Устройство для измерения мощности в электроустановках трехфазного тока высокого напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070277 (21) 2447752/18-21

» с присоединением заявки М (51)м. Кл.

G R 21/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300580. Бюллетень Йо 20

Дата опубликования описания 3005,80 (53) УДК 621. 317, .382 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Х. Моллаев, A.Н. Цай и С.С. Суханов (71) Заявитель

Мары ГРЭС иМени 50-летия СССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ

В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ТРЕХФАЗНОГО

ТОКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к измерению мощности в электроустановках высокого напряжения трехфазного тока, в частности линий электропередачи.

Известно устройство для измерения мощности однофазной установки переменного тока гальваномагнитным датчиком магнитного поля (датчиком Холла), в котором плоский датчик расположен

I в магнитном поле тока измеряемой цепи с прямолинейным токопроводом (1) .

В этом устройстве для уменьшения влияния на датчик Холла магнитного поля тока в обратном проводе обратный провод удален от места установки датчика. Кроме того, измерительное . Устройство (датчик Холла) и токопровод находятся на потенциале земли, что исключает применение этого устройства при измерении мощности в электроустановках высокого напряжения. Кроме того, для измерения реактивной мощности в схеме дополнительно установлены пассивные элементы (нндуктивности) для изменения фазы измеряемого напряжения на

90а, что усложняет процесс измерения.

r

Известен измеритель мощности цепи переменного тока на датчиках Холла, подключенный .к измеряемой цепи через измерительные трансформаторы тока и напряжения (2 j, Применение дорогостоящих измерительных (электромагни»тных) трансформаторов тока повьиаает. стоимость распределительного устройства электро 0 установок высокогб напряжения. Кроме того, наличие тока намагничивания и насыщения магнитной системы измерительных трансформаторов тока искажает при передаче энергии форму кри15 вой тока при переходных процессах,что снижает точность измерения мощности.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение точности измерений.

20 Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два токочувствительных элемента, каждый из которых включает в себя концентратор магнитного поля, в зазорах которого размещены два датчика Холла, управляющие электроды которых подключены к вторичным обмоткам разделительного трансформатора напряжения, каждый из токочувствительных

30 элементов размещен под одним из фаз737856 ных проводов на расстоянии от 1,5 до 7 м таким образом, что ось максимальной чувствительности каждого токочувствитеаьного элемента, находящегося под одним из фазных проводов, совмещена с линией проходящей через оси двух других фазных проводов, соответствующие датчики Холла токочувствительных элементов соединены посйедоъательнб, убавляющие эле*ктроды датчиков Холла каждого токочувствительного элемента подключены к одной иэ вторичных обмоток двух разделительных трансформаторов напряжения, первичная обмотка одного из котбрых подключена к первому и общему проводам, первичная обмотка второго разделительного. трансформатора найряжения ттодключена к общему и третьему

"проводам -электроустановки, выходные

"электроды каждой пары последователь но""сбедйнейных "датчиков Холла под Ключены К измерительному прибору пос тбянного тока.

На чертеже приведена схема устрой.

"" сФВа,"показывающая расположение. проводов, -токочувствительных элементов, датчиков Холла и соединение датчиков Холла.

Провода 1, 2 и 3 трехфазной элекipoyстййовхи высокого напряжения

" Пбднешейы на изолятоРах. Токочувствительный элемент содержит датчики

Холла 4 и 5, которые управляющими электродами подключены к разделительным трансформаторам 6, а их выходные электроды подключенй к измерительному, прибору 7 постоянного тока, концентраторы 8 магйитного поля, в зазорах" которых находятся датчйки Холла

4 и 5. Провода подвешены на-портальной опоре 9.

Работает устройство следующим образом.

При подключении электроустановки к источнику трехфазного тока "посред cTBoM проводом 1, 2 H 3 oo проводам текут соответственно Фазные Э„,3д и

J>.токи.- На выходных зажимах двух раз делительных трансформаторов 6 возникают линейные напряжения и от них датчики Холла получают питание. Токи и 3 протекающие по Проводам т 1

1, 2 и 3 coîòéåòñòâåíío, создают вокруг себя" в воздухе" магйитййе "поля.

Магнитное поле, создаваемое током J< возбуждает датчики Холла 4 и 5 токочувствительного элемента, установ "ленного, под проводом 1 в виде антенны на безопасном (1,5-7 м) расстоянии.

Ось максимальной чувствительности.

sioro токочувствительного элемента совмещена с линией, проходящей через оси проводов 2 и 3. Это достигается за счет того, что провод 2 устанав,ливается несколько (0,6-2 м) ниже, уровня проводов 1 и 3.

Поскольку устройст ва для измере" ния мощности установки трехфазного

I тока высокого напряжения устанавливаются в распределительных устрой,ствах, монтаж провода 2 указанным образом не представляет трудности в этом месте (практически добавляется

5-8 шт. изоляторов). В данном случае магнитные поля токов,З и .3з проводов 2 и 3 не возбуждают. этот токочувствительный элемент, так как магнитные поля от этих токов направле(О йы по плоскости датчиков Холла и их влиянием ма выходное напряжение практически можно пренебречь.

Второй токочувствительный элемент на датчиках Холла 4 и .5, которые по мещены в зазорах концентратора 8

15 магнитного поля, установлен .в виде антенны под проводом 3 на безопасном (1,5-7м) от Него расстоянии. Ось мак- симальной чувствительности этого токочувствительного элемента совме20 щена с линией, проходящей через оси проводов 1 и 2. Поэтому этот токочувствительный элемент не возбуждается токами д1 и э а возбуждается только током 3 фазного провода 3.

