Анализатор сопротивлений систем промышленного электроснабжения

 

Изобретение относится-к технике электроизмерений и предназначено для использования в электроэнергетике. Цель изобретения - увеличение точности измерения. Анализатор сопротивлений содержит два идентичных канала (К) 1.1 и 1.2. Каждый К 1.1 и 1.2включает аналоговые ключи 9.1 9 .3переноса спектра, аналоговые ключи 13 о 1 и 13.2 умножения, фильтры 14.1, 14.2 и 11 нижних частот, сумматор 10. Кроме того, анализатор содержит блок 20 управления. Для достижения цели в каждый К 1.1 и 1,2 введены согласующие блоки 2.1 - 2.3 и блоки 15.1 и 15.2 выборки-запоминания . В анализатор введены также формирователь 3, умножители 4 и 5 частоты , переключатель 8,формирователь 7 сигналов переноса спектра, форми-, рователь 12 опорных напряжений, коммутатор 16, аналого-цифровой преобразователь 17, вычислительньш блок 18, блок 19 индикации и задатчик 6 номера гармоники. Введенные элементы и образованные функциональные связи исключают погрешности, связанные с неидентичностью аналоговых элементов К 1.1 и 1,2 и повышают быстродействие анализатора путем одновременного измерения всех составляющих сопротивления . 1 з.п, ф-лы, 4,ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (дд g С 01 R 27/16

Vr

Ug(t)

Ц(д м) i p(tl

t (t) с (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3909522/24-21 (22) 12.06.85 (46) 07.01.87. Бюл. № (71). Омский политехнический институт (72) В.И.Розенов (53) 621.3 17.735 (088.8) (56) Заявка Франции - 2276594, кл. G 01 R 27/16, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР .№ 851284, кл.- С 01 R 27/16, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 960663, кл. G 01 R 27/16, 1980. (54) AHAJIH3AT0P СОПРОТИВЛЕНИЙ СИСТЕМ

ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике электроизмерений и предназначено для использования в электроэнергетике.

Цель изобретения — увеличение точности измерения. Анализатор сопротивлений содержит два идентичных канала (К) 1. 1 и 1.2. Каждый К 1.1 и

1.2 включает аналоговые ключи 9.1

9.3 переноса спектра, аналоговые ключи 13.1 и 13.2 умножения, фильтры

14.1, 14.2 и 11 нижних частот, сумматор 10. Кроме того, анализатор содержит блок 20 управления. Для достижения цели в каждый К 1.1 и 1.2 введены согласующие блоки 2.1 — 2.3 и блоки 15.1 и 15.2 выборки-запоминания ° В анализатор введены также формирователь 3, умножители 4 и 5 частоты, переключатель 8,формирователь

7 сигналов переноса спектра, формирователь 12 опорных напряжений, коммутатор 16, аналого-цифровой преобразователь 17, вычислительный блок

18, блок 19 индикации и задатчик 6 номера гармоники. Введенные элементы и образованные функциональные связи исключают погрешности, связанные с неидентичностью аналоговых элементов К 1.1 и !.2 и повышают быстродействие анализатора путем одновременного измерения всех составляющих сопротивления. 1 з.п. ф-лы, 4,ил, 82021 2

Целью изобретения является увеличение точности измерения путем ис— ключения погрешностей, связанных с неидентичностью аналоговых элементов

ia. каналах- измерения и повышение быстродействия путем одновременого измерения всех составляющих сопротивления.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема анапизатора, на фиг, 2 — функциональная схема формирователя сигналов переноса спектра, на фиг. 3 — врем6нпые диаграммы, поясняющие работу формирователя сигналов переноса спектра, на фиг,4— функциональная схема блока управле- ния. .>Анализатор содержит два идентичных канала 1.1 1.2, согласующие блоки (аттенюаторы) 2.1 — 2.3 Для приведения и преобразования величин фазных напряжений и токов исследуемой системы электроснабжения к более у удобным для дальнейшей обработки ве личинам напряжений (например +10 В), формирователь 3 напряжения одной (любой) фазы напряжения сети прямоугольных импульсов в моменты перехода напряжения этой фазы через нуль, умно-житель 4 частоты с постоянным коэффициентом умножения, управляемый умножитель 5 частоты с переменным коэффициентом умножения, задатчик 6 номера гармоники, формирователь 7 сигналов переноса спектра, переключатель 8, ключи 9.1-9.3 электронные аналоговые для переноса спектров, сумматор 10, фильтр 11 нижних частот, формирователь 12 опорных напряжений, ключи умножения 13.1, 13.2, электронные аналоговые фильтры 14 ° 1 и 14.2 нижних частот, блоки 15.1 и

