Измеритель симметричных составляющих

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. свид«ву (22) Заявлено 08. 10. 81 (23) 3336804/18-21 (54) М. Кд.з с присоединением заявки М— (23) Приоритет

G 01 R 29/16

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано p7p2 83 Бюллетень Ио

)53} УДК 621. 317. . 3 (0 88. 8) Дата опубликования описания 07. 02. 83 а бар

Ье у С.Х@3рдно т электродинамики AH Украинской-"-ССР" "

-. " Х ., (72) Авторы изобретения

В.В. Брайко, Е. Н. Коцюба, И.П. Грин и 10.Ф.Тесик

Институ (71) Заявитель (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ СИММЕТРИЧНЫХ .СОСТАВУИЮЩИХ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения напряжений и токов прямой и обратной последовательностей трехфазной электрической .сети.

Известно устройство для выделения симметричных составляющих. прямой и обратной последовательностей трехфазной сети, которое состоит из активно-индуктивных плеч, подключенных непосредственно к фазам сети 1 .

Недостатком указанного устройства является погрешность, обусловленная высшими гармониками сети..

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения симметричных составлянщих трехфаэной электрической сети, которое состоит из двух каналов, содержащих последовательно соединенные трансформаторы, фильт ры симметричных составляющих, селективные преобразователи, включающие избирательный усилитель, выпрямитель и сумматор, а также переключателя, делителя и преобразователей частоты в напряжение 2).

Недостатком этого устройства является низкая точность преобразова ния основной.гармоники симметричной составляющей в постоянное напряжение, что определяется температурной и временной нестабильностью элементов избирательных усилителей. Поэтому селективный преобразователь содержит основной преобразовательный тракт, тракт тсоррекции, цреры1О ватель, масштабный преобразователь и формирователь импульсов. Работа селективного преобразователя основана на синфаэности измеряемого и опорного сигналов, что имеет место

fIpH отсутствии сдвига фаз в преобразователе, который запитан от того же источника сигнала, который питает и формирователь импульсов.

Однако угол сдвига фаз симметричной составляющей напряжения на выходе фильтра симметричных составляющих изменяется в широких пределах (от 0 до 360" ), а выходной .сигнал фильтра симметричных составляющих является полигармоническим, причем уровни высших гармоник часто превышают уровни симметричных составляющих. Все это приводит к тому, что на вход тракта сравнения сигналы первых гармоник симметричных составляющих с выхода фильтра симметрич-, 995023 ныХ составляющих н опорнов напряже- ние с выхода масштабного преобразователя поступают сдвинутые нв на-Х, что необходимо для обеспечения работы селектинного преобразователя в нормальном режиме, а на любой 5 другой угол (от-Ж до+g) .

Компенсация фазового сдвига сравниваеьых н тракте сравнения сигналов отсутствует, что приводит к появлению напряжения, которое усили- 10 нается полосовым усилителем тракта. сравнения, выпрямляется синхронным детектором, и через фильтр нижних частот подводится к сумматору, в результате чего нарушается режим 15 стабилизации всего устройства. При этом селективный преобразователь перестает функционировать или работает с большой погрешностью.

Целью изобретения является повы,шение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель симметричных составляющих, содержащий фильтр симметричных составляи щих и селективный преобразователь, состоящий из изме-. рительного тракта, тракта сравнения, прерывателя, масштабного преобразователя и формирователя импульсон, причем источник трехфазного напряжения подключен к входам фильтра симметричных составляющих выход котороР го подключен к входам тракта измерения и тракта сравнения, выход которого подключен к другому входу тракта измерения, выход которого через .прерыватель и масштабный преобразователь соединен с другим входом тракта сравнения, а выход<формирователя импульсов соединен с вторым входом прерйвателя и,третьим входом 40 тракта сравнения, введены последовательно соединенные круговой фазовращатель, избирательный усилитель, фазоповоротный блок на к,/Д.,перемножи.тель, фильтр,. нижних частот, ком- 45 паратор и исполнительный блок, причем первый вход круговог6 фазовращателя соединен с одной из фаз сети, второй вход соединен с выходом исполнитель= ного блоха, выход фильтра симметричных составляющих соединен с вторым входом перемножителя, а выход избирательного усилителя соединен с.входом формирователя импульсов.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Измеритель симметричных составляющих состоит иэ фильтра 1 симметричных составляющих и селективного устройства, состоящего из основного измерительного тракта 2, прерывателя

