Устройство для измерения несимметрии

 

(1п 5I7860

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕДЬО ВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31.12.74 (21) 2089825/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.76. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 27.07.76 (51) N Кл 2 б 01k 29/16

1всудэрственный комитет

Совете Министров CCCP (53) УДК 621.317.791 (088.8) ие лелем извбретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Р. A. А (71) Заявитель

Омский ин (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, к приборам для измерения параметров несимметрии: напряжений прямой U(II и обратнойУ(21 последовательнос (2) тей и коэффициента несимметрии а11 ———

U(1) в трехфазной сети.

Известно устройство для измерения несимметрии, содержащее каналы измерения прямой и обратной последовательности напряжения, подключенные к трехфазной сети, каждый из которых состоит из соединенных последовательно выходного устройства, фильтра симметричных составляющих и преобразователя переменного напряжения в постоянное, блок деления, входы которого соединены с выходами обоих каналов, и измерительный прибор.

Однако известное устройство имеет ограниченную потенциальную точность и измеряет только один параметр — коэффициент несимметрии ат Зто ограничивает era применение при научных исследованиях и контроле режимов электрических цепей.

Для повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей в предлагаемое устройство введен коммутатор, и каждый из каналов снабжен полосовым частотным фильтром и последовательно соединенными измерительным преобразователем отклонения частоты и блоком вычитания, причем вход полосового частотного фильтра соединен с фильтром симметричных составляю5 щих, а выход соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с прямым входом схемы вычитания, входы измерительного преобразователя подключены к выходам вход10 ного устройства, а выходы блоков вычитания и деления через коммутатор соединены с измерительным прибором.

Кроме того, в предложенном устройстве измерительный преобразователь отклонения

15 частоты в канале измерения прямой последовательности может быть выполнен IIo схеме частотного детектора, в канале измерения обратной последовательности — по схеме чувствительного органа защиты от отклонения час2О тоты, причем преобразователь переменного напряжения в постоянное в канале измерения обратной последовательности может быть выполнен по схеме линейного преобразователя.

На фиг. 1 приведена функциональная схе25 ма описываемого устройства, на фиг. 2 и 3— зависимости частотных погрешностей фильтра симметричных составляющих, например, активно-емкостного типа.

Устройство для измерения параметров неЗО симметрии содержит каналы 1 и 2 измерения

517860 соответственно обратной и прямой последовательностей, каждый из которых имеет входное устройство 3, фильтр 4 симметричных составляющих, пол осовой частотный фильтр 5, преобразователь 6 переменного напряжения в постоянное, последовательно соединенные между собой схему 7 вычитания и измерительный преобразователь 8 отклонения частоты, у которого вход через внешнее устройство соединен с контролируемой сетью, а выход — с инверсным входом схемы 7, к прямому входу последней подключен выход преобразователя 6; блок деления 9, коммутатор

10 и измерительный прибор 11. Входы делимого и делителя блока деления 9 соединены с выходами схем 7 вычитания. Измерительный прибор 11 через коммутатор 10 связан с выходами каналов 1 и 2 и блока деления 9.

Трехфазная система напряжения подается в каждом канале измерения на входное устройство 3, предназначенное для гальванической развязки измерительного прибора от сети и далее на вход фильтра 4. Схемы фильтра 4 в каналах 1 и 2 одинаковы (возможно и другое исполнение), но за счет обратного чередования фаз при подключении устройства 3, выполненного, например, на трехфазном трансформаторе, к контролируемой сети, на выходе фильтра 4 будет выделяться напряжение соответствующей последовательности. Однофазное напряжение с выхода фильтра 4 поступает на вход фильтра 5. Его частотная характеристика выбирается так, чтобы частоты высших гармоник и субгармоник находились в полосе задержания, а основная частота сети с учетом отклонения — в полосе пропускания.

Так как фильтр 4 является линейным элементом, то после подавления высших гармоник и субгармоник в фильтре 5 на выходе его имеется синусоидальное напряжение основной частоты, свободное от погрешности измерения, вызванной искажением формы кривых напряжений в контролируемой сети. При этом погрешность, обусловленная уходом основной частоты, остается. Для ее компенсации далее напряжение с выхода фильтра 5 преобразуется преобразователем 6 в пропорциональный сигнал постоянного тока, который подается на прямой вход схемы 7, на инверсный вход которой поступает также сигнал постоянного тока с выхода преобразователя 8. Для компенсации в схеме вычитания 7 погрешности измерения, обусловленной отклонением основной частоты от номинального значения, необходимо обеспечить в каждом канале идентичность характеристик преобразования преобразовате- ля 8 и амплитудно-частотной характеристики цепи: фильтр 4 в фильтр 5 — преобразователь

6 в области частот +Л .

