Фильтр симметричных составляющих

 

Изобретение может быть использовано для измерения симметричных составляющих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей в трехфазных электрических сетях, в частности, при построении измерительных органов устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики. Фильтр симметричных составляющих (СС) содержит блок 1 измерительных преобразователей, блок 2 подавления нулевой последовательности, блок 3 преобразования частоты сети в напряжение , фазовращатель 4, содержащий сумматоры 6, 7, 12, перемножителн 8, 10, интеграторы 9, 11, частотный фильтр 5, включающий сумматоры 13, 14, перемножители 15, 17 и интеграторы 16, 18. Фильтр СС не имеет частотной погрешности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 511 4 С 01 R 29/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ н двтоесном свидетельству (21) 4122259/24-21 (22) 23.09.86 (46) 23.07.88. Бюл. М 27 (72) Г. Е. Иванов, А, Н. Хрипков, А. С. Дордий и В. В. Михайлов (53) 621.317.75(088.8) (56) Устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики. Труды

ВНИИР, Чебоксары, 1985, с. 31-40, рис. 4.

Темкина Р; В. Измерительные органы релейной зашиты на интегральных микросхемах. — M. Электроатомиздат, 1985, с. 207-211.

{54) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЬЕ СОСТАВЛЯЮЩИХ (57) Изобретение может быть использовано для измерения симметричных составляющих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей в трехфазных электрических сетях, в частности, при построении измерительных органов устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики °

Фильтр симметричных составляющих (СС) содержит блок 1 измерительных преобразователей, блок 2 подавления нулевой последовательности, блок 3 преобразования частоты сети в напряжение, фазовращатель 4, содержащий сумматоры 6, 7, 12, перемножители 8, 10, интеграторы 9, 11, частотный фильтр 5, включающий сумматоры 13, 14, перемножители 15, 17 и интеграторы !6, 18. Фильтр СС не имеет частотной погрешности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

14 l 1688

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения симметричных составля( ющих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей в трехфаз-! нь(х электрических сетях, в частности, 1 при построении измерительных органов устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики. 10

Целью изобретения является расши( рение функциональных возможностей путем использования фильтра в услови ях изменяющейся частоты входных сиг- налов и при повышенной их несинусои- 15 дальности.

На чертеже представлена блок-схема фильтра, Фильтр содержит блок 1 измерительных преобразователей, выходы которого20 подключены к входам блока 2 подавления нулевой последовательности и блока 3 преобразования частоты сети в напряжение, причем первый и второй выходы блока 2 подавления нулевой по-25 следовательности подключены соответственно к первым входам фаэовращателя 4 и частотного фильтра 5, второй вход которого соединен с вы1содом фазовращателя 4, при этом выход блока

3 преобразования частоты сети в напряжение подключен соответственно к второму входу фаэовращателя 4 и тре тьему входу частотного фильтра 5. (Фаэовращатель 4 содержит последо. вательно соединенные первый 6 и третий 7 сумматоры, первый перемножитель 8, первый интегратор 9 и второй перемножитель 10, выход которого соединен с входом второго интегратора

11, выход которого подключен к второ-. му входу сумматора 7, а выход первого интегратора 9 подключен к второму входу первого сумматора 6 и первому входу второго сумматора 12, второй 45 вход которого соединен с первым входом фазовращателя 4, а выход является выходом фаэовращателя 4 °

Частотный фильтр 5 содержит последовательно соединенные четвертый 13 и пятый 14 сумматоры, третий перемножитель .15, третий интегратор 16, четвертый перемножитель 17 и четвертый интегратор 18, выход которого . подключен к второму входу пятого сумматора 14, первый и второй входы чет55 вертого сумматора являются соответственно первым и вторым входами фильтра 5, третий вход которого соединен с вторыми входами третьего 15 и четвертого 17 перемножителей.

Принятые структуры фаэовращателя и частотного фильтра обеспечивают легкую подстройку коэффициентов их передаточных функций при наладке устройства, а также позволяют подстраивать значения фазового сдвига 9 фазовращателя и резонансной частоты Ег полосового частотного фильтра в зависимости от частоты входных сигналов устройства.

Фильтр работает следующим образом.