3, источника 4 трехфазного напряжения, тракта 5 сравнения, масштабно..го преобраэонателя б, кругового фазонращателя 7, избирательного уси- 65 лителя 8, фазоповоротного блока 9 на

: /2, первмножителя 10, формирователя 11 импульсов, исполнительного блока 12, фильтра 13 нижних частот и компаратора 14, Основной измерительный, тракт 2 состоит из последовательно соединенных избирательного .усилителя 15, амплитудного детектора 1б.и сумматора 17, а тракт 5 сравнения содержит последовательно включенные вычитающее устройство

18, полосовой усилитель 19, синхронный детектор 20 и фльтр 21 нижних частот.

Измеритель работает следующим образом.

Выходной сигнал фильтра 1 усиливается н основном измерительном трак- те 2 избирательным усилителем 15, настроенном на основную гармонику трехфазного напряжения, и выпрямляется амплитудным детектором 16, после чего поступает на первый вход сумматора 17, на второй вход сумматора 17, который одновременно является другим входом основного измерительного тракта 2, поступает сигнал с выхода фильтра 21 нижних частот, который также является выходом тракта 5 сраннения. Сумматрный сигнал с выхода сумматора 17 поступает на вход прерывателя 3, который управляется сигналом с выхода формирователя 11 импульсов.

Меандр с выхода прерывателя 3 делится масштабным преобразователем б н К раз, где К вЂ” номинальное значение коэффициента усиления основного измерительного тракта 2. Выходной сигнал масштабного преобразователя б поступает на первый вход вычит рщего устройства 18, являкщийся третьим входомтракта 5 сравнения, на нторой вход вычитающего устройства (первый вход тракта 5 сравнения) поступает преобразуемый сигнал с выхода фильтра 1 симметричных составляющих.

Благодаря наличию н тракте 5 сравнения избирательного усилителя

19 сигналы сравниваютея по первым гармоникам,. Если коэффициент передачи основнЪго тракта равен Номинальному значению К, то разностное напряжение первой гармоники на выходе вычитающвго устройства 18 отсутствует. При отключении коэффициента передачи основного тракта 2 от номинального значения на выходе вычитающего устройства 18 и, следовательно, на выходе тракта 5 сравнения появится разностное напряжение, поступающее на второй вход сумматора 17, которое компенсирует приращение напряжения основного тракта 2. Для функционирования схе995023. мы селективного преобразователя не= обходимо, чтобы частота и фазовый сдвиг выходного напряжения формирова теля 11 совпадали с частотой и фаэовым сдвигом первой -гармоники преобраэуемого сигнала.. Равенство частот обеспечивается пОдачей сигнала на фильтр 1 непосредственно, а на формирователь 11 через фазовра-щатель 7 и избирательный усилитель

8 с одного и того же источника 4 трехфазного напряжения..

° Компенсация .фазового сдвига между первыми гармониками сигналов с выхода фильтра 1 и с выхода масш- . .табного преобразователя б осуществ-. ляется путем изменения .начального угла сдвига фаэ сигнала на выходе .Фаэовращателя 7 и, соответственно,: на выходах избирательного усилителя

8 и фазоповоротного блока 9, а также на входе формирователя 11 импульсов. Это достигается тем, что результат перемножения входного сигна ла формирователя 11, повернутого.на ф./2 фазоповоротным. блоком 9, и выходного сигнала фильтра 1 в виде .. .постоянного напряжения через фильтр .

13 нижних частот, коммутатор 14 и исполнительный блок 12 поступает на управляющий вход фаэовращателя 7.

Если векторы первых гармоник перемножаемах сигналов сдвинуты на

X/2, то на выходе перемножителя 10 постоянная составлякщая равна нулю

U =К И и =К Итти чэ(.ай,ЖЦ)=

40 1 1 1 4 2. . =К 010ДбОВ ФР)«СОВ(ИМ+ ))=Кф Ц »

»Ц фцуф.«+) О);где 0 — выходное напряжение. пере.« в множителя, К - коэффициент преобразоваf ния .перемножителя;

U U U U — соответственно мгновенныеи действующие значения 1 .+ Z перемножаемых напряжений.

