.Карасинский, Н.А.Руденко и С.Г,Таранов (53) 62!.317.322 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 45!6!8 ° кл G 01 R 29/16ý !974 °

Авторское свидетельство СССР

И 77.1573в кл . G 01 R 29/16э 1980 (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯСИМИЕТРИЧНЫХ СОС— ТАВЛЯН)ЩИХ НАЦРЯЖЕНИЙ МНОГОФАЗНОЙ СЕТИ °

i(57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения снм« метричных составляющих напряжений или токов многофазной сети. Цель изобретения — повышение точности изб Ф а мерения. Устройство, реализующее способ, содержит преобразователь 1 числа фаз, первый и второй суммато- ры 2,3, блок 4 формирования сигнала рассогласования, содержащий селективные фильтры 5,6, выпрямители 7,8 третий сумматор 9, генераторы 10,11 квадратурных сигналов, блок. 12 формирования сигналов управления, экстремум-детектор 13, пороговый элемент 14 и блок 15 индикации. Спо соб компенсирует преобразованную в двухфазную исходную многофазную систему напряжений, искусственно сформированную управляющую по амплиту- Е де и углу сдвига фаэ квадратурной системы напряжений. В описании дано математическое обоснование и расчет, модулей напряжения.2 ил.

1195297

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании устройств для измерения симметричных составляющих напряжений или токов многофаэной, в частном случае трехфазной, сети.

Цель изобретения — повыпение точности измерения симметричных составляющих напряжений многофазной сети путем компенсации преобразованной в двухфазную исходной многофазной системы напряжений искусственно сформированной усправляемой по амплитуде и углу сдвига фаз квадратурной системы напряжений.

На фиг.l представлена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа измерения; на фиг.2 - векторная диаграмма . входных фазных напряжений О,, 0 ...

„Л„,ш- фазной сети и полученная из нее двухфазная система напряжений о (i, 0з

Устройство, реализующее способ (фиг.l) содержит преобразователь 1 числа фаз, первый и второй сумматоры 2 и 3, блок 4 формирования сигнала рассогласования, в состав которого входят селективные фильтры

5 и 6, выпрямители 7 и 8 и третий сумматор 9. Устройство содержит также управляемые генераторы 10 и 11 квадратурных сигналов, блок 12 формирования сигналов управления, экстремум-детектор 13, пороговый элемент 14 и блок 15 индикации.

Входные шины через преобразователь 1 числа фаз соединены с первыми входами сумматоров 2 и 3, вторые и третьи входы которых подключены к первым и вторым выходам управляемых генераторов 10 и ll квадратурных сигналов соответственно, Выходы сумматоров 2 и 3 через селективные фильтры 5 и 6 и выпрямители 7 и 8 связаны с входами экстремум-детек™ тора 13 и aoyorosoro элемента 14.

Выходы детектора 13 и элемента 14 соединены с входами. блока 12 формирования сигналов управления, выходы которого подключены к входам управления генераторов 10 и 11. Третий и четвертый выходы генератора 10 соединены с первым и вторым информационными входами блока 15 индикации, третий вход управления которого подключен к выходу порогового элемента ll4.

Предлагаемый способ измерений реализуется следующим образом.

Известно, что симметричные составляющие напряжений (ССН) фазной сети

5 определяются выражением (i) 111 p (F 1) еи =Е UFd )

F,1 где (Jб — комплексные значения ССН

1Î о -х последовательностей;

5 = 0,1. ° .. п -l - номер последовательности;

0 - комплексные значения фаэР ных напряжений;

1S 1, 2..., m — номер фазы;

al = ex (j2»(rn) - оператор поворота фазы. — 5(Р -«)

Представим величину а с помощью формулы Эйлера в виде

20 а -coS — (Fw) з — 5(F-1), s(F-1) 27, R«(2) После подстановки (2) в (1 ), получим комплексное значение CCH S -й последовательности (п . 2 1, Я

0" = — 7:0 cog — "9- 1+ — Е UFSin — 6(F-i) . б т, " т т р.i т (.з ) Найдем теперь комлексное значение ССН (e- 5) -й последовательности.

Учтем, что (m-6) И-1) 2í ., Ю (4 ) д = со — 5(F-1)-1 оп — 5(F- 1 так как с = Е = 1.

По аналогии с . (?) имеем (m-s)(F-i) 2ii 2ß i (5) д «с05 6(F-l)-1вп 5(F <) ° "(3 tll

После подстановки (5) в (1 ) получим дг

Ц",=-К, UZCOS — 5(F-1)-j — : (JFSin< («)

F--i Г=1 (e) 45 Обозначим.

1п ° 2л

Ц = —.С. UF coS — 6(F-t) 1 и 2 уп % r2Ail з K. UF 5 0 „ з(Г !)

Р-1

° (° ф

Тогда. напряжения (1 и(1 можно выразить через 05 и (8) 1 ° 1 ®

2 2 (1 - j -— --- U

1195297. %

6 ).-5 )), ))., %.! + ))-5

),9) (1О) a0,=0,+Ч, V с

Ь0 Об 111 1122 д«U +U + )+, д U = - j « + j Lk - j 9, l ))I

50 (1г) jg«(ад (д« д, 55

° ) )) ))г 1) Иэ (8), выразив lJ, «> через «< «„, „, Э имеем: )

Напряжения О, «s получают на выходе преобразователя 1 числа фаз путем суммирования входных фазных напряжений 0,, 0 ... U „с весовыми коэффициентами, определяемыми формулами (7) . . На фиг.2 приведена векторная ди15 аграмма входных фазных напряжений

01, 0, И, 64 U„° 0Ä У 0йъ

1в-фазной сети, которые с помощью преобразователя 1 преобразованы в двухфазную систему напряжений 11,0

Эти напряжения в соответствии с формулами (91 определяются только напряжениями 0 и Ц.з 6-й и (щ -5) -й последовательностей (на фиг.2 они показаны пунктирными .векторами) .

