Устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений

 

ОП И "H-И

ИЗОБРЕТЕН

Союз Советских

Социалистических

Республин

1788045 +

„б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1812,78 (21) 269770 с присоединением заявки 11о (23) Приоритет

Опубликовано 151280. Бюллетен

Дата опубликования описания 15, 51) М. Кл.

G 01 R 29/16

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

53) УДК 621. 317..353(088.8) А.К. Шидловский, А.Д. Музыченко, А.В. Допгннцев, В.Ф. Буденный и А.П. Трофименко (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт электродинамики AH Украинской CC}? (5 4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧН6!Х СОСТАВЛЯЮ!!!ИХ

ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ОСНОВ, !ОЙ

И ВЫСШИХ ГАРМОНИК МНОГОФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ

30

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств ьля измерения параметров качества напряжений многооазных систем, на- 5 пример трехфаэных, а также устройств защиты и управления многофаэных установок, например стабилизаторов и быстродействующих возбудителей генераторов, 1 звестны устройства для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей высiH гармоник трехфазных систем напряжении, содержащие исследуемыи источник трехфазного напряжения, частотно-избирательные фильтры и фильтры симметричных составляющих, выполненные на активно-реактивных элементах и вольтметр переменного тока (1,f2) .

Вследствие неточности и низкого быстродействия такие устройства не наыли применения °

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее иэ фильтра одной из боковой частот, трансформаторного преобразователя числа фаз, многофазного выпрямителя, частотно-избирательного фильтра и вольтметра переменного тока (3).

11едостаток этого устройства заключается в невозможности одновременного измерения симметричных составляющих основной и высших гармоник системы трехфазных напряжений.

Цель изобретения — одновременное измерение симметричных составляющих прямои и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофаэнои системы напряжении.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основнои и высщих гармоник многофаэной системы напряжений, содержас!ее преобразователь числа фаэ и многофаэныт симметричный модулятор, включенный последовательно с. преобразователем числа фаз, введены источник многофаэных напряжений повышенной частоты, дополнительный преобразователь числа фаз, блок измерения спектра однофазного напряжения и сумматор, причем первые входы сумматора подключены к входным зажимам, вторые входы сумматора через дополнительный преобразователь числа фаз подключены к источнику

708045 многофазных напряжений повышенной частоты, выход сумматора подключен

Ко входу преобразователя числа фаэ, а выход многофазного симметричного модулятора подключен к блоку измерения спектра однофазного напряжения.

При этом частота f источника многафазного напряжения отвечает условию

f„$ f сети (N + 3), где f сети — частота основной гармоники напряжения исследуемого источника.

N предельное значение порядкового номера измеряемой гармоники исследуемого источника.

С целью измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей некратных гармоник и субгармоник многофазной системы напряжений, источник многофазных напряжений повышенной частоты выполнен 29 регулируемым по частоте, причем регулировка выполняется н сторону уменьшения частоты н диапазоне, не превышающем f сети.

На фиг. 1 представлена функциональ- Я5 ная схема устройства, на фиг. 2 спектр однофазного напряжения на выходе модулятора, Устройство содержит исследуемый источник многофазного напряжения 1, источник многофазного напряжения понышенной частоты 2, дополнительный преобразователь числа фаз 3, сумматор

4, преобразователь числа фаэ 5, многофазный симметричный модулятор 6, блок измерения спектра однофаэного напряжения 7. Конструктивно дополнительный преобразователь числа фаэ и сумматор выполнены в одном элементе (трансформаторном преобразователе числа фаз), у которого одна из систем 40 многофаэных обмоток выполнена гальванически развязанной.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Многофазная система напряжений источника повышенной ча- 4 стоты 2 преобразуется дополнительным преобразователем числа фаэ 3 в многофазную систему напряжения повышенной частоты с числом фаэ, равным числу фаз исследуемого источника 1.

