Фильтр симметричных составляющих Советский патент 1983 года по МПК H02H3/34 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты элементов электрических систем. Известны фильтры симметричных сос тавляющих, выполненные на пассивных звеньях, а также на операционных уси лителях 1. Такие устройства настра ивают на определенную, обычно номинальную частоту сети. Трудности при использовании извес ных фильтров связаны с тем, что при изменении частоты срти в нормальном режиме, в режиме качаний или при наличии в нормальном режиме сети высши гармонических составляющих происходит расстройка Фильтров симметричных составляющих, необходимость учета ко торой приводит к заглублению и замед лению устройств с использованием фильтров симметричных ссхзтавлякщих (фильтровые релейные защиты, пусковые органы устройства блокировки при качаниях и т.п.). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фильтр симметричных составляющих, со держащий преобразователи входных сиг налов и сумматор 21. Недостатки такого фильтра, как и известных, связаны с его расстройкой при отклонениях от номинальной частоты сети, что может приводить к существенному замедлению и загрублению устройств с использованием этих фильтров симметричных составляющих, Это обстоятельство ограничивает функ циональные возможности их использования в устройствах релейной защиты. Цель изобретения- - расширение фун циональных возможностей за счет увеличения полосы пропускания, Поставленная цель достигается тем что в фильтр, симметричных составляющих, содержащий преобразователи входных сигналов -и сумматор, дополнительно введены по числу преобразователей входных сигналов дифференциальные квадратурные блоки, выполненные на операционных усилителях в виде двух объединенных входами фазосдвигающих блоков, каждый из которых представляет собой ряд каскадно включенных фазовращателей, в котором ВЕЛход последнего фазовращателя подключен к соответствующему входу сумматора, а вход первого фазовращателя подключен к выходу соответствующего преобразователя входных сигналов. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройстйа; на фиг,2 - один иэ частных случаев реализации фильтра симметричных составлякяцих обратной пocлeдoвaтteльнocти. Устройство содержит преобразователи 1-3 входных сигналов, подключенные выходами к входам дифференциальных, квадратурных блоков 4-6, каждый из которых выполнен на операционных усилителях в виде двух объединенных входами фазосдвигающих блоков 7 и 8, представляющих собой ряд каскадно соединенных фазовращателей 9, последние из которых подключены к входам сумматора 10, Реализация фильтров симметричных составляющих, например токов прямой, обратной и нулевой последовательности, связана с моделированием выражений общего вида: S A ° °ci ОЛ-А Й С, а - фазовый оператор; в с комплексные значения токов. В известных устройствах 1 и 2 осуществление и настройка фазовых операторов производится на основе КС-схем для определенной (номинальной) частоты и при ее отклонениях в рассмотренных выше режимах появляются погрешности, которые определяются частотными свойствами таких КС-схем и могут быть значительными. В предлагаемом устройстве осуществ;ление фазовых операторов выражения (1) производится дифференциальными квсщратурными блоками 4 - 6 в виде двух объединенных входами фазосдвигающих блоков 7 и 8. Основным звеном фазоСдвигающего блока является фазовращатель 9, выполненный на операционных усилителях и имеющих следующую передаточную функцию Для такого звена усиление на всех частотах равно единице, а фазовый сдвиг при изменении частоты от нуля до бесконечности меняется от нуля до 180 эл. град. Два объединенных входами фазосдвигающих блока 7 и 8, составленные из каскадно соединенных фазовращателей 9, можно рассчитать таким образом, чтобы они обладали равномерной амплитудой и фазочастотной характеристикой в требуемом диапазоне частот: равенством амплитуд сигналов на их выходах, а также постоянньЫ сдвигом фаз между ихвыходными сигналами в 90 эл..грг1Д. в указанном диапазоне частот. Складывая в сумматоре 10 сигналы с выходов фазосдвигающих блоков 7 и 8 с заданными по величине и знаку коэффициентами, можно реализовать фильтр симметричных составляющих по выражению (1), практически не имеющий частотных погрешностей во всем требуемом диапазоне частот.

При практическом применении может оказаться более целесообразным использование не фазных величин, а их разности для компенсации третьей и кратных ей гармоник. На фиг. 2 приведена схема, реализуюцая фильтр токов обратной последовательности в соответствии, с выражением:

(ie-ic)(i)

в этом схеме преобразователи 11 и 12 входных величин подключены к входам дифференциального квадратурного блока 13, выполненного в виде двух объединенных входами фазосдвигаюцих блоков 14 и 15, каждый из которых состоит из каскадно соединенных фазовращателей 16, а также к входам Фазосдвигаюцего блока 17, аналогичного одному из блоков 14 или 15. Сигналы с выходов блоков 14, 15 и 17 с требу емыми по вели :ине и знаку коэффициентамисуммируются в сумматоре 18.

Таким образом, предлагаемый фильтр обладает постоянством амплитудной и фазной характеристик в широком диапазоне частот. Это обстоятельство позo воляет использовать его не только для фильтров симметричных составляющих, но и для независящих от частоты фазоповоротных устройств, для формирования взаимно ортогональных составляющих тока и напряжения измерительных органов дистанционных заадит и т.п.

ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВ ЛЯЮЩИХ, содержащий преобразователи -€Н 4iQ входных сигналов и сумматор, о т л ичающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет расширения полосы пропускания, в него дополнительно введены по числу преобразователей входных сигналов дифференциальные квадратурные блоки, выполненные на операционных усилителях в виде двух объединенных входами фазосдвигакхцих блоков, каждый из которых представляет собой ряд каскадно включенных фазовраздателой, в котором выход последнего фазовращателя подключен к соответствующему входу сумматора, а вход первого фазовращателя подключен к выходу соответствующего преобразователя входных сигналов.

вС