Измеритель напряжений прямой и обратной последовательности трехфазной сети

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик (iii765759 а

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 18.09.78 (21) 2664935/18-21 с присоединением заявки М (5 l ) M. Кл.

G 01 R 29/16

1Ъеудврстввнный комитет

СССР (23 ) П риоритет— но делан изобретений и открытий

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень Рй 35 (53) УДК 621.317. .322 (088.8) Дата опубликования описания 23.09.80 (72) Авторы изобретения

В. В. Брайко, О. Л. Карасннский, С. Г. Таранов и Ю. Ф. Тесик (71) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинской ССР (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЙ ПРЯМОЙ

И ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения прямой или обратной последовательности напряжений трехфазной сети.

Известны активно-емкостные фильтры сим5 метричных составляннцих (1). Им свойственна . значительная частотная погрещность, вызываемая зависимостью реактивных сопротивлений элементов фильтра от частоты, а также температурная

10 и временная нестабильность этих элементов. . Известен измерительный преобразователь параметров качества электроэнергии (2).

Это устройство содержит источник опорных трехфаз ых напряжений нулевой, прямой и обрат. ной последовательностей, коммутатор, входы которого подключены к источнику опорных напряжений и к туехфазной сети, преобразователи трехфазного напряжения в однофазпое, входы которого соединены с выходами коммутатора блока ав-

26 томатической установки коэффициента передачи, сумматора, блок программного управления.

Причем сами блоки автоматической установки коэффициента передачи соцсржат блок сравнения амплитуд, управляемые фазовращатели, делители и сумматор.

Это устройство имеет сложную конструкцию и реализует довольно сложный алгоритм измерения, обусловленный предварительной настройкой блоков автоматической установки коэффициента передачи. Например, при измерении напряжения обратной последовательности сначала на вход преобразователя подают напряжение нулевой последовательности и регулируют элементы преобразователя до достижения на его выходе нулевого значения напряжений. Затем добиваются равенства нулю соответствующими регулированиями напряжения на выходе при подаче на вход преобразователя опорного на. пряжения прямой последовательности. И только после этого добиваются номинального значения коэффициента передачи по напряжению обратной последовательности, т.е. имеют место три регулировочные операции.

Целью изобретения является упрощение процесса измерения.

Достигается это тем, что в измеритель напряжений прямой и обратной последовательпос765759

3 тей трехфазной сети, содержащий источник трехфазного симметричного опорного напряжения, коммутатор, три входа которого подключены к источнику опорного напряжения, а четвертый вход — к фазе сети, измерительный преобразователь трехфазного напряжения в однофазное, входы которого псдключены к вьт- ходам коммутатора, блок управления и регистратор, введены блок выделения минимума огибающей напряжения, пороговый элемент, два 1р управляемых ключа, переключатель и два исполнительных блока, а измерительный преобразователь выполнен в виде фильтра симметрич7 ных составляющих, один из элементов каждого плеча которого является управляемым, причем оба выхода фильтра подключены к входам регистратора и блока выделения минимума огибающей напряжения, выход которого через управляемые ключи и исполнительные блоки подключен к управляющим входам фильтра симмет-2р ричных составляющих, а через пороговый элемент — к входу блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключей и коммутаторов, пятый и шестой входы которого подключены к двум фазам сети 25 через переключатель, а третья фаза подключена к входу источника опорного напряжения.

При этом блок выделения минимума огибающей напряжения Выполнен в виде последовательно соединенных согласующего каскада, выпрямителя и дифференцирующего каскада, причем входы согласующего каскада являются входами блока, а выход дифференцирующего каскада — выходом блока.

Йа фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 .— векторная диаграмма напряжений, поясняющая его работу.

Измеритель напряжений прямой и обратной последовательности трехфазной сети содержит источник 1 симметричного трехфазного напряжения, вход которого подключен к одной из входных шин, коммутатор 2, входы которого подключены к источнику 1 и через переключатель 3 — к входным шинам, фильтра симметричных составляюгцихф)СС) 4, состоящим из управляемых элементов 5, 6 и конденсаторов 7, 8 входы которого подключены к выходам ком» мутатора 2. Выходные шины ФСС 4 подключены к регистратору 9 и к блоку 10 выделения минимума огибающей напряжения, который состоит из последовательно соединенных согласующего каскада 11, выпрямителя 12 и диффе.ренцируюшего каскада 13, выход которого через ключи 14, 15 и исполнительные блоки 16,17 присоединен к управляющим входам управляемых элементов 5, 6. Выходы блока 1Я управления подключены к управляющим входам коммутатора 2 и к входам ключей 14, 15, вход

4 синхронизации блока 18 соединен с выходом блока 10 через пороговый элемент 19.

Блоки 16 и 17 в своем составе должны содержать интегрирующие блоки. Элементы 16 и 5, 17 и 6 могут быть выполнены в виде единых блоков, например, реверсивные счетчики и управляемые сопротивления или электродвигатели, роторы которых соединены через редукторы с осями потенциометров.

Устройство работает следующим образом.

Блок 18 управления вырабатывает управляющий сигнал, который. поступает на коммутатор 2. При этом коммутатор 2 подключает к входам ФСС 4 источник 1. Выходное напряжение ФСС 4 поступает в блок 10 Ьыделения минимума огибающей напряжения. Блок 10 работает следующим образом. Выходное напряжение

ФСС 4 поступает в согласующий каскад 11, где осуществляется гальваническая развязка и масштабирование сигнала, который затем выпрямляется в выпрямителе и поступает в дифференцирующий каскад 13, выходное напряжение которого пропорционально приращению огибающей напряжения за единицу времени. Если выходное напряжение ФСС 4 в процессе регулирования его элементов уменьшается, а затем увеличивается, то после перехода огибающей напряжения через минимум, выходное напряжение блока 10 меняет знак, а в момент перехода через минимум равно нулю.