25 GpH этом каждый токочувствительный элемент возбуждается индукцией магнитного поля, определяемой соотношением

В.. .. «)

30 где К вЂ” коэффициент усиления конЧ центратора магнитного поля ° — действительный фазный ток

3< или 3.

R — расстояние между фазным проводом 1 или 3 и установленным элементом; ,Оо — магнитная постоянная; ,о =1 — магнитная проницаемость

40 воздуха.

Выходной сигнал каждого датчика .. Холла В Х В ° (2) 55

0

3 где R — сопротивление цепи питания

И, датчика Холла;

U - напряжение трансформатора 6.

Таким образом, выходной сигнал токочувствительного элемента пропор- ционален потребляемой электроустановкой мощности. Это можно математичесб0

65 где B — определяется равенством 1„.

С вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от характерисгик датчика Холла; ток" управления датчика

50 3

Холла, пропорциональный напряжению трансформатора 6.

Ток управления датчика Холла опре.деляется соотношением .

73785б (8) 5 где K< — коэффициент пропорциональности; UÄ пропорционально активной мощности, 0 „ пропорциональНо реактивной мощности трехфазных токов. 6

Для измерения полной мощности электроустановки выделяется перемен- ная составляющая двойной частоты, выпрямляется и подключается к измери. тельному прибору постоянного тока. 6 ки записать на основании уравнений

1, 2и Зтак:

"Щ,Ц,=С "g 2 Р,(о Р =" ) (4)

U, где К вЂ” коэффициент - пропорциональности °

Устройство позволяет измерить noh-. ную, активную и реактивную мощности электроустановки соответствующим. включением датчиков Холла. Если датчик 4 левого токочувствительного элемента задитан током, пропорциональным и синфазным с линейным напряжением U ïðîâîäîâ 1 и 2 через трансформатор б и находится в магнитом поле тока Э провода 1, то его выходное напряжение равно (постоянная сост авляющая ) L3 -К„О, 3 сов(ьо +Ч), (г ) где К вЂ” коэффициент пропорциональности;

ЗΠ— угол, учитывающий схему пиЮ тания; ч ...- угол нагрузки..

Правый,цатчик 4 запитан током,пропорциональным и синфазным с линейным напряжением U> проводов 3 и 2: и находится в магнитном поле тока )з, а выходное напряжение его )к+ йо а эсоэ (Зо Ф) (б ) где К вЂ” коэффициент пропорциональности °

При симметричном расположении датчиков. относитель*о проводов и подгонке характеристик коэффициенты К и будут равны, и суммарное выходное,напряжение датчиков 4 прибора 7 равно (пострянная составляющая) П

)Ц. ()А44 )Х4 101 31СО (ЪО+ )+ о " .. (7)

+К и.„а.,сов (.ЗО -Ч)=К:Г5 О„Э„:созЧ, 1 где .IJ„J„- соответственно- линейное напряжение и линейный ток..

При таком же расположении проводов и датчиков 5 и питании левого датчика 5 напряжением U >z через трансформатор б; правого датчика 5— напряжением Uqp и вычитании выходных напряжений датчиков 5 на приборе 7 будет напряжение

tl з 5- К 0 со (Чо- p+

+gÎЭрЗ соь(9О+ ) =К U 3 э.(дУ,глл >

Каждый токочувствительный элемент возбуждается через воздух непосредственно действительным током в проводе, что устраняет потери тока в виде тока намагничивания, и зависимость напряженности магнитного поля в воздухе от тока в проводелинейная. Таким образом повышается точность измерения и упрощается конструкция устройства для измерения ! О вющности трехфазной электроустановки высокого напряжения.

Предлагаемое устройство может бытД применено для койтроля, регулирова- ния,в устройствах автоматики перетоков мощности в линиях электропере15 дачи высокого напряжения. Кроме того, устройство позволяет. создать уст" ройство релеййой защиты-, например, реле направления мощности н др.

Формула изобретения О . устройство для измерения мощности в электроустановках трехфазного тока высокого напряжения, содержащее два токочувствительнйх элемента, каждый из которых включает в себя

25 концентратор магнитного поля, в зазорах которого размещены два датчика Холла, управляющие электроды которых подключены к вторичным обмоткам двух разделительных трансформаЗО торов напряжения, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности" измерений, каждый из токочувствитель нйх элементов размещен под одний иэ

j5 фазных проводов на расстоянии от

1,5 до 7 м таким образом, что ось максимальной чувствительности каж- дого токочувствительнбго элемента, находящегося под одним из Фаэиых проводов, совмещена с линией, проходящей через оси двух других фазных проводов, соответствующие датчики Холла токочувствительных элементов соединены последовательно, управляющие электроды датчиков Хол45 ла каждого токочувствительного эле- ..., мента подключены к одной из вторичных обмоток двух разделительных трансформаторов напряжения, первичная обмотка одного из которых под50 ключейа к первому и общему проводам, а первичная обмотка второго разделительного трансформатора напряжений подключена к общему и третьему проводам электроустановки, выходные электроды каждой пары последовательно соединенных датчиков Холла подключены к измерительному прибору постоянного тока.

Источники информации, О принятые во внимание при экспертизе

1. Болотин И.Б. и Зейдель Л.З.

Измерения в режимах замыкания, Л., Энергия, 1973, -с. 157-1 73, 2, Кишиневский прибороремонтный завод Виброприбор . Проспект изде

5 лий, 1977.

737856 с

Тираж 1019 Подписное

ЦИНИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2654/25

Филиал ППП Патент,, в. Ужгород, ул . Проектная, 4

Составитель Л. Плетнева

Редактор T. Рыбалова Техред Н.Бабурка Корректор M. Пожо