Входные сигналы (токи I или напряжения 11) блока 1 измерительных преобразователей, подключенного к трехфазной.сети (фазы А, В и С), преобразуются в трехфазную систему на/ g I пряжений 04, U> и U причем общая точка устройства является точкой нулевого потенциала. Напряжения П, U u

U подаются на входы блока 2 подавления симметричной составляющей нулевой последовательности и блока преобразования частоты сети в напряжение. Вьгходные напряжения U" и U блока 2 ! подаются на первые входы фазовращателя 4 и частотного фильтра 5, при этом и gl

Юд и U> уже не содержат составляющей нулевой последовательности несимметричной в общем случае системы напряжений U, U и У . На выходе блока 3 преобразования частоты в напряжение формируется постоянное напряжение

U K(f где К вЂ” коэффициент преобразования блока;

f — частота трехфазной сети, подаваемое на дополнительные входы фазовращателя 4 и частотного фильтра

5 и используемое для подстройки фазового сдвига 4 фазовращателя 4 и резонансной частоты f частотного фильтра 5 при изменении частоты сети.

Смена значения U> ïðîèçâoäèòñÿ автоматически через заданные промежутки времени, например через период входного сигнала; Для повышения надежности работы блока 3 при обрыве фазы и использовании измерительных преобразователей тока, когда исчезает вьг ходное напряжение соответствующего измерительного преобразователя тока, s данном блоке предусматривается предварительное получение сигнала Ug

14!!688 где V„" (р) и U (р) — операторные изображения выходных напряжений блока подавления нулевой последовательности.

Заменяя в соотношениях (3) и (4) параметр р на j2«f» получа)от выражения для фазового сдвига () фазовращателя 4 и резон".íñíîé частоты f< по10 лосового частотного фильтра 5 ч) = -2 arctic (6) 1/(2 "а) где () = 2(f — круговая частота.

Подставляя в (6) и (7) выражения

20 для постоянных времени (.1 и (г, с учетом (1) и (2) имеют

R = R (0,1 U„) "« о С(") «(8) 2WR,o C,) О,1 К

Ч = -2 агс д о, к

30 (4) 35 где р =R;C и Т =R С вЂ” эквивалент1 7 г а г ные постоянные времени интеграторов фазовращателя и частотного фильтра соответственно, R u R. . -эквивалентные сопротивления г по входам указанных интеграторов;

Ы, 11 и g — весовые коэффициенты суммато- 4 ров по соответствующим входам;

С и С вЂ” емкости входящие в указанные г

Э интеграторы.

Передаточная функция (4) справедлива для каждого из входов частотного фильтра. С учетом выражения (3) и (4) операторное изображение выходного сигнала фильтра симметричных составляющих принимает вид из совокупности сигналов U U u U частота которого измеряется в блоке

3 f/U. В качестве П может быть взято, например, значение П = Uä — U

Аналоговые перемножители в фазовращателе 4 и фильтре 5 выполняют функции потенциометров с регулируемым напряжением U коэффициента передачи. Изменение последнего происходит пропорционально сигналу, подаваемому на вход х перемножителя. Выход перемножителя подключается к резистору

Ко, входящему в состав интегратора и подключенному к инвертирующему. входу операционного усилителя интегратора.

Такая структура эквивалентна включению на входе интегратора резистора с эквивалентным сопротивлением

Учитывая, сказанное, можно записать следующие выражения для передаточных функций фазовращателя 11 по первому входу и частотного фильтра И„, ()) Ъ Р

Ф »

1 + 1 P + (," I) U,ÄÄ (P) (W„(»)+," (P)W (P)1W

Из (8) и (9) следует, что фазовый сдвиг фазовращателя не зависит nr частоты трехфазной сети (при неспнусоидальном ре)жме — от частоть) основ-ной гармоники), а резонансная частота полосового частотного фильтра прямо пропорциональна частоте трехфазной сети. Поскольку при номинальной частоте сети фильтр симметричных составляющих, например фильтр обратной последовательности, настраивают так, чтобы при симметрии в трехфазной се-ти выходное напряжение фильтра (напряжение неоаланса U ) было равно нулю, то, как это следует из (5} (9), UH равно нулю и при л:обой дру1411688