Переменная составляющая выходного сигнала перемножителя подавляется фильтром 13 нижних частот. Таким образом, на входе компаратора напряжение отсутствует и исполнительный блок 12, управляющий фазовращателем 7, не включается .в работу. В этом случае сигнал на входе формирователя 11 синфазен с -выходным сигналом фильтра 1.

При возникновении фазового сдвига между первыми гармониками преобразуемого сигнала и сигнала с выхода формирователя 11 на выходе фильтра 13, соединенного с пвремно жителем 10, появляется постоянное на пряжение

0 О О К 615 (ЖЬ ЬЧ )ь1э (юФ +

+)at= К,u„u со5(щ ау)соэ» о (Яий. -, Я Н- КД,п,,61иь, (g) где U — выходное напряжение фильтра 13

6 - угол сдвига фаз между векторами первых гармоник преобразуемого

5 напряжения и напряжения на выходе формирователя 11.

Постоянное напряжение с фильтра

13 поступает на компаратор 14, который срабатывает в соответствии с уровнем и знаком этого напряжения и запускает йсполнительный блок 12, сигнал которого воздействует на фаэовращатель 7 таким образом, что15 бы скомпенсировать угол сдвига фаз

ЬЧ.

Таким образом, дополнительное введение. в измеритель симметричных составляющих фазовращателя 7, Я избирательного усилителя 8, фаэоповоротного блока 9 на Щ(2, фильтра 13 нижних частот, компаратора 14 и исполнительного блока 12 позволяет на порядок повысить точность иэмея5 рения сиюютричных составляющих.

Кроме. того,- это дает возможность измерить угол сдвига фаэ между изме-! . ряемым сигналом с выхода фильтра 1 . и любым из напряжений источника 4

ЗО трехфазного напряжения, для чего с выхода фаэовращателя информацию . - в виде сигнала, пропорционального углу сдвига фаз между исследуемам и опорным напряжениями, достаточно под.З5 вести к измерительному пРибоРУ, Нро-. градуированному в градусах. Это позволяет отказаться от изготовления дополнительных фазометрических приборов, делает прибор на основе предлагаемого устройства более универсальным и повышает эффективность его использования.

Повышение точности измерения сим-. метричных составляющих и создание приборов с расширенными функциональ45 ными возможностями на основе предлагаемого технического решения способствует повьыение качества электроэнергии и, как следствие, уменьшению зкономического ущерба, наносимо-5О го приемником электрической энергии из-за неудовлетворительного качества последней.

Экономический эффект от внедрения приборов на основе предлагаемого

55 технического решения при полном . удовлетворении нужд народного хозяйства составит около 10 мпн.руб.

3а счет. использования предлагаемого технического решения в прибо ре 43204 последний обладает по сравнению с известным прибором Ф 433С, выпускаемым для измерения показателей качества электроэнергии, следукщими преимуществами: высшим в 10

dS раэ классом точности, меньшими в 3

995023

Формула изобретения

Составитель О. Панчерников

Редактор Н. Гунько Техред А.Бабинец . Корректор М. Демчик

Заказ 633/30 Тираж 708 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 раза габаритами и весом, более высокой технологичностью, а также оснащен цифровой индикацией.

Измеритель симметричных составляющих, содержащий фильтр симметричных составляющих и селективный преобразователь, состоящий из измерительного тракта, тракта сравнения, прерывателя, масштабного преобразователя и формирователя импульсов, причем источник трехфазного напряжения подключен к входам фильтра симметричных составляющих, выход которого подключен к входам тракта измерения и тракта сравнения, выход которого подключен к другому входу тракта измерения, выход которого через прерыватель и масштабный преобразователь соединен с другим входом тракта сравнения, а выход формирователя ,импульсов соединен с вторым входом

I прерывателя и третьим входом тракта сравнения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные круговой фазовращатель, избирательный усилитель, фазоповорот ный блок на 1Г/2, перемножитель, 1 фильтр нижних частот, компаратор и

;исполнительный блок, причем первый вход кругового фазовращателя соедн10 нен с одной из- фаз сети, второй вход соединен с выходом исполнительного блока, выход фильтра, симметричных сос тавляющих соединен с вторым входом перемножителя, а выход избирательного усилн15, еля соединен с входом формирователя . импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Щ 1. Фабрикант В.Л. Фильтры .симметричных составляющих. ГЭИ, 1962, с. 100-106.

2. Авторское свидетельство СССР

9 517860, кл. G 01 R 29/16, 1976.