Способ выявления источника высших гармоник

Авторы патента:

G01R27/08 - путем одновременного измерения тока и напряжения

G01R23/20 - с устройствами для измерения нелинейных искажений

Владельцы патента RU 2782047:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к анализу спектра напряжения для выявления источника высших напряжений. Способ выявления источника высших гармоник заключается в том, что к фильтру, подключенному в контрольной точке сети параллельно нагрузке и настроенному в последовательный резонанс на частоту исследуемой гармоники, подключают блок измерения напряжения гармоники, к вторичной обмотке трансформатора тока, контролирующего ток сети, подключают второй фильтр, настроенный на частоту исследуемой гармоники, последовательно со вторым фильтром подключают блок измерения тока гармоники. Затем по измеренным значениям тока и напряжения контролируемой гармоники определяют величины полного сопротивления участка цепи между точкой проведения измерений и точкой включения искажающей нагрузки и по результатам полного сопротивления рассчитывают расстояние между точкой проведения измерений и точкой включения искажающей нагрузки. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей способа выявления источника высших гармоник. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам оценки качества электроэнергии, и может быть использовано в электрических сетях и системах электроснабжения для определения места нахождения источников высших гармоник.

Известен способ выявления и оценки искажающей нагрузки в сети переменного тока (патент РФ №2206099, опубл. 10.06.2003). Принцип действия данного способа состоит в определении места подключения искажающей нагрузки к фидерной линии путем определения знака и величины активной мощности высших гармоник. Для упрощения анализа отыскание мощности высших гармоник предлагается заменить измерением составляющей активной мощности основной гармоники идеального симметричного вентиля, предполагаемое введение которого могло бы привести к существующей величине и форме напряжения и тока в контрольной точке сети. Для оценки полной мощности высших гармоник искажающей нагрузки указанную мощность первой гармоники вентиля умножают на коэффициент пропорциональности, зависящий от величин активных сопротивлений участков сети с различных сторон от точки подключения указанной нагрузки.

К недостаткам данного способа следует отнести необходимость в перерыве электроснабжения на время включения в сеть вентиля, а также необходимость определения коэффициентов пропорциональности для оценки мощности искажений, вносимых с различных сторон от места измерения для оценки полной мощности высших гармоник.

Наиболее близким к изобретению по использованию, технической сущности и достигаемому техническому результату является способ выявления и оценки искажающей нагрузки в сети переменного тока (патент

РФ №2573706, опубл. 27.01.2016). Способ выявления источника высших гармоник заключается в определении местоположения источника искажения в электрической сети переменного тока, которая содержит искажающие нагрузки, источник сетевого напряжения синусоидальной формы, питающую линию с конечной величиной внутреннего активного и реактивного сопротивления и подключенными в параллель потребителями электроэнергии, часть которых относится к категории искажающих нагрузок с несинусоидальной формой тока на сетевом входе. При этом для анализа источника высших гармоник в контрольной точке сети параллельно нагрузке подключают фильтр, настроенный в последовательный резонанс на частоту исследуемой гармоники. Далее снимают зависимость тока исследуемой гармоники системы I_S от активного сопротивления фильтра R_Ф, по анализу зависимости тока системы на высшей гармонике от активного сопротивления фильтра определяют местонахождение источника нелинейных искажений.

Недостатком данного способа является то, что он может быть использован в системах электроснабжения промышленных предприятий только с неизменной нагрузкой, что значительно снижает область применения данного способа.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа выявления источника высших гармоник – применения его в системах электроснабжения как с неизменной, так и с постоянной нагрузками.

Задача достигается определением местоположения источника искажения в электрической сети переменного тока, содержащей искажающие нагрузки, источник сетевого напряжения синусоидальной формы, питающую линию с конечной величиной внутреннего активного и реактивного сопротивления и подключенными в параллель потребителями электроэнергии, часть которых относится к категории искажающих нагрузок с несинусоидальной формой тока на сетевом входе, при этом для анализа источника высших гармоник к фильтру, подключенному в контрольной точке сети параллельно нагрузке и настроенному в последовательный резонанс на частоту исследуемой гармоники, подключают блок измерения напряжения гармоники, к вторичной обмотке трансформатора тока, контролирующего ток сети, подключают второй фильтр, настроенный на частоту исследуемой гармоники, последовательно со вторым фильтром подключают блок измерения тока гармоники, затем по измеренным значениям тока и напряжения контролируемой гармоники определяют величины полного сопротивления участка цепи между точкой проведения измерений и точкой включения искажающей нагрузки и по результатам полного сопротивления рассчитывают расстояние между точкой проведения измерений и точкой включения искажающей нагрузки.

