Устройство для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети Советский патент 1983 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано для измерения симметричных составляющих основной частоты и гар моник напряжений трехфазной сети. Известно устройство для измерени симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей системы трехфазныхнапряжений, которое содержит фильтр боковой частоты, пр образователь трехф1азной системы напряжений вгл-фазную, двухполупериодный выпрямитель, частотно избирательный .фильтр, вольтметр 3. Недостатки этого устройства применение громоздких и сложных в и готовлении многофазных трансформато ров, необходимость подбора диодов по идентичным вольтамперным характеристикам, а также применение селективных фильтровj настроенных на раз.личные гармоники напряжения, о сни жает точность и быстродействие устроЯства. Наиболее близким по техннической сущности и решаемой задаче к изобретению является устройство для измербния симметричных составляющих напр жений трехфазной сети, содержащее генератор, блок сдвига фазы, индикатор, блок симмирования напряжений масштабно-суммирующий преобразовател переключатель, блок умножения, дешиф ратор, счетчик, умножитель частоты, преобразователь кода в число импульсо делитель напряжения, два фильтра нижних частот (блок усреднения напря жений j элементы И,пять ключей{ 2 J. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие, что не позволяет использовать его для из мерения колебаний напряжения трехфазной сети, которые характеризуются скоростью изменения огибающей напряжения прямой последовательности основной частоты. Это обусловлено тем, что фазные напряжения преобразуются в течение -четырех периодов напряжения сети, а неодновременное измерение фазных напряжений приводит к существенным динамическим погрешностям измерения симметричных составляю щих. Целью изобретения является поЬыше ние быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, содержащем масштабно-суммирующий преобразователь, пере ключатель, четыре ключа/ блок: умножения, два блока усреднения напряжения, регистрирующий прибор, форМироЁатель, блок умножения частоты, распределитель импульсов, блок формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, причем четыре входных зажима устройства соединены с входами масштабно-суммирующего преобразователя, выходы которого через переключатель соединены с входами nepBtSto и BTojporo ключей, выходь которых объединены и через блок умножения i соединены с входак1и третьего и четвертого ключей, выход третьего ключа через первый блок усреднения напряжения соединённой с регистрирующим прибором и входом блока формирования угла сдвига-фазы опорных сигналов, выход четвертого ключа через второй блок усреднения Напряжения соединен с другим входом блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, выход четвертого ключа через второй блок усреднения напряжения соединен с другим входом блока формирования угла сдвига .фазы опорнь1Х сигналов, первый входной зажим подсоединен через формирователь к другим входам первого и второго блоков усреднения напряжения, к первому входу распределителя импульсов, к третьему входу блока формирования угла сДвига фазы опорных сигналов и к входу блока Умножения частоты, выход jtoToporo соединен с четвертым входом блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов и к синхронизирующему входу распределителя импульсов, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с управляющими входами первого и второго ключей, пятый и шестой выходы - с управляющими входами третьего и четвертого ключей, введены комбинационный сумматор и блок формирования констант, причем третий и четвёртый выходы распределителя импульсов соединены с первым и вторым входом комбинационного сумматора, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока формирования констанТу первый и второй выходы блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов соединены с третьим и четвертым входами комбинационного сумматора, остальные выходы блока формирования угла сдвига фаз опорных сигналов соединены с входами блока формирования констант, выходы которого соединены с входами блок умножения. На фиг.1 приведена блок-схема устройства для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети/ на фиг.2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит масштабно-сумирующий преобразователь 1, переклюатель 2 и ключи 3 и 4, блок 5 умноения , ключи- б и 7, блоки 8 и 9 усреднения напряжения, блок 10 формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, егистрирующий прибор 11, формирователь 12, умножитель 13 чаЛоты,распределитель 14 импульсов, блок 15 форми рования констант, комбинационный сум матор 16. Блок 10 формирования угла сдвига фазы опорных сигналов содержит нульганы 17 и 18, триггеры 19 и 20, схемы И 21 и 22, счетчик 23, преобразователь 24 кода в число импульсов и д литель 25 напряжения. На фиг.2 приведены временные диаг раммы входных напряжений U / Mg с выходных .