С помощью генераторов 10 и 11 квадратурных сигналов формируют две квадратурные системы напряжений °

° °

ij 02 которые используются для уравновешивания напряжений 0, О . Амплитуду и угол сдвига фазы напряжений этих систем можа изменять путем подачи соответст- . вующих сигналов с выходов блока 12 формирования сигналов управления на входы управления генераторов 35

10 и ll. Выходные напряжения генераторов !О и 11 в сумматорах 2 и 3 пофазно суммируются с напряжениями

6 и «б. Выходные напряжения сумматоров 2 и 3 равны соответственно: 40

9 или с учетом формул (9) В блоке 4 формирования сигнала рассогласования при помощи селектив-. ных фильтров 5 и 6 выделяют, первые гармоники напряжений hU<, д Î которые затем выпрямляют выпрямителями 7 и 8, Полученные постоянные напряжения, соответствующие огибаю цим напряжений ДО и д 0, имеют одинаковую полярность, они суммируются в сумматоре 9. Таким обра зом, выходной сигнал блока 4 Ll) являющийся сигналом рассогласования, представляет собой сумму моду лей выходных напряжений сумматоров

2 и 3. Этот сигнал поступает на входы экстремум-детектора 13 и порогового элемента 14.

Экстремум-детектор 13 определяет знак производной сигнала. Если сигнал LI уменьшается (производР ная отрицательная), то на выходе

)) II детектора 1 3 сигнал логического 0 если сигнал 0 > увеличивается (производная положительная), то на выходе детектора 1 3 сигнал логической

" 1 " . При помощи порогового элемен-: та 1 4 сигнал 0 р сравнивается с сигналом Л . При уменьшении 0 р до ве- . личины меньше Ь элемент l 4 выра11 11 батывае т сигнал ло гическои 1, Ko торый свидетельствует о завершении процесса уравновешивания н апряККееНН Lj, till

Выходной сигнал экстремум-детектора 13 U поступает в блок 12.

Последний поочередно выбирает входы управления генераторов 10 и 11 и выдает на каждый из них управляющее воздействие до тех пор, пока сигнал « на выходе блока 4 уменьшается. ак только этот сигнал начинает увеличиваться, т.е. пройдено его минимальное значение (локальный минимум), экстремум-детектор 13 вырабатывает сигнал логической "1", при этом блок 12 подает управляющее воздействие на следующий вход управ.ления генераторов !О и 11. Описание возможной структурной схемы блока 12 приведено ниже.

Описанный процесс управления генераторами 10 и 11 продолжается до тех пор, пока выходной сигнал блока 4 )) не станет меньше величи1 ны 6 . При этом, учитывая, что Up равно сумме модулей напряженйи ДИ, ° . I и д0, модули напряжений д0 н д0 также не превышают величину д, т.е.

Подставим в неравенства (! 2) формулы 10):

II95297 б рам напряжения О», например амплитуде и углу сдвига фазы или действительной и мнимой составляющим вектора напряжения.

Формула изобретения

»рув-2

ВНИИПИ Заказ 7412/51 Тираж 74 7 Подписное

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

Ф (0 Ф7,)»(0 . ФМ Ч h; -j(U",» Ч,) »1(0, Ч, 1- Ь, Нетрудно доказать, что если выполняются неравенства (IЗ/, то будут выполняться неравенства (0 +Ч, ь, 10 +1 )А.

Действительно, если для двух комплексных чисел М» и Х, выполняются

10 неравенства /2<+2,/zn,/4,— 2,/ Ь, то просуммировав эти неравенства, поЛУЧИМ /22»/=-/(2»»Zz)+(K ) /+ / »+ 2/+

+ /2» 2 z/ «2»» откуда /g,/ < h . Аналогично просумми15 ровав первое неравенство с неравенством l2 z-g» / c Ь, получим /K / -Ь

В том случае, когда 0 <6, пороговый элемент 14 вырабатывает сигнал логической "1", который -поступает в блок 12 и блокирует его, запрещая выдачу сигналов на входы управления генераторов 10 и 11. Выходной сигнал элемента 14 поступает также на вход

25 управления блока 15, разрешая индикацию параметров напряжения II» информация о которых пос»гупает с третьего и четвертого выходов генератора 10 на ийформационные входы блока 15 индикации. Так как при 0 са выполняются неравенства (14j. то с точностью до погрешности и величины 0

»» S и0„, з равны U» н О, . Следовательно, параметры измеряемой симметричной сос 1 авляющеи 0 б с точностью до Величи 35 ны 6 равны соответствующим параметСпособ измерения симметричных составляющих напряжений многофазной сети, в котором многофазную систему напряжений преобразуют в двухфазную путем суммирования входных фазных напряжений с определенными весовыми коэффициентами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, сравнивают двухфазную систему напряжений с эталонной двухфазной системой напряжения, которую получают путем суммирования двух управляемых по амплитуде и углу сдвига фазы квадратурных систем напряжений, из полученных в результате сравнения двух разностных сигналою выделяют огибающие измеряемых гармоник, суммируют их и получают сигнал рассогласования, который сравнивают с опорным сигналом, а управление квадратурными системами напряжений осуществляют уменьшением сигнала рассогласования, при этом отсчет измеряемой симметричной составляющей осуществляют путем регистрации соответствующих параметров квадратурных систем напряжений после того, как сигнал рассогласования станет меньше опорного сигнала.