Устройство для измерения напряжения в высоковольтных сетях

 

1 1 ; Т < ояя т =,. :.

Сеюз Севетскмк

Сецнаннстнчжнии

Республик (61) дополнительное к авт. свий-ву (22) Заявлено 280576 (21) 2363052/24-07 с присоединением заявкн № (23) Приоритет. Кл.

5 01 R 19/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликованo 250479 Бюллетень Р 1

ЛК 621 ° 317. ,725(088.8) .11ата оп бликования описания 280479

Р. Н. Соколова

Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАНРЯЖЕНИЯ

B ВЫСОКОВОЛьТН Х СЕТЯХ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к измерительным трансформаторам напряжения, предназначенным для питания высокочувствительных быстродействующих за > щит.

В настоящее время в сетях 500750 кВ нашли широкое применение, благодаря своей экономичности, устройства для измерения напряжения, содержащие емкостные делители. Эти устройства используются для релейных защит и системной автоматики.

Известны устройства, в которых для уменьшения погрешностей с помощью индуктивного сопротивления реактора компенсируется емкостное сопротивление делителя. Однако эта компенсация обеспечивается только в установившемся режиме для основной частоты.

Для гашения феррореэонансных колебаний в таких устройствах применяются балластные сопротивления (1) и фильтры (2) для гашения феррорезонанс-5 ных коз)ебаний. Однако наличие этих средств, в свою очередь, способствует увеличению погрешностей в работе этих устройств в переходных режимах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения напряжения в высоковольтных сетях, содержащее емкостной делитель напряжения, компенсируюtäÿé реактор, понижающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен демпфнрующий блок (3).

Недостатком этого устройства является наличие погрешностей (7-8%) в переходном режиме, обусловленных влиянием полезной нагрузки, а также значительных угловых и амплитудных погрешностей для гармонических составляющих и погрешностей, обусловленных потерями напряжения в соединительных проводах.

Цель изобретения — повышение точности измерения в установившемся и перехсдном режимах.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство, содержащее емкостный делитель напряжения, компенсирующий реактор и понижающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен демпфирующий блок, дополнительно введены блок измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформатора, активный четырехполюсник, передаточная функция которого пропорциональна операторному сопротивлению со стороны высокого напряжения

658482 устройства, блок измерения падения напряжения в соединительных проводах, сумматор и блок коррекции, причем выход блока измерения тока в первичной цепи. понижающего трансформатора соединен со входом активного четырехполюсника, выход которого подключен к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом блока измерения падения напряжения в соединительных проводах, а на вы.-.од сумматора подключен блок коррекции, выходная цепь которого включена последовательно в цепь нагрузки понижающего трансформатора.

Как видно из чертежа, устройство для измерения напряжения в высоко- 15 вольтных цепях состоит из емкостного делителя напряжения 1 и 2, компенсиРующего Реактора 3, понижающего. трансформатора 4, ко вторичной обмотке которого (на чертеже не обозначена) 20 подключен демпфирующий блок 5, служащий для гашения феррорезонансных колебаний, блока 6 измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформатора 4, активного четырехполюс- 25 ника 7, блока 8 измерения падения напряжения в соединительных проводах, сумматора 9 и блока 10 коррекции.

Выход блока 6 измерения тока в первичной цепи понижающего трансформато- 30 ра 4 соединен со входом активного четырехполюсника 7. В качестве блока

6 измерения тока н первичной цеги понижающего трансформатора может быть использован, например резистор. 35

Активный четырехполюсник 7 служит для выявления погрешностей описываемого устройства и состоит из суммирующего усилителя 11, усилителя 12, передаточная функция которого выбрана пропорциональной операторному сопротивлению компенсирующего реактора

3, усилителя 13, передаточная функция которого выбрана пропорциональной операторному сопротивлению эквивалент-, йой емкости делителя, усилителя 14, передаточная функция которого пропорциональна операторному сопротивлению ветви наМагничивания понижающего трансформатора 4, и инвертора 15.

Выход (на чертеже входы и выходы блоков не обозначены) активного че тырехполюсника 7 подключен к первому в оду сумматора 9, включающего в сех о ой бя суммирующий усилитель 16. Второ вход сумматора 9 соединен с вых д хо ом 55 блок=. 8 измерения падения напряже- ния в соединительных проводах. Выход сумматора 9 подключен к блоку

10 коррекции, выходная цепь которого включена последовательно в цепь на- 60 грузки понижающего трансформатора 4.

Блок 10 коррекции содержит усилитель

17 мощности.