сигналов фоЕ 1ирователя 12О умножителя 13 частотыи-у и распределителя 14 импульсов (А,В,В,Г,Д,Е) Напряжение К-ой гармоники прямой :обратной и нулевой последовательноетей трехфазной сети, выраженные через ортогональные состанляющие фазны напряжений, равны после соответствую щих преобразований, что можно запис вобщем виде Ь„.ъ1„-а ,1 SK SK ЗК S принимает значения +, -, индекс, указывающий последовательность напряжений,Ьд.Ъдк. си |нусные, зк косинусные составляющие К-ой гармоники напряже ний S-ой последовательности Масштабно-суммирующий преобразова тель 1 содержит измерительные трансфо ;маторы,первичные обмотки которых подключены к входным шинам таким образом чтобы на его выходах были напряжения ) ) () Ж u.--V( 4 Ь ПРИ помощи переключателя 2 устанавливается режим измерения напряже.ния нулевой, прямой или обратной последовательностей. При этом на вхо ды ключей 3 и 4 подаются напряжения соответственно равные U-, или Од г ь или .1/2 г 3 Один цикл работы устройства соответствует одному периоду напряжения Работа устройства синхронизируется Ьыходными импульсами формирователя 1 период следования которых равен пе.риоду Т„ напряжения сети. Эти импульсы поступают на вход умножителя 13 частоты, период следования выходных юлпульсов которого равен , :где коэффициент умножения частоты. Выходные импульсы умножителя 13 частоты поступают на вход распределителя 14 импульсов и преобразовате ля 24. После каждого импульса на вх де преобразователя 24 он формиоуе1. :пачку из К импульсов. .Эти импульсы подаются на вход установки в-нуль, при этом схема И 22 открыта, а схе -,ма И 21 закрыта, г выходные импуль|сы преобразователя 24-поступают на счетный вход счетчика 23, вес которого равен единице. : Исходное состояние счетчика 23, соответствующее началу периода напр51жения и , равно Q . Следовательно, его состояние после п-г6 .выходного импульса умнсэЗсителя 13 час-ь, | moc,(ci.n1c). (3) Каждому состоянию с соответствует коэффициент передачи блока 5 умножения, равный . Коэффйциент передачи блока 5 и состояние счетчика 23 взаимно связаны, так как выходы последнего подключены через блок 15 формирования конст.ант к входам блока 5. Так как два стар- ших разряда счетчика 23 соединены с входами блока 15 через комбинационный сумматор 16, то к состоян 1ю. .. счетчика 23 можно прибавлять коды N/it, N/2, 3N/4. При этом коэффициенты передачи блока 5 равны COOTr «° K- ;.fur4) .- или, что то же са-, fanV-5--f Vn: f-%. iMoe.i cos Сигналы на выходе распределителя 14 импульсов (фиг.2) могут быть записаны в виде логических формул ,;в «дуад;г а5 ,; п 2 «2где а. состояния разрядов счетчика распределителя 14; Т - сигнал, стробирующий моменты подклю|Чения блоков 8 и 9 через ключи б и 7 к выходу блока 5,Тп -1 при Л -|Jj-n-At t -| n. На входы сумматора 16 поступают коды с третьего и четвертого выходов и распределителя 14 ,равные после п-го выходного импульса умножителя 13 частоты 00,при , 4, 8,...., N-4,; 11, при п , 5, 9... .... Ы-3,; 01,при 6,10,...., N-2, . 00, при п 3, 7,11,, N-r.. Следовательно, коэффициент передачи блока 5 после п-го выходного км- . ульса умножителя 13 частоты равен прип 0, 4, 8, ..,N -4, « 057Г% прип 1, 5, 9,, ..,N -3, cos-pj-Ч,„ прип 2, 6,10,. . .,N -2 N Ягпприп 3, 7,11,, N ж Выходные :напряжения блока 5 пост hJUOT через ключи 6 и 7 на входы бло |ков в и 9 усреднения напряжения. В соответствии с управляющими сигна лани на эыходгис распределителя 14 импулБСОВ, в конце периода Т( на вы блоков 8 и 9 будут напряжения VS; ) 7i/N(V2; I t/5(i)oJi-cosM(4,,.JU; (tl d ii/M( NM-1 r7 V,((n-)«o)j i-( /«( u;w U3inf((. uj(t)e Несмотря на то, что вд| и t nofly. чены по разным напр| ений Ug и Ос, точность измерений от этог не ухудшается так как в моменты выборок напряжений 1/ и О угда сдви га фазы опорных сигналов .. и . -. N Ягосовпадают Следовательно, чениясТдн и Ъд,полученные по формулам (. 