Анализатор полных гармонических сопротивлений многофазной электрической системы с нелинейной и несимметричной нагрузкой

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистических

Республик (u}960663 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.12. 80. (21) 3215776/18-21

Р }М К з

G 01 R 27/16 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но дедам изобретений и открытий (23) Приоритет (53}УДК 821. 317. . 322 (088. 8) Опубликовано23.09.82. Бюллетень ¹35

Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Автор изобретения

В.И. Розенов

Омский политехнический институт (71) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР ПОЛНЫХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОНРОТИВЛЕНИЙ

МНОГОФАЗНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С НЕЛИНЕЙНОЙ

И НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКОЙ

1 2

Изобретение относится.к технике электрических измерений и может быть использовано в электроэнергетике для измерения полных сопротивлений электроэнергетической системы гармоничес° ким токам симметричных составляющих прямойр обратной и нулевой последовательностей.

Известен анализатор для измерения полных гармонических сопротивлений, содержащий аналоговые умножители, соединенные с входами смесителей, выходы которых соединены с фильтрами, интеграторы и дифференциаторы L1j

Однако этот анализатор .имеет ограниченный частотный диапазон измерения и применим. только для измерений в распределительных сетях энергосистем, так как при их использовании необходимо соблюдение равенства сопротивлений прямой и обратной последовательности.трехфазной системы

Наиболее близким по достигаемому положительному эффекту и технической сущности является анализатор, со- держащий четыре идентичных канала, выполненных в виде последовательно соединенных сумматора и фильтра нижних частот, генератор двух взаимноортогональных в-фазных гармонических систем напряжения, умножители, два . блока деления и блок управления, причем, выход блока управления соединен с входом генератора. двух взаимно» ортогональных m-фазных гармонических систем напряжения, выходы которого соответственно соединены с входами умножителей, а один из входов блока управления подключен к сети, другой вход соединен с выходом фильтра нижних частот третьего канала,, выходы фильтров нижних частот первого и второго каналов соединены с одним иэ входов первого и второго блоков деления соответственно, другие входы которых соединены с выходом фильтра нижних частот четвертого канала (2).

Недостатком- этого анализатора является сложность и низкая точность измерения. Сложность анализатора вызвана, главным образом, наличием генератора двух взаимноортогональныхфазных гармонических систем напряжения и, как следствие, наличием 2m

25 аналоговых устройств умножения, а низкая точность измерения обусловлена трудностью обеспечения симметричности каждой из двух m-фазных гармонических систем напряжений, кото30 рая должна соблюдаться при перест96066 3. ройке частоты генератора в широком диапазоне частот и с высокой точностью

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор полных гармонических сопротивлений многофаэной электрической системы с нелинейной и несимметричной нагрузкой, содержащий два блока. деления, блок управления, генератор двух сймметричных взаимноортогональных е-фазных .прямОугольных систем напряжений и четыре идентичных канала, выполненных в виде последовательно соединенных сумматора и фильтра нижних часто причем выходы фильтров нижних. частот первого и второго каналов соединены с одним из входов первого и второго блоков деления соответственно, дру,гие входы которых соединены с выходом фильтра нижних частот четвертого канала, выход фильтра нижних частот третьего канала соединен с выходом блока управления, другой вход которо го соединен с одним из входов анализатора, а выходы блоков деления являются выходами анализатора, введены 2а ключей для переноса спектра, 2m фильтров низкой частоты и 4m ключей, причем m-входов.анализатора через ключи для переноса спектра соединены с фильтрами низкой частоты, выходы которых через 4m ключей соединены с сумматорами первого и второго каналов, а через другие 4в - с сумматорами третьего и четвертого канала соответственно, управляющие входы 4m ключей соединены с выходами генератора двухсимметричных вз.аимноортогональных е-фаэных прямоугол ных систем напряжений,. вход которого соединен с выходом блока управления, другой выход которого соединен с управляющими входами 2m ключей для переноса спектра.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема анализатора полных гармонических сопротивлений многофазной электрической системы с нелинейной и несимметричной нагрузкой.

Анализатор содержит электронные аналоговые ключи 1-11-2m для переноса спектра, фильтры нижних частот 2-1-2-2m, блоки 3 управления, генератор 4 двух симметричных взаимноортогональных в-фазных прямоугольных систем напряжения, сумматоры

5 - 8 и.фильтры низкой частоты 9 — 12 блоки 13 и 14 деления, ключи 15-115-4m электронные аналоговые.