Напряжение с выхода блока 6 измерения тока в первичной обмотке пони- 65 жающего трансформатора, пропорциональное току „ в первичной обмотке понижающего трансформатора 4, подается нг вход активного четырехполюсника 7, напряжение на выходе которого равно

0 „= 1„Ф(р) К, (1) где К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров блока 6, измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформ- ора; А )>)- передаточная функция активного четырехполюсника 7, определяемая параметрами его элементов.

Мгновенное напряжение У„ на выходе описываемого устройства при выполнении его без коррекции определяется выражением где 6 — ЭДС на входе устройства;

n — коэффициент трансформации поф нижающего трансформатора;

С С вЂ” величины емкостей конденсато1> 2 ров делителя напряжения;

L — индуктивность компенсирующего реактора;

2 — активные потери в контуре первичной .обмотки понижающего трансформатора.

Часть выражения (2), заключенная в квадратных скобках, представляет собой операторное сопротивление со стороны высокого напряжения устройства.

При условии м (р)= (р(.+ „ i RJ к Ä () где К вЂ” принятый масштабный коэф1 фициент пропорциональности, напряжение на выходе активного четырехполюсника 7 характеризует погрешность устройства.

Это напряжение через сумматор 9 и блок 10 коррекции подается в первичную или вторичную обмотку понижающего трансформатора и суммируется с его выходным напряжением, компенсируя его мгновенную погрешность при соблюденни условия

3 2 1 где К вЂ” масштабный коэффициент усиле= ния блока 10 коррекции.

Э

При введении корректирующего напря>кения. во вторичную обмотку трансформатора учет индуктивностей ветви намагничивания понижающего трансформатора и демпфера можно осуществить соответствующим преобразованием операторного сопротивления. Однако для большинства случаев влияние этих индуктивностей можно не учитывать, поскольку оно проявляется только при низких частотах.

Одновременно в компенсирующее напряжение вводится поправка на паде658482 ф Обн еп к4 ние напряжения в соединительных проводах, которо выявляется измерением падения напряжения от ток<- нагрузки в соединительных проводах вторичной обмотки трансформатора. Для этого напряжение ь П с выхода блока 8 измерения падения напряжения в соединительных проводах, пропорциональное падению напряженйя в активном сопротивлении соединительных проводов Я „ от тока нагрузки вторичной обмотки

i@ö. подается на второй вход сумматора 9, где суммируется с напряже чем, пропорциональным погрешности трансформатора. При этом компенсирующее напряжение увеличивается.

На щите управления, где устанавли-. вается измерительная аппаратура, поддерживается напряжение ищу . пропорциональное ЭДС на входе устройства 4У н абм cп (5) Исходя из выражений (1), (2), (5), имеем при наличии коррекции абм сп н () ) (1К4 Ф) где К вЂ” коэффициент пропорциональнос4 ти, который характеризуется параметрами блока 8 измерения падения напряжения в соединительных проводах и выбирается таким образом, чтобы

При этом, исходя из выражений (3), (5), (7), имеем

Я =е

Таким образом в предложенном устройстве для измерения напряжения в высоковольтных сетях осуществлена компенсация погрешностей, в результате чего увеличена точность измерения высокого напряжения как основной составляющей напряжения, так и его гармонических составляющ"х, При выходной мощности усилителя блока коррекции на порядок меньшей мощности

ЗО

35 нагрузки полностью исключается появление остаточного напряжения на выходе устройства при коротком замыкании на его входе, а также возникновенке соответствующих переходных процессов при в лючении линг.:. с данным устройством для измерения напряжения, что не нарушает правильность действия быстродействующих чув твительных защит.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряже- ния в высоковольтных сетях, содержа щее емкостный делитель напряжения, компенсирующий реактор, понижающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен демпфирующий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности, в него дополнительно введены блок измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформатора, активный четырехполюсник, передаточная ф,акция которого пропорциональна операторному сопротивлению со стороны высокого напряжения устройства, блок измерения падения напряжения в соединительных проводах, сумматор и блок коррекции, при этом выход блока измерения тока в первичной цепи понижающего трансформа-ора соединен со входом упомянутого активного четырехполюсника, выход которого подключен к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом блока измерения падения напряжения в соединит льных проводах, а на выход сумматора подключен блок коррекции, выходная цепь которого включена последовательно в цепь нагрузки понижающего трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вавин В. К. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи . it., "Энергия, 1967, с. 34-36.

2. Авторское свидетельство СССР

9 221124, кл. H 01 F 40/13, )968„

3. Авторское свидетельство СССР .9 524235, кл. Н 01 Г 40/14, 1975, 658482 ,I

Составитель Л, Королева е

Заказ 2049/40 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий с

4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4