СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЯХ Российский патент 2016 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к контролю качества электроэнергии трехфазных сетей.

Известен способ измерения симметричных составляющих с помощью электрических фильтров и регистрирующего прибора (Авторское свидетельство СССР №737882, М.кл². G01R 29/16, 21.02.77). Фильтр симметричных составляющих, содержащий два плеча, каждое из которых выполнено в виде последовательно включенных резисторов и катушки индуктивности, точки соединения которых являются выходами фильтра, а другой вывод катушки индуктивности одного из плеч является одним из его входов.

Недостатками этого способа являются наличие методических погрешностей, сложность реализации, невозможность измерения всех симметричных составляющих.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения тока нулевой последовательности, осуществляемого непосредственно обмотками трех измерительных трансформаторов тока и измерительного прибора (Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих // ГЭИ, М.-Л.: 1962, Рис. 8.2, с. 242).

Недостатком этого решения является невозможность измерения симметричных составляющих токов прямой и обратной последовательностей.

Задача изобретения - определение симметричных составляющих токов прямой, обратной и нулевой последовательностей в трехфазных четырехпроводных сетях по результатам измерения пяти токов амперметрами.

Поставленная задача решается за счет того, что: измеряют токи в четырехпроводной сети, в каждую фазу и нулевой провод устанавливают по одному однофазному трансформатору тока, во вторичных обмотках которых измеряют токи амперметрами, при этом измеряют суммарный ток двух фаз, по результатам измерения пяти токов определяют симметричные составляющие токов прямой I_1, обратной I₂ и нулевой I₀ последовательностей по формулам:

где

Новые существенные признаки

1. Измеряют токи в четырехпроводной сети, в каждую фазу и нулевой провод устанавливают по одному однофазному трансформатору тока, во вторичных обмотках которых измеряют токи амперметрами.

2. Измеряют суммарный ток двух фаз.

3. По результатам измерения пяти токов определяют симметричные составляющие токов прямой, обратной и нулевой последовательностей по формулам:

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата, на который распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Технический результат

1. Простота реализации способов.

2. Минимальный набор материально-технических средств.

3. Способ реализуется с помощью пяти одинаковых амперметров высоких классов точности (0,1; 0,2), приведенная погрешность которых не превышает 0,1; 0,2%. Поэтому точность измерения симметричных составляющих токов будет высокой (методическая погрешность отсутствует).

4. Способ охватывает все симметричные составляющие токов прямой, обратной и нулевой последовательности в трехфазных четырехпроводных сетях.

5. Измеряется не только величина (модуль) симметричной составляющей тока, но и начальная фаза (аргумент), т.е. симметричные составляющие выражаются в комплексной форме. Комплексная форма симметричных составляющих требуется в расчетах несимметричных режимов систем электроснабжения.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:

фиг. 1 - схема включения измерительных приборов в трехфазную четырехпроводную сеть для измерения симметричных составляющих токов;

фиг. 2 - векторная диаграмма токов несимметричной четырехпроводной сети.

Пояснения к способу измерения симметричных составляющих токов в трехфазных сетях

В предлагаемом способе симметричные составляющие токов прямой, обратной и нулевой последовательностей измеряются с помощью четырех однофазных измерительных трансформаторов тока, включенных в фазы А, В, С и нулевой провод N, и пяти амперметров, измеряющих фазные токи I_A, I_B, I_C, ток в нулевом проводе I_N и суммарный ток двух фаз I_BC (фиг. 1).

По результатам измерения пяти токов на фиг. 2 построена в координатах комплексной плоскости векторная диаграмма несимметричной системы токов четырехпроводной сети. С помощью вектора тока четырехугольник токов , , , (фиг. 2) разделяется на два треугольника токов , , и , , , для каждого из которых углы между векторами β₁, β₂, γ однозначно выражаются через стороны треугольников с помощью следующих выражений:

Учитывая, что ψ_iA=0, -ψ_iN=γ, -ψ_iB=180°-β, β=β₁+β₂, после преобразования выражений для симметричных составляющих токов

с учетом соотношений (1) получим:

где

где

где

Способ измерения симметричных составляющих токов в трехфазных четырехпроводных сетях прошел экспериментальную проверку. Результаты экспериментов совпали с результатами расчета.

Источник информации

1. Авторское свидетельство СССР №737882, М.кл². G01R 29/16, 21.02.77/

2. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих // ГЭИ, М.-Л.: 1962, Рис. 8.2, с. 242.

3. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих // ГЭИ, М.-Л.: 1962, Рис. 8.2, с. 242.

4. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. Основы теории цепей // М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к контролю качества электроэнергии трехфазных сетей. В трехфазной четырехпроводной сети измеряют амперметрами токи в каждой фазе и нулевом проводе с помощью однофазных трансформаторов тока, а также измеряют суммарный ток двух фаз; по результатам измерения пяти токов определяют симметричные составляющие токов прямой, обратной и нулевой последовательностей по формулам. Техническим результатом является упрощение реализации способа измерения симметричных составляющих токов в трехфазных сетях, а также повышение точности измерения. 2 ил.

Способ измерения симметричных составляющих токов в трехфазных сетях, при котором устанавливают однофазные трансформаторы тока в каждую фазу и измеряют величину тока во вторичных обмотках трансформаторов тока, отличающийся тем, что измеряют токи в четырехпроводной сети, в каждую фазу и нулевой провод устанавливают по одному однофазному трансформатору тока, во вторичных обмотках которых измеряют токи амперметрами, при этом измеряют суммарный ток двух фаз, по результатам измерения пяти токов определяют симметричные составляющие токов прямой I₁, обратной I₂ и нулевой I₀ последовательностей по формулам:

где

I_A, I_B, I_C, I_N - токи в фазах А, В, С и нулевом проводе;
I_BC - суммарный ток двух фаз В и С.