Предлагаемый способ поясняется схемой, представленной на фиг. 1, где

показана схема замещения электрической сети, включающей в себя источник напряжения, питающую линию с конечной величиной внутреннего активного и реактивного сопротивления и подключенными в параллель потребителями электроэнергии, часть которых относится к категории искажающих нагрузок с несинусоидальной формой тока на сетевом входе, на фиг. 1: U_с – источник напряжения, R_S, X_S – активное и реактивное сопротивление системы (внутреннее сопротивление источника и питающей линии), R_H1, X_H1 – параметры нагрузки, не создающей высшие гармоники тока и напряжения, R_H2, X_H2 – параметры искажающей нагрузки, то есть нагрузки, создающей высшие гармоники тока и напряжения, X_C1, X_C2, X_L1, X_L2, R_Ф, – параметры фильтрокомпенсирующего устройства, Т_А – трансформатор тока, 1 – блок измерения напряжения гармоники, 2 – блок измерения тока гармоники. Схему электроснабжения представляют в виде, показанном на фиг. 1. Далее в схему электрической сети вводится подключенный последовательно ко вторичной обмотке трансформатора тока Т_А, блок измерения тока гармоники 2 с параметрами X_C2, X_L2, подключенный к исследуемой сети через фильтр напряжения с параметрами X_C1, X_L1. Фильтры тока и напряжения перед началом измерений настраиваются на частоту исследуемой гармоники.

Работа данной схемы осуществляется следующим образом. Потребители электроэнергии, представленные в схеме элементами R_H1, X_H1(неискажающая нагрузка) и элементами R_H2, X_H2 (искажающая нагрузка), подключены к источнику электроэнергии U_с линией электропередачи. Для упрощения схемы внутренние активные и индуктивные сопротивления источника электроснабжения объединены в элементы R_S, X_S, последовательно подключенные с источником электроэнергии U_с.

При подключении нагрузок R_H1, X_H1 и R_H2, X_H2 к источнику электроснабжения в схеме, в том числе и через трансформатор тока T_A, протекает ток I_s. Этот ток содержит как основную частоту (50 Гц), так и высшие гармоники, создаваемые искажающей нагрузкой R_H2, X_H2. Ток I_s, проходящий через первичную обмотку трансформатора тока, преобразуется и поэтому ток вторичной обмотки данного трансформатора тока также будет содержать основную частоту и высшие гармоники. Так как ко вторичной обмотке трансформатора тока подключен фильтр, содержащий индуктивное и емкостное сопротивление X_C2, X_L2 и настроенный на частоту исследуемой гармоники, блок измерения тока 2 выполнит в этом случае измерение только тока рассматриваемой гармоники.

Наличие в схеме искажающей нагрузки также приводит к появлению в напряжении электрической сети высших гармоник. Для проведения измерений напряжений гармоник используется блок 1, подключенный к сети также через фильтр, содержащий индуктивное и емкостное сопротивление X_C1, X_L1 и настроенный на частоту исследуемой гармоники.

В результате применения измерительных блоков тока и напряжения, подключенных через фильтры, одновременно можно получить значения напряжения U_г исследуемой гармоники и тока I_г этой же гармоники. Далее, используя эти значения, рассчитываем величину полного сопротивления Z электрической цепи между точкой включения измерительных устройств и местом нахождения искажающей нагрузкой по следующей формуле:

Z = U_г/I_г. (1)

Зная величину полного сопротивления Z и удельное сопротивление (на единицу длины линии) Z₀, определяем расстояние L от точки включения измерительных устройств до искажающей нагрузкой как:

L = Z/Z₀. (2)

Достоинством способа выявления источника высших гармоник является простота его реализации, экономичность затрат на устройство для его осуществления, возможность его применения без перерыва в электроснабжении в системах электроснабжения промышленных предприятий, в том числе и с изменяющейся нагрузкой, а также использование на действующих объектах с установленными фильтрокомпенсирующими устройствами.

Способ выявления источника высших гармоник, заключающийся в определении местоположения источника искажения в электрической сети переменного тока, содержащей искажающие нагрузки, источник сетевого напряжения синусоидальной формы, питающую линию с конечной величиной внутреннего активного и реактивного сопротивления и подключенными в параллель потребителями электроэнергии, часть которых относится к категории искажающих нагрузок с несинусоидальной формой тока на сетевом входе, при этом для анализа источника высших гармоник к фильтру, подключенному в контрольной точке сети параллельно нагрузке и настроенному в последовательный резонанс на частоту исследуемой гармоники, подключают блок измерения напряжения гармоники, отличающийся тем, что к вторичной обмотке трансформатора тока, контролирующего ток сети, подключают второй фильтр, настроенный на частоту исследуемой гармоники, последовательно со вторым фильтром подключают блок измерения тока гармоники, затем по измеренным значениям тока и напряжения контролируемой гармоники определяют величины полного сопротивления участка цепи между точкой проведения измерений и точкой включения искажающей нагрузки и по результатам полного сопротивления рассчитывают расстояние между точкой проведения измерений и точкой включения искажающей нагрузки.

Способ контроля сопротивления контактных пар перемещающихся контактных устройств (ПКУ) относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к способам контроля малых сопротивлений. Технический результат заключается в упрощении процесса контроля и повышении достоверности результатов контроля.

