Измеритель несимметрии напряжений в трехфазной сети

 

Изобретение касается контроля качества электроэнергии систем электроснабжения. Цель изобретения - повышение точности и достоверности измерения коэффициента несимметрии в сетях с отклонениями от синусоидальной формы напряжения и резкими изменениями величин напряжений. Измеритель состоит из масштабного преобразователя 1, преобразователя 2 переменного напряжения в постоянное, основанного на методе неявного вычисления, функционального преобразователя 3 и блока индикации 4. В состав функционального преобразователя входят квадраторы 5, 6, 7, 13, сумматоры 8, 11, 14, 17, 18, умножитель 9, масштабирующие блоки 10, 12, 15, 21, блоки 16, 20 извлечения квадратного корня и делитель 19. Блок 4 индикации состоит из последовательно соединенных АЦП 22 и отсчетного блока 23. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО1.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ)5 С О! R 29/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1. (21) 4454901/24-21 (22) 16.05 ° 88 (46) 15.10.90. Бюл. У 38 (71) Запорожский машиностроительный институт им. В.Я,Чубаря (72) В.Я.Майер, Зения и Л,Л.Петровская (53) 621.317.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

О 993162, кл. G О1 R 29/16, 1980.

Авторское свидетельство СССР

9 737882, кл. G 01 R 29/16, 1975. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ (57) Изобретение касается контроля качества электроэнергии систем электроснабжения. Цель изобретения — повышение точности и достоверности изме„„SU„„1599813 А 1

2 рения коэффициента несимметрии в сетях с отклонениями от синусоидальной формы напряжения и резкими изменения\ ми величин напряжений. Измеритель

- состоит из масштабного преобразователяя 1, пр еоб р as о вателя 2 пер еменного напряжения в постоянное, основанно го н а мет од е не я BHo го вычисл ения, функционального преобразователя 3 и блока индикации 4. В состав функционального преобразователя входят квадраторы 5,6,7.13,сумматоры 8,!1 14,17, 18,умножитель 9, масштабирующие блоки 10,12,15,21, блоки 16,20 извлечения квадратного корня и делитель 19.

Блок 4 индикации состоит из последовательно соединенных АЦП 22 и отсчетного устройства 23. 2 ил.

159981 3 а нулю, как сумма напряжений вдоль амкнутого контура соединяюпих заимы А,В, и С, т.e, UAB + Usc + U(A=.

О. В этой связи по методу симметичных составляющих комплексы векто ов напряжений прямой и обратной пос" едовательностей можно записывать соответственно:

Изобретение относится к электрон измерительной технике, а именно к з устройствам контроля качества электж роэнергии систем энергоснабжения.

Цель изобретения — повышение точ- Р ности и достоверности измерений в се- р тях с отклонением от синусоидальной л формы напряжения и резкими изменениями величин напряжений. 10

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг.2 — векторная диаграмма, поясняю- щая принцип измерения симметричных составляющих. 15

Измеритель несимметрии напряжений в трехфазной сети содержит масштабный преобразователь 1, преобразователь 2 переменного напряжения в постоянное, преобразующий действующее 20 значение входного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, основанный на методе неявного вычисления, функциональный преобразователь 3 среднеквадратической вели- 25 чины и блок 4 индикации.

В состав функционального преобразователя 3 входят квадраторы 5-7.счмматор. 8, умножитель 9, масштабирую° щий блок 10, сумматор 11, масштабирующий блок 12, квадратор 13, сумматор 14, масштабирующий блок 15,блок

16 извлечения квадратного корня,сумматоры 17 и 18, делитель 19, блок

20 извлечения квадратного корня и масштабирующий блок 21, Блок 4 индикации включает аналогоцифровой преобразователь 22 и отсчетное устройство 23.

Измеритель работает следующим об- 40 разом.

При измерении симметричных составляющих напряжения используется тот факт, что напряжения обратной и прямой последовательностей трехфаэной 45 сети зависят от абсолютных величин трех линейных напряжений.

j 2((2 2 а гдеа=е,а=е,те.а=

1 . )3

+ d

2 " 2 2 гз — j 2 — — оператор поворота угла;

UA8 j "бсj UcA — комплексы линейных напряжений, Из векторной диаграммы (фиг.2) по соотношениям сторон треугольников СВД и CAD находим аналитическое выражение векторов междуфаэных напряжений:

ЦА ПАВ э

Uac = Х jYj сА (АЬ (3) Подставляя выражение (3) в (1), после преобразований получим

1УЗ (--"- — Х)). (4) . г- UAb

II

По теореме Пифагора U << Х + Y

Следовательно Y = U >(— Х . (5)

Из соотношений сторон треугольни" ка САВ находим

2 2 2

UAS + Usc - U A (6)

20 яь

Подст авляя выражения (5) и (6) в (4), после преобразований получим окончательное выражение модуля напряжения прямой последовательности в виде

Независимо от схемы соединения обмоток источников и приемников (наг- 5( рузки) трех(1)аэной системы геометрическая сумма линейных напряжений рав1 (U + aU + а 1.1 )

3 А8 нс сд (1)

"ЬС СА)

2 (2) 1 ) 3

U = --- (- — U + If3Y) +

3 ) 2 АB

1 2 2

1 1 2

U AS + ЦВс + UcA + 3 5(2Uhe,U &c) (дЬ + U 8C СЯ) 1э, 1 Г 3 где УдВ, Цьс, IJ сд — действующи 3 ((2 д \37)

МЬ значения линейных напряжений.