15.2 выборки запоминания, коммутатор 16 аналоговый электронный, аналого-цифровой преобразователь 17, вычислительный блок 18, блок 19 индикации и блок 20 управления. Входы устройства через последовательно соединенные согласующие блоки 2.1-2.3

1 12

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для использования в электроэиергетике с целью измерения полных сопротивлений промышленных электрических сетей и систем гармоническим током симметричных составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей трехфазной системы. и ключи 9.1 — 9.3 переноса спектра подключены к соответствующим входам сумматора 10, выход которого подключен к входам двух цепочек из после- . довательно соединенных ключа 13,1 (13,2) умножения, фильтра 14.1 (14.2) нижних частот и блока 15.1 (15.2), выходы блоков 15.1 и 15.2 через коммутатор 16 подключены к входу аналоi0 ro-цифрового преобразователя 17, выход которого подключен к входу блока 18. Выход одного из согласующих блоков через последовательно соединенные формирователь 3, умножитель

4 частоты, формирователь 7 сигналов переноса спектра и переключатель

8 подключен к управляющим входам ключей 9,1-9.3 переноса спектра, кро е того, выход формирователя 3 через последовательно соединенные управ/ляемый умножитель 5 частоты, формирователь 12 опорных напряжений подключен к управляющим входам ключей

13.1 и 13.2 умножения.

Формирователь сигналов переноса спектра содержит двоичный счетчик

21 и постоянный запоминающий блок ?2, Б исходном состоянии переключателем 8 устанавливается чередование фаз выходных напряжений формирователя 7 сигналов переноса так, чтобы

/ оно соответствовало требуемой симметрической составляющей "рехфазной системы. Для прямой последовательности чередование фаз А-В-С, обратной—

А-С-В, нулевой — Л-А-А. Задатчиком

6 устанавливается номер гармоники, на которой производится измерение полного гармонического сопротивления„ При этом задатчик 6 воздействует на управляемый умножитель 5 частоты, так, что частота прямоугольных импульсов на его выходе соответствует частоте требуемой гармоники.

45 i

Анализатор работает следующим об- разом.

Несинусоидальные фазные напряжения, имеющие место на зажимах питания нелинейной и несимметричной нагрузки, и фазные токи, потребляемые этой нагрузкой, из исследуемой системы электроснабжения подаются на входы идентичных каналов 1.1, 1.2 °

После прохождения через согласующие блоки 2. 1 — 2.3 нормированные уровни этих напряжений и токов поступают на входы ключей 9 ° 1 — 9.3 переноса спектра. Одновременно с этим форми12820 рователь 3 формирует импульсы в моменты перехода через нуль напряжения на выходе согласующего блока

2. 1-2. 3

Частота следования этих импульсов умножается в умножителе 4 в требуемое число раз. Выходные импульсы умножителя 4 поступают на вход формирователя 7 сигналов, где из этой последовательности формируется трехфазная симметричная система прямоугольных импульсов (скважность этих импульсов равна 2, меандр), которая через переключатель 8 (предварительно установленный) управляет ключами

9.1-9.3 переноса спектра.Одновременно с этим частота прямоугольных импульсов с выхода формирователя 3 умf0

f5 ножается управляемым умножителем 5

20 ет спектру симметричной составляющей выбранной положением переключателя

8. Далее из напряжения на выходе сумматора 10 фильтром 11 нижних частот отфильтровываются побочные (паразитные) составляющие, а выделенный спектр заданной симметричной состав40 ляющей поступает на входы ключей 13.1 и 13.2 умножения. Эти ключи коммутируются взаимно ортогональными напряжениями с выхода формирователя 12.

Фильтры 14.1 и 14.2 выделяют из них постоянные составляющие — синусную (синфазная) и косинусную (квадратурная) той гармоники данной симметричной составляющей, номер которой определяет задатчик 6 и, соответственно, коэффициент умножения управляемого умножителя 5. После истечения интервала времени, необходимого на отработку выходных напряжений фильтров 14.1 и 14.2, сигналом из блока

20 управления включаются блоки 15.1, 15.2 выборки-запоминания и значения постоянных составляющих с выхода фильтров 14.1 и 14.2 запоминаются.