E oc=aHÿ»sa, д; П. Иихалев

Редактор 0„10рковецкая Техред т1."s!.,«,;ттпк Корректор 3. Лончакова

Заказ 3650/41

Тираж 772

Подписное

1311И.П!«Рос; —,арственного;-:омитета СССР г«0 делам изобретений ::. Открытий

113035 «10сква. )К-35 Ра пс сая наб. „д. 4/5

Производственно-поли" p0ôê÷åcêoå гтре,приятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 гой частоте Х, которой соответствует напряжение Б, не выходяптее за пределы допустимого для примененногÎ перемножителя. Аналогично заключают„ что козффициент передачи фильтра об-ваТНОЙ ПОСЛЕДОВЯТЕттЬНГ«СТИ ДЛЛ«COCTBB " ляющей Обратной по сn!ег«О в ат ельнО сти, 00 т ав т Cя la!тЗМЕттт«т«тт «PpII ИЗМЕНЕНИИ тпа " стоты сети«Таким образом. прецлага- тО емый фильтр симттетртлчных составляюптих не имеет частотной погрещности, (Формул а изобретения ( (I

ФИЛЬТР СИММЕтрИ -тных СОСТанттяЮ тщлх,, j Оттержаттттттт час i Отньтй (Ьтлттт,т«;, фаз овращатель, блок . змерительных преобразователей тока, подключенный к трехфазнок с ти«о т л и -т а то -" 2,. шийся тетл, - .то, с !зелью расщ.,-"р ЕНИЯ фуНКЦИОН««ЛЬ«. .ЫХ Воат" ОЖНОСТЕЙ «В, пего ввецены блок подавления симмет; ричной составляющей нупевой последо, вательности и блок преобразования 25 частоты сети в напряжение,, а фазовраI щатель и частотный фильтр снабжены !, дополнительным входом„причем входь:

3 блОKа измеритегтьньiх ттв«еобватзОB атедеи тОКа ЯВЛЯЮТСЯ ВХОДат»тт, СтройС тпа„

, i

: ВЫХОДЫ бЛСКг ИЗМЕрИТЕПЬНЬтк Пв«ЕОбГ«а=,Î".

: вателей тока соединетьы с входами бло ка преобразования частоты в напряже-. ние, и входами блока подавления стльт-метричной составляющей нугтевой после ,довательности, первьптл ттьтход которого

СОЕДИНЕН тс ПЕРВЫМ ВХОЦОМ ЧаетстНОГО фильтра, второй выход бялика поцавления симметричной составляющей нулевой по-следовательности соединен с первым входом фазовращателя «в»,- од которого

СОЕтттЛ«та С В ТООЬттт 3ттт) «той :, ас -) EIOГО фтлльтра выхо т блот;а пьтеобтза-.оватттлтт

ЧаСтОтЬ! тЗ НаПРВКЕГттт":. СаЕД -тНЕП С «ГОПОЛНИТ" ЛЬНЫМ ВХОцом фаЗОВтпат.таТЕЛЯ тт

« частотного фильтра,. выход которого является выходом устройства, 2, Фильтр по и. 1, о т л ..т ч аIî щ и и с я те«:.; что ф"..0."=0à.;Eàòcn«:ь содерт-жт первый, второй и третий сумматоры, первый и второй интеграторы, первый и второй перемножители, причем первый вход фазовращателя соединен с первыми входами первого и второго сумматоров, выход первого сумматора соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с первым входом первого перемножителя, выход последнего соединен с входом первого интегратора, вы;:îä которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров и первым входом второго перемножителя, тзыход которого соединен с входом второго интегратора, выход которого

< оединен с вторым входом третьего сумматора., дополнительный вход фазоваащателя соединен с вторыми входаМи

ПЕРВОГO И ВТОРОГО ПЕРЕ«ЛНОжИТЕПЕй, выхоц второго сумматора является выходом фаз овращателя .

3, Фильтр по п. 1, о т л и ч а— ю шийся raì, что частотный фильтр содержит четвертый и пятый сумматоры, третий и четвертый интеграторы„ третий и четвертый перемножитсли,, причем первый и второй входы частотного фильтра соединены соответственно с первым и вторым входами четвертого сумматора, вьгход которого соединен с первым входом пятого сумматора, выход последнего соединен с гтервым входом третьего перемножителя, выход которого соединен с входом третьего интегратора, выход последнего соединен с третьим входом четвертого сумматора и первым входом четвертого, nåpaìí0æèòaëÿ, выход которого соедине.: с входом четвертого интегратора тзьтхотт, последнего соединен с вторым входом пятого сумматора, дополнительный вход частотного фильтра соединен с вторыми входами третьего и четвертого пер емножителей, выход третьего интегратора явля ется выходом частотн: го фильтра.