По аналогии выражения (4) получим Гз ЛЖ вЂ”. ° после преобразований 2

У (7) (8) )5998!3

1 Г 2 2

2 ф 1" ЯВ + "вс + "сд — 3 j(2UABU8c

UcA)1 (! 0) I.Þ

)72

AB 8c UñA т

I f с коэфт!тициентом передачи, равным 2, одновременно с напряжением суммы с выхода сумматора 8 поступают на входы сумматора 11 в котором получаетz. 2 ся напряжение разности !!дв + U >c—

2. — U д, которое вводится в квадратор 13.

Ч 2

Полученный квадрат (UA + U Вс—

2 2 в

UcA ) с выхода квадратора 13 -и

z напряжение 4 !!дв U 8c с выхода масштабирующего блока 12 поступают на входы сумматора 14, в котором получается напряжение разности квадра2 2 2 2 тов 4Бдв)- вс (" дв + вс - Псд)

С выхода сумматора 14 напряжение разности квадратов поступает на вход масштабирующего блока 15 с коэффициентом передачи, равным 3, и получается напряжение 3 f(4UA8U c)

2. Z 2 ())дВ + "Вс "сд) i которое т м вводится в блок 16 извлечения квадратного корня, С выходов сумматора 8 и блока 16 извлечения квадратного корня соот2 ветственно напряжения U All + U >c + U „ однавре".енно поступают и в сумматор

l7 и в сумматор 18, В сумматоре 17 получается напряжение суммы квадратов

М.2 вс — () дв + U ac — Псд)1 )

I ти квадратов

Ч 2 ЯВ + "ве + цсд +

2. 2 дв + Uec- !!,„)1, 2

UA8 + Uac + UcA

2 t вс- Uс„)3 дв (!!дЬ + 1вс - )сд) 2

Подставляя вь ражения (5) и (6) в . (8), после преобразований получи

Зная модуль напряжений прямой U . и обратной Uz последовательностей, Соотношения (7), (9) и (10) положены в основу работы предлагаемого !5 измерителя, Линейные напряжения исследуемой трехфазной системы поступают через масштабный преобразователь I соответственно на входы преобразователя

2 переменного напряжения в постоянное, преобразующего действующее значение входного напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, основанного на методе неявного вычисления. Эти напряжения вводятся в информационные входы функционального преобразователя 3, а именно в квадраторы 5,6 и 7,которые предназначены для возведения в квадра- ЗО ты напряжений !)46 9 Цвс и Цсд соответственно. В сумматоре 8 получает-.

11 т 2 ся суммы квадратов . Ag + Sc + UCA

С выходов квадратарав 5 и 6 напря2 2 жения Ugg H U Doc rупают HB входы умножителя 9, с выхода которого пра- . с изводение квадратов U < -тдс поступает на вход масштабирующего блока.

Р

12. Коэт1фициен r передачи масштабирующего блока 12 равен 4, поэтому на его выходе образуется напряжение

12

4!1дв l. âñ °

Напряжение L cA с выхода квадратора 7 через .масштабируюший блок 10

2 2 2

"дв + "вс + "сд 3Г4!У Б а в сумматоре 18 — напряжение разносС вы=.одав сумматоров 17 и 18 соответственно эти напряжения поступают

Z Z . 2.

UAB + "Вс + "сд + 3(4UA8 UBc также окончательное выражение модутной последова2 2 2 (U Ä8 + U Sc — UcA ) ° (9) можно найти коэффициент несимметрии напряжения, выраженный в процентах; на вход делителя )9, на выходе которого образуется напряженйе отношения

1599813

2 2 t f. д — 3 Г40яв Б sc — (U лв + U вс — Саед) ) К0 (Ugg + U 5c — Осл )

+ Оса- 3

К = 100 (12

+Uw+ 3

15 поступающее в блок 20 извлечения квадратного корня, на выходе котороС выхода блока 20 извлечения .квадратного корня напряжение поступает на вход масштабирующего блока

Ъ затем это напряжение поступает на информационный вход блока 4 индикации, в состав которого входят последовательно соединенные аналого-циф т-ровой преобразователь 22 и отсчетное устройство 23, предназначенные для преобразования напряжения аналоговых сигналов в цифровой код и отображения их на цифровом и дискретно-аналоговом индикаторах. 25

Формул а из об ре т ения

Измеритель не симметрии напряжений в трехфазной сети, содержащий 30 масштабный преобразователь и последовательно соединенные функциональный преобразователь и регистрирующий блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерений, он дополни- тельно содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное, входы которого соединены с выходами масштабного преобразователя, а выхо- 10 ды с входами функционального преобразователя, содержащего четыре квадратора, пять сумматоров, умножитель, четыре масштабирующих блока, два бло45 го получается напряжение, равное коэффициенту несимметрии, выраженному в относительных единицах:

21 с коэффициентом передачи 100 в котором получается выражение коэбби- циента несимметрии в процентах

$4UPQU — (Up/ + 0 40 " с (0 лв + Овс — U,ñ j

KB извлечения квадратного корня и блок деления, причем три входа первого, второго и третьего квадраторов соединены соответственно с тремя входами функционального преобразователя, а первые выходы — с входами первого сумматора, связанного с четвертым квадратором через второй сумматор, второй выход третьего квадратора соединен с вторым сумматором через первый масштабирующий блок, а вторые выходы первого и второго квадраторов соединены через умножитель и второй масштабирующий блок с первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к выходу четвертого квадратора, а выход третьего сумматора через третий масштабирующий блок и первый блок извлечения квадратного корня подключен к первым входам параллельно соединенных четвертого и пятого сумматоров, вторые входы которых соединены с вторым выходом первого сумматора, а выходы четвертого и пятого, сумматоров через блок деления и последовательно соединенные с .ним второй блок извлечения квадратного корня и четвертый масштабирующий блок — с выходом функционального преобразователя.

1599813

Составитель В. Куча

Т ред Л.Олий »

Корректор Т.Малец

Редактор А.Лежнина

Заказ 3141 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101