Устройство измерения симметричных составляющих трехфазной системы переменных напряжений

 

676948

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.04.77 (21) 2476434/18-21 с присоединением заявки ¹вЂ” (51) М. Кл.

G 01 29/16 (43) Опубликовано 30.07.79. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.79 (53) УДК 621.317.37 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

М. Я. Минц, В. H. Чинков, В. П. Гапченко, О. Г. Гриб и A. И. Иванченко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЪ|Х

СОС1ÀÂËßÞ1ÖÈÕ ТРЕХФАЗНОЙ СИС 1 ЕМЪ| ПЕРЕМЕННЪ|Х

НАП РЯ)КЕН И Й

ГосУдаРственный комитет (23) Пр нори гет

Предполагаемое изобретение относится к области контроля качества электроэнергии у потреоителеи трехфазных систем переменного тока.

Известно аналоговое устройство для измерения симметричных составляющих напряжения трехфазной системы (1).

Недостатком этого устроиства является использование фильтра. 11рименение фильтров ограничивает частотныи диапазон и возможности устройства. Б таком виде оно пригодно для исследования только синусоидальных сигналов. 11ри несинусоидальной форме высшие гармоники, присутствующие в сигнале, отфильтровываются, и измерение производится с методической погрешностью, которая оказывается достаточно большой при больших искажениях.

Известно устроиство (2J, в котором установлено три фильтра и суммирующий усилитель. Недостатком устройства является недостаточно высокая точность, обусловленная дрейфом нуля в суммирующем усилителе, ограниченный частотныи диапазон, за счет применения фильтров.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (3), основанное на преобразовании многофазного напряжения, которое поступает на прибор постоянного тока, изменении фазы до достижения максимального показания прибора и определения по этому показанию и фазовому сдвигу амплитуды симметричных составляющих.

Известное устройство содержит преобразователь аналог-катод, фазосдвигающее устройство, пересчетный блок, переключатель чередования фаз, регистрирующий прибор постоянного тока.

10 Амплитуды симметричных составляющих в таком устройстве определяют по прибору постоянного тока, т. е. по среднему значению сигнала, поэтому при измерении несинусоидальных сигналов возникает мето15 дическая погрешность.

Кроме. того, слабая помехозащищенность по фазе, так как значение фазы определяется по переходу сигнала через нуль, поэтому при несинусоидальном входном сигнале также возникает большая методическая погрешность.

Целью данного изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее преобразователь аналог-код, переключатель фаз, фазосдвигающее устройство, пересчетный блок и регистрирующее устройство, введены последовательно соединенные множительное уст30 ройство, реверсивный счетчик, пороговое

676948 устройство и задатчик кодов, а также различитель полярности, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход — с входом пересчетного блока., причем входной зажим устройства через прс- 5 образователь аналог-код соединен с входом множительного устройства, а через последовательно соединенные переключатель фаз и фазосдвигающее устройство — с задатчиком кодов, второй вход пересчетиого 10 блока соединен с выходом рсверсивиого счетчика и входом регистрирующего устройства, его выход — с входом задатчика кодов, выход задатчика кодов — с вторым входом множительного устройства, а вто- 15 рой выход порогового устройства — с вторым входом фазосдвигающего устройства.

Поясним принцип построения предлагаемого устройства измерения симметричных составляющих трехфазной системы пере- 20 менных напряжений.

Запишем выражения для мгновенных значений прямой U;, обратной U2 и нулевой U последовательностей:

U, = VA,„sin(t+ Ч А) + Va,,„sin X (4) где с =!

X(с t+ Ч в+ 120 )+ V, зш X

X (сг -+ Ч"с — 120=), (1) — VAm$!П(/+ 1А)+ 1 В,и$1П, ЗJ

X (u .8 + Ч"в — 120") + 1б„, sin >

Х (ut+ Ч с + 120 ), (2)

Uî 1 Аги$1П(- с+ А)+ Va,„ Sin(i- t + 1В)+

+ V, $1п(1+ Ч",). (3) 35

Умножим мгновенное значение фазы А на нормированную гармонику $1п(ьг|+срА), где cpA — начальная фаза нормированной гармоники. 43

Д

2 1

ЬАу — — с Аси $1n(с! + Ч А) X и

i=1

X sin(ct, + рА), Ах — А „sin (it! + Ч А) Х и

i=1

X cos(/! + рА), (5)

5Ау — проекция вектора VA на мнимую ось комплексной плоскости;

$Ах — проекция вектора VA на действительную ось комплексной плоскости;

t2 — момент дискретизации сигнала;

n — количество точек дискретизации.

При условии ф, = срА имеем

SA у — — UAÄ, sin2 ((t, +Ч" А) = (5

= VA — — со$2 (/1 + Ч"А), (6)

Ат Ч 1

1=! и

2 %. Ах — у Ат $1п (с" сс + Ч А) Х и .д„, с=1 и (cos(

i 1

Так как

/1

Q cos2(u.ti+ Ч А) 0 и

i 1 и

", $1п2(. /1+ Ч А) = О, i=1 то 1:А л1

Амплитудные и фазное значения фаз B и определяются аналоги шо.

