ФИЛЬТР НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Российский патент 2008 года по МПК G01R29/16 H03H7/00 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в системах электроснабжения для определения напряжения обратной последовательности.

Известные фильтры напряжения обратной последовательности (см. Галкин В.Д. Измерение несимметрии напряжений в трехфазных сетях. Промышленная энергетика, 1977, №5, с.21...24; Горбунов А.Н., Кравцов А.В., Редько И.Я. Теоретические основы электротехники. М.; 1998, с.215). Недостатком этих фильтров является то, что на их выходе может возникать напряжение небаланса, обусловленное наличием гармонических составляющих или отклонением частоты. Это значительно искажает фактическое значение напряжения обратной последовательности.

Наиболее близкой по техническому решению является схема, содержащая последовательно-параллельно соединенные резисторы и конденсаторы (Горбунов А.Н., Кравцов А.В., Редько И.Я. Теоретические основы электротехники. М.; 1998, с.215), которая подвержена влиянию высших гармоник и имеет относительно пологую статическую характеристику.

Техническим решением поставленной задачи является повышение надежности и устойчивости предлагаемого устройства к влиянию гармонических составляющих напряжения.

Поставленная задача достигается тем, что фильтр напряжения обратной последовательности, включающий последовательно соединенные резисторы и конденсаторы, согласно изобретению, содержит симметричную прецизионную резистивно-емкостную схему «треугольника», стороны которого состоят из последовательно соединенных двух резисторов и конденсатора, при этом средние точки расположены между резисторами, образуя трехфазные входы мостового выпрямителя, нагруженного на измерительный прибор, причем в эти же средние точки для устранения влияние высших гармонических составляющих дополнительно включены конденсаторы, соединенные по схеме «звезда».

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что используется симметричная прецизионная схема «треугольника», в стороны которого в средние точки - между резисторами - включены конденсаторы по схеме «звезда». Параметры сторон выбраны таким образом, чтобы подавлять на входе трехфазного мостового выпрямителя напряжение прямой последовательности, что и позволяет выделить напряжение обратной последовательности, величина которого пропорциональна выпрямленному току моста. Влияние высших гармонических составляющих позволяет устранить внутренняя емкостная «звезда». Предложенная схема фильтра напряжения обратной последовательности имеет в 3 раза большую крутизну статической характеристики и в значительно меньшей мере (примерно на порядок, как показали экспериментальные исследования в реальной сети) подвержен влиянию высших гармоник напряжения сети.

По данным научно-технической и патентной литературы авторам неизвестна аналогичная заявляемая совокупность признаков, направленная на достижение поставленной задачи, и это решение не вытекает с очевидностью из известного уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии решения уровню изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена принципиальная схема фильтра напряжения обратной последовательности, на фиг.2 - векторная диаграмма при отсутствии напряжения обратной последовательности, на фиг.3 - векторная диаграмма при наличии напряжения обратной последовательности.

Фильтр напряжения обратной последовательности содержит входные клеммы 1, 2, 3 для подключения к трехфазной системе напряжения и симметричную прецизионную резистивно-емкостную схему «треугольника», стороны которого содержат резисторы 5, 7, 9, 11, 12, 14 и конденсаторы 4, 8, 15. В средние точки 6, 10, 13 подключен трехфазный мостовой выпрямитель 16. В эти же точки для подавления гармонических составляющих включены конденсаторы 17, 18, 19 соединенные по схеме «звезда». На выход мостового выпрямителя через добавочное сопротивление 20 включен вольтметр магнитоэлектрической системы 21.

Принцип действия предлагаемого фильтра показан на векторной диаграмме (фиг.2, 3). При отсутствии напряжения обратной последовательности (фиг.2) линейное напряжение U₁₂ состоит из векторной суммы падений напряжений на элементах 4, 5 и 7. Линейное напряжение U₂₃ состоит из векторной суммы падений напряжений на элементах 8, 9 и 11. Линейное напряжение U₃₁ состоит из векторной суммы падений напряжений на элементах 12, 14 и 15. При этом параметры этих элементов подобраны таким образом, чтобы потенциалы точек 6, 10, 13 совпадали, т.е. длины сторон между точками 6 и 10, 6 и 13, 10 и 13 в этом случае будут равны нулю. В случае наличия в электрической сети напряжения обратной последовательности (фиг.3) устройство подает на вход трехфазного мостового выпрямителя 16 напряжение обратной последовательности, значение которого равно сторонам равностороннего треугольника, образованного точками 6, 10 и 13. Это позволяет выделить величину напряжения обратной последовательности, которое через выпрямительный мост 16 можно измерить прибором магнитоэлектрической системы 21, включенным вместе с добавочным сопротивлением 20. За счет конденсаторов 17, 18, 19, включенных в средние точки 6, 10 и 13 соответственно по схеме «звезда», достигается независимость показаний прибора магнитоэлектрической системы 21 от наличия гармонических составляющих.

Предложенный фильтр реализован и является составной частью автономного анализатора качества напряжения, который разработан для объективного, технически обоснованного анализа искажений напряжения в конкретной точке сети 0,4 кВ. Этот прибор внедрен и используется Энергосбытом ОАО «Кубаньэнерго».

Использование: в системах электроснабжения для определения напряжения обратной последовательности. Техническим результатом является повышение надежности и устойчивости фильтра к влиянию гармонических составляющих напряжения. Фильтр напряжения обратной последовательности содержит симметричную прецизионную резистивно-емкостную схему «треугольника», стороны которого содержат резисторы и конденсаторы. Средние точки между резисторами образуют трехфазные входы мостового выпрямителя, нагруженного на измерительный вольтметр магнитоэлектрической системы. Параметры плеч выбраны таким образом, чтобы подавлять на входе трехфазного мостового выпрямителя напряжение прямой последовательности, что и позволяет выделить напряжение обратной последовательности, величина которого пропорциональна выпрямленному напряжению моста. В эти же средние точки включены конденсаторы, соединенные по схеме «звезда», для устранения влияния высших гармонических составляющих. 3 ил.

Фильтр напряжения обратной последовательности, включающий последовательно соединенные резисторы и конденсаторы, отличающийся тем, что содержит симметричную прецизионную резистивно-емкостную схему «треугольника», стороны которого состоят из последовательно соединенных двух резисторов и конденсатора, при этом средние точки расположены между резисторами, образуя трехфазные входы мостового выпрямителя, нагруженного на измерительный прибор, причем в эти же средние точки для устранения влияния высших гармонических составляющих дополнительно включены конденсаторы, соединенные по схеме «звезда».