55 и поступает на вход формирователя 12 опорных напряжений, который формирует на выходе две взаимно ортогональные (сдвинутые одна относительно друо гой на 90 ) последовательности пря- 25 моугольных импульсов.

Выходные напряжения ключей 9.1

9.3 представляют собой преобразованI ные фазные напряжения (токи) исследуемой системы электроснабжения. 30

После суммирования их в сумматоре

10 на его выходе имеет место напря жение, спектр которого соответству1 II

U<, U и т,„, т,„ соответственно ортогональные (синусная и косинусная) составляющие v-й гармоники напряжения и тока 1-й симметричной составляющей трехфазной систе-

-l °

Умножив числитель и знаменатель выражения (1) на комплекс, сопряженный комплексу знаменателя, получают е раздельные выражения для мнимой и вещественной компонент полного сопротивления:

IÄ ) +(I, ) и

1 Е „," " „ " (3) г ()1 ()а

Для вычисления искомых составляющих полного сопротивления необходимо определить ортогональные составляющие 4 -х гармоник напряжения и foка j-й симметричной составляющей

21 4

Одновременно с этим сигналом из блока 20 управления поочередно откры ваются каналы коммутатора 16 и запускается аналого-цифровой преобразователь 17, который поочередно преобразует напряжения с выходов блоков выборки-запоминания, поступающие через коммутатор, в цифровые коды и передает эти коды на вход вычислительного блока t8. После преобразования в коды выходных напряжений всех четырех блоков выборки-запоминания, входящих в оба канала 1.1 и 1,2, блок

20 управления запускает цифровой вычислительный блок 18.

Алгоритм работы вычислительного блока определяется следующим образом.

Полное входное сопротивление системы электроснабжения относительно ветви, по которой получае- питание нелинейная и несимметричная нагрузка определяется из выражения:

I 1!

z« ,= Ьл = Ю,К 1х (1)

I, +)т"„,„ где U -I — соответственно комплексные значения ч-х гармоник j-й симметричной составляющей напряжения на шинах питания нелинейной нагрузки и тока, потреб-" ляемого этой нагрузкой, 1282021

50

55 трехфазной системы, входящие в формулы (2) и (3). После вычисления по . этим формулам значения вешественной и мнимой составляющих полного сопротивления отображается в цифровой фор- 5 ме блоком 19 индикации.

Таким образом, определение сопротивления проводится за один цикл работы анализатора. Длительность этого цикла определяется только постоянны- 10 ми времени фильтров 14. 1 и 14.2,быстродействием преобразователя 17 и вычислительного блока 18.

Формирователь 7 сигналов переноса может быть реализован следующим об разом.

На схеме (фиг. 1) вход формирователя 7 связан с выходом умножителя

4. Если, например, частота переноса спектра выбрана равной й,, то час- 20 тота на выходе умножитепя 4 должна быть 6fv i т.е. в 6 раз больше. Это необходимо в связи с тем, что формирователь 7 реализован по схеме, содержащей постоянный запоминающий блок 25

ПЗБ 22, двоичный счетчик 21, обеспечивающий счет до 6. выходы счетчика связаны с адресными шинами ПЗБ, Организация памяти НЗБ — шесть слоев по три разряда. Запись информации 30 в ПЗБ осуществляется в соответствии с таблицей.

Работу формирователя 7 иллюстри— рует временная диаграмма, приведенная на фиг. 3, где f,. выходные им- 35 пульсы умножителя частоты.4, А — сиг, нал на выходе первого разряда ПЗБ,  — сигнал на выходе второго разряда ПЗБ, С вЂ” сигнал на выходе третьего разряда ПЗБ. Сигналы А, В и С яв- 40 ляются выходными сигналами формирова теля 7 сигналов переноса спектра. ь

Формирователь 7 работлст съ и р-щим образом.

С .приходом каждого входного импульса на вход счетчика происходит опрос очередной ячейки памяти. Так как информация записана в ИЗБ в соответствии с таблицей, то выходные напряжения 1, 2 и 3-го разрядов пред ставляют собой последовательности импульсов со скважностью 2, сдвинутые одна относительно другой на одну третью часть общего цикла работы, т. е. на 120 . Длительность одного цикла равна длительности шести импульсов частоты f так, как счетчик осуществляет счет только до шести. Практически ПЗБ может быть выполнен, например, на одной микросхеме 155РЕЗ.