1 ) и С4) , совпадают. На11ряжения Ьс,и с выходов бло ков 8 и Э поступают на входы нул органов 17 и 18, выходные сигналы которых равны 1 при выгоянении ус ловий.-. . A4lc-«SK ЬГ где Кд- коэффициент передачи делителя 25 напряжения. . После начала очередного периода (Напряжения U формирователь 12 вырабатывает импульс, который синхронизирует установку в 1 одного из триггеров 19 или 20 производит сброс,: в нулевое состояние распределителя 14 и блоки 8 и 9.Г- Если выполнилось условие С5 ), то срабатывает нуль-орган 17, триггер 19 устанавливается в 1, при этом закрывается схема К 22 и открывается схема И 21. Тогда очередной импульс, с выхода преобразователя 24 поступает на счетный вход счетчика 23,, вес которого равен двум.тем самым уве-, личивая его исходное состояние на единицу. Этот же импульс преобразователя 24 поступает на входы установки в нуль триггеров 19 и 20,.устанавливая состояние О. После этого открыта только схема lA 22, Бели выполнилось условие (6Ь то срабатывает нуль-орган 18, триггер 20 устанавливается в 1, при этом закрывается схема И 22 (схема И 21 такясе закрыта ), и очередной импульс с выхода преобразователя 24 не поступает на счетные входы счетчика 23, т.е. исходное состояние счетчИка 23 в начале периода уменьшается на единицу. Если не выполнилось ни одно из условий (.5) или (б), то ни один из триггеров 19 и 20 не устанавливается в 1, соответственно исходное состояние а счетчика 23 неизменяется. Затем весь цикл работы устройства повторяется. Величина в начале казвдого цикла изменяется до тех пор, пока не выполнится условие При этом напряжение (равно амплитуде К-рй гармоники S-ой последовательности напряжений. Это напряжение измеряется регистрирующим прибором 11. В предлагаемом устройстве по сравнению с известным быстродействие увеличено в четыре раза, так как длительность цикла равна одному периоду напряжения, в отличие от известного устройства, где длительность цика равна четырем периодам напряжения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ. ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее мас1итабно-суммирующий преобразователь, переключатель, четыре ключа, блок умножения, два блока усг1еднения напряжения, регистрирующий прибор, формирователь, блок умножения частоты,распределитель импульсов, блок формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, причем, четыре, входных зажима устройства соединены с входами масштабно-суммирующего преобразователя, выходы которого через переключатель соединены с входами первого и второго ключей, выходы которых объединены и через блок .умножения соединены с входами третьего и четвертого ключей, выход третьего ключа через первый блок усреднения напряжения соединен с регистрирующим прибором и входом блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, выход четвертого ключа через второй блок усреднения напряжения соединен с другим входом блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, выход четвертого ключа, чег рез второй блок усреднения напряжения соединен с другим входом блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов, первый входной зажим подсоединен через формирователь к другим входам первого и второго блоков усреднения напря}(сения, к первому входу распределителя импульсов, к третьему входу блока фop lиpoвaния угла сдвига фазы опорных сигналов и к входу .блока умножения частоты, выход которого соединен с четвертым входом блока формирования угла сдвига фазы опорных сигналов и к синхрони зирующему входу распределителя импульсов, первый и второй выходы распределителя импульсов соединены с ел управляющими входами первого и второго ключей, пятый и шестой выходы с управляющими входами третьего и чет вертого ключей, отличающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены комбинационный сумматор и блок формирования констант, причем третий и четвертый выходы распределителя импульсов соединены, с первым и вторым 00 СХ) входом комбинационного сумматора, выходы которого соединены с первым и вторым входами блока формирования sj констант, первый и второй выходы блока формирования уг.па сдвига фазы сл опорных сигналов соединены с третьим и четвертым входами комбинационного сумматора, остальные выходы блока фор мирования угла сдвига фаз опорных сигналов соединены с входами блока ;формирования констант, выходы кото- рого соединены с входами блока умножения.