В исходном состоянии чередование фаэ выходных движений, напряжений генератора 4 соответствует чередованию фаэ измеряемой симметричной составлякщей m-фазной системы. Напри. зр, если измерения проводят в

3-х фазной системе, где нормальное чередование фаэ A-. В-С, то для измерения сопротивления прямой последодовательности атой системы в генераторе 4 устанавливается такое же чередование фаз, а для измерения сопротивления обратной последовательности

A-С-В и т.д.

Частота выходных напряжений ге10 нератора 4 соответствует частоте, на которой необходимо измерить составляющие полного комплекса гармонического сопротивления.

Анализатор работает следующим

15 образом.

По сигналу иэ блока 3 управления, синхронизированного сетью, включается генератор 4, выходные нап ряжения которого поступают на управляющие входы ключей 15-1-15-4m..Îä новременно с этим блок 3 генерирует пряМоугольный сигнал неизменной частоты (например, 10 кГц), который управляет ключами 1-1-1-2m переноса спектра. Несинусоидальные фазные токи и напряжения исследуемой в-фазной системы коммутируются ключами 1-1-1-2m, в результате чего выделяются их частотные спектры. Фильтры 2-1. ° .2-2m подавляют в преобразованных спектрах нежелательные компоненты. далее сигнал с выхода каждого фильтра поступает на два ключа, коммутируемые вэаимноортогональными напряжениями с выхода генератора 4. Сигналы с выходов этих ключей поступают на однойменные входы сумматоров . Таким образом, образуются четыре m-фазных системы напряжений. В сумматорах 5 — 8 производится ь 40 суммирование фазных напряжений для каждой иэ четырех вновь образованных m-фазных систем напряжения.

Фильтры 9 — 12 выделяют из выходных напряжений сумматоров постоянные

45 «O» « °

Если напряжение иа выходе фильтра

11 не равно нулю, то блок 3 изменяет фазу генератора 4 (например, путем изменения момента запуска последнего

50 относительно момента перехода через нуль напряжения синхронизации) .после чего начинается следующий цикл работы анализатора. Если после очередного изменения фазы напряжений генератора 4 на выходе фильтра 11 нижних частот образуется нулевой уровень напряжения, то блок 3 вырабаты-. вает сигнал на окончание процесса измерения. После этого напряжение на

) выходах блоков 13 и 14 деления рав60 ны вещественной и мнимой частям полного комплекса гармонического сопротивления многофазной электрической системы.

Предлагаемый анализатор содержит, 65 в основном, однотипные элементы, от-, 960663 личающиеся своей простотой и технологичностью. Анализатор прост в изготовлении и настройке. Изобретение найдет широкое применение при исследовании многофазных электрических . систем различного назначения.

Использование анализатора в про-. ьыаленной энергетике позволит повысить качество проводимых исследований и ускорить решение технических задач, имеющих большое на- !О роднохозяйственное значение. К числу таких задач относятся: повышение качества электрической энергии, уменьшение потерь электроэнергий иэ-за протекания токов высших гармоник, обеспечение устойчивой работы устройств для компенсации реактивной мощности и др. Для решения этих и других задач требуется знание полных гармонических сопротивлений.

Формула изобретения

Анализатор полных гармонических сопротивлений многофазной электри.ческой системы с нелинейной и несим метричной нагрузкой, содержащий два блока деления, блок управления, генератор двух симметричных взаимоортогональных m-фазных прямоугольных:систем напряжений и четыре идентичных канала, выполненные в виде последовательно соединенных. сумматора и:фи-. льтра нижних частот, причем выходы фильтров нижних частот первого и второго каналов соединены с одним из входов первого и второго блоков делеI ния соответственно, другие входы которых соединены с выходом фильтра нижних частот четвертого канала, выход фильтра нижних частот третьего канала соединен с выходом блока управления, другой вход которого соединен с одним из входов анализаторов, а выходы блоков деления являются выходами анализатора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены 2m,ключей для переноса спектра, 2m фильтров низкой частоты и 4m ключей, причем m-skoдов анализатора через ключи для переноса спектра соединены с фильтрами низкой частоты, выходы которых . через 4m ключей соединены с сумматорами первого и второго каналов и другие 4в — с сумматорами третьего и четвертого каналов соответственно, управляющие входы 4m ключей сое)динены с выходами генератора двух симметричных взаимноортогональных

m-фазных прямоугольных систем напряжений, вход которого соеДинен с выходом блока управления, другой выход которого соединен с управляющими входами 2m ключей для перено- са спектра.

Источники.информациир принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Франции Р 2276594, кл. G 01 R 27/16, 27.04.76 {аналог).

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2831182/18-21, кл. G 01 R 27/16, 22.10.79 (прототип).