Блок 20 управления (фиг. 4) содержит двоичный счетчик 23, элемент

2 логической ЗИ-НЕ, одновибратор 25, RS-триггер 26, кнопку 27.

В исходном состоянии положение а кнопки 27, триггер 26 выходным уровнем напряжения удерживает в нуле,(сбрасывает в состояние нуль) счетчик 23, запирает элемент 24, препятствуя прохождению через него импульсов с выхода умножителя 4 частоты, и определяет состояние блоков 15 выборки-запоминания режимом "Слежение", На выходе переполнения счетчика 23 присутствует сигнал, разрешающий работу элемента 24 (разрешающий прохождение через него импульсов) °

Блок 20 управления работает следующим образом.

После нажатия на кнопку 27 RSтриггер изменяет свое состояние на противоположное. Его выходным сигналом блока выборки- запоминания переводят в режим "Хранение" и разрешается прохождение импульсов через элемент 24. Приход каждого импульса на вход счетчика 23 вызывает изменение в нем двоичного кода. Выходной код счетчика 23 управляет состоянием коммутатора 16. Одновременно с этим, каждым импульсом с выхода элемента 24 запускается одновибратор

25, который с задержкой по времени запускает аналого-цифровой преобразователь 17 ° Эта задержка необходима для отстройки по времени от переходных процессов установления кода в счетчике 23 и срабатывания коммутатора 16. Всего на вход счетчика поступает пять импульсов. Пятый им12820 пульс является сигналом переполнения счетчика. Этим сигналом запускается вычислительный блок 18 и запирается (блокируется) элемент 24. Четыре предыдущих"импульса определяют соответствующее состояние коммутатора 16.

После перевода кнопки 27 в положение

Ь блок управления возвращается в исходное положение.

Управление работой анализатора 10 сопротивлений может быть осуществлено автоматически от какой-либо внешней системы. При этом внешняя система выполняет функцию кнопки 27.

Формула изобретения

1. Анализатор сопротивлений.систем промышленного электроснабжения, содержащий два сумматора, шесть фильт-20 ров нижних частот, блок управления, аналоговые ключи переноса спектров и аналоговые ключи умножения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности и уменьшения времени измерения, в него введены переключатель, формирователь сигналов переноса спектра, первый и второй умножители частоты, формирователь опорных напряжений, четыре блока выборки-запоминания, формирователь, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный блок, блок индикации, задатчик номера гармоники и согласующие блоки, 35 причем анализатор содержит два идентичных канала, каждый из которых состоит из двух одинаковых цепей, сос» тоящих из последовательно соединенных аналогового ключа" умножения, 40 фильтра нижних частот и блока выбор ки-запоминания, входы двух цепей соединены и через последовательно соединенные дополнительный фильтр нижних частот и трехвходовый сумматор соединены с выходами трех аналоговых ключей переноса спектра, входы кото21 8,. рых соединены с согласующими блоками, входы которых соединены с входными зажимами анализатора, являющимися входами канала, а выходами канала являются выходы блоков выборки-запоминания, причем управляющие входы одноименных ключей переноса спектра первого и второго каналов соединены и,через последовательно соединенные переключатель, формирователь сигналов переноса спектров, первый умножитель частоты и формирователь соединены с выходом одного из согласующих блоков, одноименные управляющие входы ключей умножения перс вого и второго каналов соединены и через формирователь опорных напряжений и второй умножитель частоты соединены с выходом формирователя, управляющий вход второго умножителя частоты соединен с выходом задатчика номера гармоники, вход блока управления подключен к выходу первого умножителя частоты, выходы первого и второго каналов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь соединен с вычислительным блоком, выход которого соединен с блоком индикации, четыре выхода блока управления соединены с управляющими входами соответственно первых блоков выборки-запоминания обоих каналов, аналого-цифрового преобразователя, коммутатора, вычислительного блока.

2. Анализатор по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что формирователь сигналов переноса спектра содержит двоичный счетчик и постоянный запоминающий блок, адресные входы ко-, торого соединены с выходами двоичного счетчика, а выходы являются выходами формирователя сигналов переноса спектра, входом которого является рход двоичного счетчика.

Р

Хю юулоюору3

Составитель Н.Михалев

Редактор Н.Марголина Техред Л. Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 7260/42 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4