В устройстве это можно обеспечить за счет соответствующей настройки характеристик преобразования преобразователя 8, фильтра

5 и преобразователя 6. Их можно выполнить так, что их амплитудные характеристики не будут зависеть от частоты в области f< hf.

Следовательно, необходимо ооеспечить только идентичность амплитудно-частотных характеристик фильтра 4 и характеристик преобразования преобразователя 8, Например, для большинства схем фильтров симметричных составляющих активности частот +Л/ имеют вид: центрально-симметричной для фильтров прямой последовательности (см. фиг. 2) и

V-образной для фильтров обратной последовательности (см. фиг. 3). Поэтому, если выполнить преобразователь 8 в каналах 2 и 1 соответственно по схемам частотного детектора, имеющего центрально-симметричную характеристику в области частот / +-Л/, и чувствительного органа защиты от отклонения частоты, имеющего V-образную характеристику, то можно обеспечить компенсацию погрешности, обусловленной отклонением основной частоты от номинального значения в схеме 7.

Таким образом, на выходе каждого канала имеются сигналы постоянного тока, пропорциональные напряжениям соответствующих последовательностей, свободные от погрешностей, вызванных искажением формы кривых напряжений и отклонением частоты в контролируемой сети. Блок деления 9 осуществляет деление этих сигналов, на выходе его имеем (2) сигнал, пропорциональный п . Так

U(1) как сигналы на входах блока 9, пропорциональные U01 и U, не содержат вышеназванные погрешности, то, следовательно, сигнал на его выходе, пропорциональный сад, не будет содержать эти погрешности. Измерительный прибор 11 через коммутатор 10 подключается по очереди к выходам каналов 1 и 2 блока 9.

Возможность измерения трех параметров несимметрии U 0, U » и ац повышает эффективность данного устройства. К этому следует добавить, что напряжение U> является нормируемым параметром несимметрии на качество электрической энергии, а по напряжению U0 можно судить об уровне напряжений в трехфазной сети при отсутствии несимметрии. При малых значениях несимметрии в контролируемой сети сигнал на выходе преобразователя 8 может быть соизмерим с напряжением отсечки выпрямительных диодов, если он выполнен на обычной мостовой схеме со сглаживающим фильтром на выходе. Это уменьшает чувствительность канала и увеличивает погрешность измерения Uy при его малых значениях. Поэтому преобразователь 8 в канале 1 необходимо выполнять по схеме линейного преобразователя.

Устройство может быть применено для точного измерения несимметрии в реальных трехфазных сетях различного назначения, где имеются искажения формы кривых напряжения и отклонения частоты от номинального значения, причем одновременно по трем параметрам Уо>, U », ац. Это повышает его эффективность и универсальность и дает определенные экономические выгоды при проведении

517860

Фиг. 1 научных исследований в системах энергоснабжения. Прибор может быть применен для контроля и в автоматически регулируемых устройствах компенсации несимметрии.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения несимметрии напряжений, содержащее каналы измерения прямой и обратной последовательности напряжения, подключенные к трехфазной сети, каждый из которых состоит из соединенных последовательно входного устройства, фильтра симметричных составляющих и преобразователя переменного напряжения в постоянное, блок деления, входы которого соединены с выходами обоих каналов, и измерительный прибор, отличающееся тем, что с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введен коммутатор, и каждый из каналов снабжен полосовым частотным фильтром и последовательно соединенными измерительным преобразователем отклонения частоты и блоком вычитания, причем вход полосового частотного фильтра соединен с фильтром симметричных составляющих, а выход соединен с входом преобразователя переменного напряжения в

5 постоянное, выход которого соединен с прямым входом схемы вычитания, входы измерительного преобразователя подключены к выходам входного устройства, а выходы блоков вычитания и деления через коммутатор соеди10 иены с измерительным прибором.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что измерительный преобразователь отклонения частоты в канале измерения прямой последовательности выполнен по схеме час15 тотного детектора, в канале измерения обратной последовательности — по схеме чувствительного органа защиты от отклонения частоты.

3. Устройство по п. 1, отличающееся

20 тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное в канале измерения обратной последовательности выполнен по схеме линейного преобразователя.

517860

Составитель Т. Богдалова

Техред Е. Подурушина

Редактор И. Петрашень

Корректор А. Овчинникова

Типография. пр, Сапунова, 2

Заказ 1559/4 Изд. № 1454 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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