Способ измерения симметричных составляющих напряжений в трёхфазных сетях Российский патент 2017 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 [1]). 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 относится способ измерения напряжения нулевой последовательности с помощью трех однофазных измерительных трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых включены на фазные напряжения, а вторичные обмотки соединены последовательно и согласно, к выходным зажимам которых включен вольтметр. Показание вольтметра прямо пропорционально напряжению нулевой последовательности (Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих // ГЭИ, М.-Л.: 1962, Рис. 8.1, с. 242 [2]).

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

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

Поставленная задача решается за счет того, что применяется способ измерения симметричных составляющих напряжений в трехфазных сетях, при которых измеряют напряжения на каждой фазе, при этом в четырехпроводной сети измеряют вольтметрами три фазных (U_A, U_B, U_С) и два междуфазных (U_AB, U_CA) напряжения и по результатам измерения пяти напряжений определяют симметричные составляющие напряжений прямой U₁, обратной U₂ и нулевой U₀ последовательностей по формулам

;

;

,

где , ;

, ;

, ;

; ; ; ;

U_A, U_B, U_C - фазные напряжения, фазы А, В, С;

U_AB, U_CA - междуфазные напряжения, между фазами АВ и С А.

Новые существенные признаки

1. В четырехпроводной сети измеряют вольтметрами три фазных и два междуфазных напряжения.

2. Определяют симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей по формулам

;

;

,

где U_A, U_B, U_C - фазные напряжения, фазы А, В, С;

U_AB, U_CA - междуфазные напряжения, между фазами АВ и СА;

; ; ; .

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 вольтметров высоких классов точности (0,1; 0,2), приведенная погрешность которых не превышает 0,1; 0,2%. Поэтому точность измерения симметричных составляющих напряжений будет высокой (методическая погрешность отсутствует).

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

5. Измеряется не только величина (модуль) симметричной составляющей напряжения, 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 напряжений.

фиг. 2 - Векторная диаграмма трехфазной несимметричной системы напряжений.

Пояснения к способу измерения симметричных составляющих напряжений в трехфазных сетях.

В предлагаемом способе симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей измеряются с помощью пяти вольтметров, из которых три вольтметра измеряют фазные напряжения U_A, U_B, U_C, а два вольтметра измеряют междуфазные напряжения U_AB и U_CA (фиг. 1). По результатам измерения пяти напряжений на фиг. 2 построена в координатах комплексной плоскости векторная диаграмма трехфазной несимметричной системы напряжений.

В образованных на векторной диаграмме треугольниках напряжений углы α₁ и α₂ однозначно выражаются через стороны треугольников с помощью следующих формул:

Учитывая, что ψ_A=0, -ψ_B=α₁, ψ_C=α₂, после преобразования выражений для симметричных составляющих напряжений [2]

с учетом соотношений (1) получим

где ; ; , ;

U_A, U_B, U_C - фазные напряжения, фазы А, В, С;

U_AB, U_CA - междуфазные напряжения, между фазами АВ и СА.

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

Источники 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. 8.1, с. 242.

3. 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 вольтметрами три фазных и два междуфазных напряжения и по результатам измерения пяти напряжений определяют симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей по формулам. Реализация заявленного изобретения обеспечивает технический результат, позволяющий определить симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей в трехфазных четырехпроводных сетях по результатам измерения напряжений вольтметрами. 2 ил.

Способ измерения симметричных составляющих напряжений в трехфазных сетях, при котором измеряют напряжения на каждой фазе, отличающийся тем, что в четырехпроводной сети измеряют вольтметрами три фазных и два междуфазных напряжения и по результатам измерения пяти напряжений определяют симметричные составляющие напряжений прямой U₁, обратной U₂ и нулевой U₀ последовательностей по формулам

где

U_A, U_B, U_C - фазные напряжения, фазы А, В, С;

U_AB, U_CA - междуфазные напряжения, между фазами АВ и СА.