Из выражений (4 —:7) видно, что если добиться выполнения условия ф = cp (равенство начальных фаз исследуемой системы напряжений и нормированных гармоник), то амплитуда основной гармоники каждого из фазных напряжений равна мнимой части вектора амплитуды, На этом и основан принцип действия предлагаемого устройства.

На чертеже показана структурная схема устройства измерения симметричных составляющих трехфазной системы переме11ных напряжений.

Она состоит из пересчетного блока 1, задатчика кодов 2, множительного устроиства 3, преобразователя 4 аналог-код (ПЛК), реверсивного счетчика 5, порогового устройства 6, фазосдвигающего устройства 7, различителя полярности 8, переключателя

9 фаз, регистрирующего устройства 10.

Б исходном состоянии в пересчетном блоке 1 записано значение угла сро, с которого начинается поиск угла тр.

Преобразователь аналог-код 4 преобразует напряжение V в моменты измерения

t; в числовые коды. Задатчик кодов 2 задает в цифровом коде значения соз(сг|! +

+ ср), а по команде с порогового устройства б задает значение $1п(а(! + cp) или

$1п (ссг|, + ср = 120 ) .

Множительное устройство 3 в моменты измерения t; перемножает значения напряжения, поступившие с ПАК 4, и значения ортогональных функций, поступившие с задатчика кодов 2. Различитель полярности

8 определяет знак приращения фазы нормированной гармоники. Переключатель фаз

9 устанавливает порядок подключения измеряемых фаз и измеряемую последовательность. Переключатель 9 фаз управляет режимом работы фазосдвигающего устройства 7, которое сдвигает фазу на 120 .

Работает устройство следующим образом, 676948

Переключателем фаз 9 устанавливаем режим измерения фазы А.

С пересчетного блока 1 код, пропорциональный первому значению начальной фазы «р о нормированной основной гармоники, поступает на задатчик кода 2, а с него код, пропорциональный значению cos(«ot;+

+ q»o), поступает на один из входов множительного устройства 3, где перемножается с мгновенным значением входного сиг- 1р нала в точке измерения t;, которое поступает с выхода преобразователя аналог-код

4. В результате в реверсивном счетчике 5 за и точек измерения запишется значение

5,«х согласно выражению (5). 15

После этого начинается второй цикл измерений, при котором в пересчетном блоке

1, по команде, поступившей с реверсивного счетчика 5, вместо угла «1»о устанавливается угол «р» = q»o+ A«p». В конце второго цикла в реверсивном счетчике 5 запишется новое значение «р .

Изменение угла «рА продолжается до выполнения условий S» = О. В этот момент времени срабатывает пороговое устройство 25

6 и выдает сигнал на задатчик кода 2, с которого на множительное устройство 3 поступает значение sin(o>t«+ « „), в результате чего в реверсивном счетчике 5 фиксируется мнимая составляющая фазы А, ко- рр торая равна амплитудному значению фазы

V> (6), а в пересчетном блоке 1 — начальная фаза.

Аналогично находятся амплитудные и фазные значения фаз В и С. 35

При определении прямой (обратной) последовательности в фазах В и С необходимо сдвинуть фазу на угол +120, согласно выражениям (1) и (2). Сдвиг на угол

+-120 осуществляет фазосдвигающее уст- 4р ройство 7, вводя код угла 120 в задатчик кодов 2. Знак этого кода определяется переключателем фаз 9.

Предложенный принцип построения прибора позволяет измерить амплитуду и фазу симметричных составляющих при- несинусоидальном входном сигнале с высокой точностью и в широком диапазоне частот.

Формула изобретения

Устройство измерения симметричных составляющих трехфазной системы переменных напряжений, содержащее преобразователь аналог-код, переключатель фаз, фазосдвигающее устройство, пересчетный блок, регистрирующее устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные множительное устройство, реверсивный счетчик, пороговое устройство и задатчик кодов, а также различитель полярности, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, а выход — с входом пер есчетного блока, причем входной зажим устройства через преобразователь аналог-код соединен с входом множительного устройства, а через последовательно соединенные переключатель фаз и фазосдвигающее устройство— с задатчиком кодов, второй вход пересчетного блока соединен с выходом реверсивного счетчика и входом регистрируюп1его устройства, его выход — .с входом задатчика кодов, выход задатчика кодов — с вторым входом множительного устройства, а второй выход порогового устройства — с вторым входом фазосдвигающего устройства .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 473126, кл. G 01R 29/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 432542, кл. G 06G 7/62, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 374557, кл. G 01R 29/16, 1973.

676948

Составитель Н. Ледащев

Техред А. Камышникова Корректор А. Степанова

Редактор Е. Караулова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1542/4 Изд. Л% 439 Тираж 1090 Подписное

ППО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н сткрытий

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