На сумматоре 4 происходит циклическое суммирование напряжений исследуемого источника с напряжениями источника повышенной частоты. Преобразонатель . числа фаз 5 преобразует полученную систему напряжений в систему напряженйй с большим количеством фаэ, например трехфазную в двадцатисемифаэную (чем больше число фаэ, тем выше точность измерения). Преобразованная суммарная система напряжений @) подается на многофазный симметричный модулятор, например многофазный выпрямитель, на выходе которого получается однофазное напряжение, каждая гармоника в котором однозначно 65 соответствует прямой или обратной последовательности определенной гармоники исследуемого источника.

Соответствие между частотой гармоники н секторе однофазного напряжения и частотой соответствующей гармоники напряжения исследуемого источника устанавливается по следующей зависимости (fz — f;, если й, > f, (1) м ),й — и, если Й„,а Й; где f — частота гармоники напряже1Ч ния исследуемого источника частота источника повышенной и частоты;

f- — частота гармоники в спектре однофаэного напряжения.

Если порядок<чередования фаз исследуемого источника и источника повышенной частоты одинаков, то амплитуды гармоник н спектре повышенной частоты пропорциональны амплитудам прямых последовательностей гармоник напряжений исследуемого источника, а амплитуды гармоник в спектре однофазного напряжения с частотами больше частоты источника повышенной частоты пропорциональны амплитудам обра ных последовательностей гармоник напряжения исследуемого источника, d случае, если порядок чередования фаз источников не одинаков, амплитуды прямых последовательностей пропорциональны амплитудам гармоник, частоты которых выше частоты источника повышенной частоты, а амплитуды обратных последовательностей пропорциональны гармоникам с частотой ниже частоты источника повышенной частоты. В качестве примера рассмотрим спектр однофаэного напряжения на ныходе модулятора (фиг. 2) при наличии в напряжении исследуемого источника прямых и обратных последовательностей основной гармоники

ЬО Гн, второй 100 Гц, третьей 150 Гц и двадцать седьмой -1350 Гц при частоте многофазного источника повышенной частоты 1500 Гц.

При одинаковом чередовании фаэ исследуемого источника и источника повышенной частоты амплитуды прямых. последовательностей гармоник основной, второй, третьей и двадцать седьмой пропорциональны соответственно амплитудам гармоник в спектре однофазного напряжения 1450 Гц, 1400 Гц, 1350 Гц и 150 Гц, а амплитуды обратнык последовательностей вышеуказанных гармоник пропорциональны соответственно амплитудам гармоник

1550 Гц, 1600 Гц, 1650 Гц и 2850 Гц (спектр изображен сплошными линиями). При неодинаковом чередовании фаэ источников и при наличии тех же гармоник амплйтуды прямых последовательностей основной, второй, третьей и двадцать седьмой гармоник пропорциональны соответственно амплитудам гармоник 1550 Гц,1600 Гц, 788045

Формула изобретения

1650 Гц, 2850 Гц, а амплитуды обратных последовательностей — амплитудам гармоник 1450 Гц, 1400 Гц, . 1350 Гц и 150 Гц (спектр изображен пунктирными линиями) °

, аким образом, на выходе много5 фазного симметричного модулятора получаем однофазное напряжение, каждая гармоника которого однозначно соответствует прямой или обратной последовательности соответствующей гармоники исследуемого источника.

Однофаэное напряжение подается на блок измерения спектра однофазного напряжения 7, который производит одновременное измерение симметричных составляющих прямой и обратной по- 15 следовательностей гармоники напряжения исследуемого источника. Блок 7 может быть выполнен, например, в виде параллельно соединенных фильтров, к выходам которых подключены вольтметры. щ

В результате проведенных экспериментов и расчетов на ЦВМ было установлено, что на выходе модулятора присутствуют гармоники с частотами

50 Гц, .100 Гц и (2 f — 100) Гц, 25 (2 f H — 50) Гц, которые обусловлены системой модуляции. Поэтому, должно выполняться условие f„ )< f сети(N + 3), В напряжении исследуемого источника могут присутствовать некратные гармоники и субгармоники, для измерения их симметричных составляюцих источник многофазных напряжений повышенной частоты выполняется регулируемым по частоте, причем диапазон измерения частоты источника не превышает f . З5

Работа устройства в Этом случае осуществляется следующим образом.