Блок 18 управления периодически замыкает ключ 14, затем ключ 15 и т.д. Время, на которое замыкаются ключи, в несколько раз больше, чем время установки минимума выходного напряжения ФСС 4. Выходное напряжение блока .

10 поступает поочередно через ключи 14 или 15 на исполнительные блоки 16 или 17.

На фиг, 2 изображена векторная диаграмма напряжений обратной последовательности источника.1 — равносторонний треугольник Ь АВС.

В процессе регулировки элементов 5, 6 потенциалы в точках 0 и E могут перемещаться относительно Ь ABC только по дугам полуокружностей с центрами в точках О, и 02, которые лежат на середине сторон AB и ВС.

Пусть исходное состояние элементов 5 и 6, такое, что потенциалы в точках D и Е ФОС соответствуют точкам 0, Е, на фиг. 2.. На вход блока 10 выделения минимума огибающей напряжения поступает напряжение U . Выходное напряжение блока 10 через открытый ключ 14 поступает на исполнительный блок 16, который регулирует элемент 5 до достижения минимума напряжения U . При этом точка 0 будет переЮ .мешаться по дуге полуокружности СОВ. Минимум напряжения Ог соответствует точке Dz, которая лежит на радиусе 0 0, проходящем через точку Е,.

5 7

На следующем такте блок 18 управления размыкает ключ 14 и замыкает ключ 15. При этом будет регулироваться элемент 6 до достижения минимума напряжения U . Точка E будет перемещаться по дуге полуокружности 8ЕА. Минимум напряжения 0 будет соответствовать точке Е, которая лежит на радиусе О Е, проходящем через точку О,.

Затем опять замыкается ключ 14 и размыкается ключ 15 и регулируется элемент 5. При этом точка 0 из точки О, переместится в точку О,, и т.д. Как видим этот процесс сходящийся и в конце концов точки 0 и Е практически совместятся. . Когда точки 0 и Е совместятся, они совпадут с точкой, которая лежит на середине стороны АС треугольника Ь ABC. При этом коэффициент передачи ФСС 4 по напряжению обрат1 ной последовательности равен нулю, а коэффициент передачи по напряжению прямой последовательности равен 3/2.

После того, как точки 0 и Е совместятся через конечное число шагов итераций, блок 18 управления переключает коммутатор 2, и входное трехфаэное напряжение поступает на ФСС 4.

Так как коэффициент передачи ФСС 4 по напряжению прямой последовательности равен 3/2, а коэффициент передачи по напряжению обратной последовательности равен нулю, то на вход регистрирующего устройства 9 поступит только напряжение прямой последовательности.

При измерении напряжения обратной последовательности переключатель 3 устанавливается в верхнее (см. фиг. 1) положение, при этом напряжение обратной последовательности трехфазной сети образует на входе ФСС 4 прямую последовательность напряжений.

Для повышения быстродействия устройства выход блока 10 через пороговый элемент 19 соединен с входом синхронизации блока 18.

При этом блок 18 переключает ключи 14 и 15 на следующий такт работы при срабатывании порогового элемента 19. Если при каком-либо переключении блока 18 выходное напряжение е блока 10 меньше уровня срабатывания порогового элемента 19, то это свидетельствует о практическом совмещении точек 0 и F. в точке, которая лежит на середине стороны АС, при этом блок 18 переключает коммутатор 2, и.входное трехфазное напряжение поступает на

ФСС 4.

Таким образом, в предлагаемом устройстве . осуществляется только одна регулировочная

65759 6 операция — достижение нулевого коэффицнента передачи по напряжению обратной последовательности. Это существенно упрощает процесс измерения по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1. Измеритель напряжений прямой и обратной последовательности трехфазной сети, содер10 жащий источник симметричного трехфазного опорного напряжения, коммутатор, три входа которого подключены к источнику опорного напряжения, а четвертый вход — к фазе сети, измерительный преобразователь трехфазного на15 пряжения в однофазное, входы которого подключены к выходам коммутатора, блок управ- ления и регистратор, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений, в него введены блок выделения минимума огибающей

2О напряжения, пороговый элемент, два управляемых ключа, переключатель и два исполнительных блока, а измерительный преобразователь выполнен в виде фильтра симметричных составляющих, один иэ элементов каждого плеча ко25 торого является управляемым, причем оба выхода фильтра подключены к входам регистратора и блока выделения минимума огибающей напряжения, выход которого через управляемые ключи и HctIoiliштельные блоки подключен к зо управляющим входам фильтра симметричных составляющих, а через пороговый элемент к входу блока управления, выходы которого подключены к управляющим входам ключей и коммутатора, пятый и шестой входы которого подклю35 чены к двум фазам сети через переключатель, а третья фаза подключена к входу источника опорного напряжения.

2. Измеритель поп. 1, отлича ющи йс я тем, что блок вьщеления минимума оги4ц бающей напряжения выполнен в виде последовательно соедикенных согласующего каскада, выпрямителя и дифференцирующего каскада. причем входы согласующего каскада являются входами блока, а выход дифференцирующего кас45 када выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Фабрикант В. Л. Фильтры симметричных составляющих. M. Госэнергоиэдат, 1962, с.

50 100 — 106.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

N 2636950/21, кл. G 01 R 29/16, 06.12.78 (прототип);