Способ измерения входного и взаимного сопротивления антенн в диапазоне частот // 2734902

Изобретение относится к технике антенных измерений и радиоизмерений и предназначено для автоматизированного измерения входного и взаимного сопротивления антенн в широком диапазоне частот. Технический результат заявленного способа заключается в сокращении времени проведения измерений входного и взаимного сопротивления антенн в рабочем диапазоне частот до режима «реального» времени, повышении помехоустойчивости проведения измерений, автоматизации проведения измерений и унификации схем проведения измерений входного и взаимного сопротивлений антенн.

Способ определения параметров распределительной сети 0,4 кв // 2734585

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат - расширение функциональных возможностей АИИС КУЭ с целью оперативной диагностики состояния участков линий распределительной сети 0,4 кВ и снижение потерь электрической энергии.

Способ измерения переходного контактного сопротивления омического контакта // 2725105

Изобретение относится к области технологии изготовления изделий микроэлектроники, в частности к контролю контактных сопротивлений омических контактов к полупроводниковым слоям на технологических этапах производства. Сущность: способ измерения переходного контактного сопротивления, заключающийся в измерении сопротивления току, протекающему под контактом, расположенным между двумя крайними, через которые подается ток и с которых снимается напряжение, отличающийся тем, что используется набор полосковых омических контактов и измеряется их сопротивление в зависимости от длины полосков, при этом измерение слоевого сопротивления металлизации и измерение слоевого сопротивления полупроводника вне контакта производится отдельными методами.

Способ определения сопротивления рельсовой линии // 2711548

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для контроля состояния сопротивления рельсовых линий, входящих в состав рельсовых цепей синусоидального тока, а также являющихся элементом обратной тяговой сети при электротяге. Сущность заявленного решения заключается в том, что для контроля состояния рельсовых линий, входящих в состав рельсовых цепей синусоидального тока, в нормальном режиме измеряют действующие значения напряжений и токов и их начальные фазы в начале и в конце рельсовой линии, согласно изобретению предварительно формируют уравнение сопротивления рельсовой линии, для чего измеряют действующие значения напряжений и токов и их начальные фазы в начале и в конце рельсовой линии при различных значениях сопротивлений рельсовой линии и проводимости изоляции, формируют множество измеренных действующих значений напряжений U1 и U2, тока I1 и и их начальных фаз ϕ1, ϕ2, ψ1, с помощью которых составляют систему уравнений сопротивления рельсовой линии, правую часть которой приравнивают к значениям сопротивлений рельсовой линии Zрлij, и решая систему уравнений, составленную при всех значениях проводимости изоляции и сопротивления рельсовой линии где Zрлij - дискретные значения сопротивлений рельсовой линии, при которых измерены действующие значения напряжений и токов и их начальные фазы, находят коэффициенты Cij уравнения сопротивления рельсовой линии, затем, измеряя текущие значения напряжения и тока и их начальные фазы сформированным уравнением, определяют сопротивление рельсовой линии Техническим результатом является повышение точности определения сопротивления рельсовых линий за счет вычисления сопротивления рельсовых линий уравнением, аргументами которого являются напряжения и токи и их начальные фазы, измеренные по концам рельсовой линии, причем при формировании уравнения сопротивления рельсовой линии обеспечивается инвариантность к проводимости изоляции рельсовых линий посредством учета всех ее возможных значений.

Способ измерения сопротивления постоянному току // 2696365

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области электрических измерений сопротивления постоянному току двухполюсников, имеющих большую индуктивность. Технический результат заключается в повышении точности измерений.

Способ измерения активных сопротивлений постоянному току обмоток силового трансформатора // 2687298

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано при эксплуатации, ремонте или сушке трансформаторов. Техническим результатом является снижение трудоемкости измерения активного сопротивления обмоток трансформатора.

Мобильный комплекс для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок // 2675075

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к строительству воздушных линий электропередачи и заземляющих устройств. Мобильный комплекс для измерения электрических параметров земли для заземляющих устройств электроустановок содержит буровую машину с металлической рамой, на которой расположена кабина, механизм для погружения, винтовой анкер в виде штока с буровой головкой, измерительный элемент.

Способ измерения сопротивления постоянному току // 2653173

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области электрических измерений сопротивления постоянному току двухполюсников, имеющих большую индуктивность. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в уменьшении длительности времени измерения и повышении точности.

Способ определения удельного поперечного сопротивления электроизолирующего покрытия в различных местах подводной части корпуса корабля, находящегося на плаву // 2651634

Изобретение относится к защите кораблей по электрическому полю и касается вопросов оперативного контроля удельного сопротивления электроизолирующего покрытия (ЭИП) корпуса корабля на плаву с помощью размещенной на подводной части корпуса корабля системы электродов-зондов, изолированных от корпуса корабля и подключенных к специальной электрической цепи.

Способ оценки вклада нелинейных потребителей в искажение напряжения в точке общего присоединения // 2752765

Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к способам определения влияния нелинейных потребителей электроэнергии на несинусоидальность напряжения в точке общего присоединения (ТОП). Сущность: измеряют амплитуды и фазы токов высших гармоник потребителей, подключенных к узлу общего присоединения, и амплитуды и фазы токов высших гармоник системы электроснабжения.