Так как фильтры блока измерения спектра настроены на,частоты, соответствующие кратным гармоникам напря- 4Q жения используемого источника при фиксированной частоте источника повьиаенной частоты, то при изменении частоты источника на «дй из выражения (1) получим

45 (y„ f„)-g,, eche(f„ ng„) f, д1И t -И + д „), ЕСЛВ („ д f „)<. f; т.е. гармоники в спектре однофазного напряжения тех же частот, что и при фиксированной частоте источника, при изменении его частоты соответствуют некратным гармоникам напряжения исследуемого источника. Задавая положительные приращения частоте источ- 5

55 ника повьхаенной частоты в пределах от 0 до f, можно измерить все

C9 ÒÍ некратные гармоники в диапазоне от

f до f,где N — - максймальный сети к порядковый номер измеряемой, гармоники я при фиксированной частоте. Если давать отрицательные приращения частоте источника в диапазоне от 0 до

fc.I „, то иэ выражения (2) следует, что™ можно измерить все субгармоники у и некратные гармоники в диапазоне от 0 до f

Поэтому, для измерения симметричных составляющих субгармоник и некратных гармоник в диапазоне частот от 0 до f> достаточно изменять частоту источника повышенной частоты в сторону уменьшения в диапазоне, не превышаюцем

Для случая, когда нужно исследовать спектральный состав напряжения источника с быстроизменяюцимися режимами работы, устройство может работать совместно с магнитофоном, который позволяет запомнить информацию на практически любом отрезке времени, а после окончания процесса измерения блок измерения спектра, подключенный к выходу магнитофона, производит измерение симметричных составляющих гармоник напряженйя исследуемого источника.

Эффективность применения устройства заключается в том, что оно позволяет проводить одновременное измерение симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник, а также некратных высших гармоник и субгармоник системы многофазных напряжений, что дает возможность производить параллельный анализ качества многофазногЬ напряжения.

Устройство может быть использовано для создания приборов для измерения параметров качества напряжений многофаэных систем, например трехфаэных, для создания устройств защиты, KQH троля и управления в многофазных установках.

1. Устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофаэной системы напряжений, содержацее преобразователь числа фаэ и многофазный симметричный модулятор, включенный последовательно с преобразователем числа фаз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью одновременного измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений, введены источник многофаэных напряжений повышенной частоты, дополнительный преобразователь числа фаэ, блок измерения спектра однофаэного напряжения и сумматор, причем первые входы сумматора подключены к входным зажимам, вторые входы сумматора через дополнительный преобразователь числа фаэ подключены к источнику многофаэных напряжений повышенной частоты, выход суммато88045 фиг. 1

Рие.2

Составитель В. Дубков

:Редактор H . Кегля Техред Н.Бабурка Корректор М. Вигула

Заказ 8345/53 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра подключен ко входу преобразователя числа фаз, а выход многофазного симметричного модулятора подключен к блоку измерения спектра однофазного напряжения.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей некратных гармоник и субгармоник многофазной системы напряжений, источник многофазных напряжений повышенной частоты выполнен регулируемым по частоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дунаев A.A. Анализатор гармо-ник и несимметрии в энергосистемах.

Труды Рязанского радиотехнического института, Информационно-измерительная техника, Рязань, 1972.

2 ° Ахмеджанов P . А . Исследов ание методов и разработка средств измерения несимметрии и несинусоидальности в системах энергоснабжения электрических железных дорог. Авторевю. канд. дис., Омск, 1973 °

3. Авторское свидетельство СССР

Р 473126, кл. G 01 R 29/16, 17.04.73 (прототип),