Датчик активной и реактивной составляющих тока электрической установки Советский патент 1983 года по МПК G01R19/06 

%2 0-Г

2

8

Ж

V

СО 4 4

ДАТЧИК АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТОКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащий интегратору вход которого соединен с токовым вхо-t дом устройства, а выход. згицунтирован управляемым ключом, блок выборки-храг нения, сигнальный вход которого подключен к выходу интегратора, а выход соединен с входом блока согласования, блок управления, выходы которого подключены 1с управляющим входам упомянутого ключа и блока выборки-хранения, Фаэоповоротный блок, вход которого соединен с одним из двух потенциальных входов устройства, о т л и-ч а ющ и и с .я тем, что, с целью повышения, точности измерения при нелинейных ис-кажениях. кривой тока, в него введены nopofовый блок и блок опорного напряжения, причем сигнальный вход . порогового блока подключен к другому потенциональному входу устройства и;, к выходу фазоповоротного блока, установочный вход - к выходу блока опорного напряжения, а выход - к пусково(О му входу блока- управления.

5

Фт.1 Изобретение относится к электроиз мерительной технике и предназначено для использования при исследовании цепей переменного тока в системах управления компенсирующими агрегатами, в электроприводах и релейной защите. Известно устройство для контроля параметров электрической.установки, содержащее четыре ключа, управляемых датчиком первого из контролируемых параметров, два интегратора, вход од ного из которых соединен с выходом датчика второго контролируемого пара метра через управляемый ключ и через последовательно включенные управляемый ключ и инвертор, а вход другого интегратора подключен к выходу того же датчика аналогичным образом, но с добавлением фазоповоротного блока 1 Указанное устройство обеспечивает измерение проекций вектора напряжени на вектор тока и на вектор, перпенди кулярный вектору тока. Измерение же проекций обратного характера сопря-жено с необходимостью переключения входных цепей с одного датчика ;на другой, что обусловливает существенные трудности в эксплуатации. Наиболее близкий к предлагаемому датчик активной и реактивной составлянхцих тока электрической установки содержит интегратор, вход которого соединен с токовым входом устройства а выход зашунтирован управляемым ключом, блок выборки-хранения, сигнальный вход которого подключен- к выходу интегратора, а выход соединен с входом блока согласования, блок управления, входы которого соединены с двумя потенциальными входами устройства непосредственно и чераз фазоповоротный блок 2 . Недостаток известного устройства определяется существенными погрешностями измерения, вызванными влиянием высших гармоник нечетного порядка. Эти погрешности имеют место вследствие интегрирования входного сигнала в течение половины периода основной частоты. Целью изобретения является повышенив точности измерительного устройства в условиях нелинейных искажений кривой тока. Поставленная цель достигается тем что в датчик активной и реактивной составляющих тока электрической установки, содержащий интегратор, вход коЬгорог.о соединен с тбковым входом устройства, а -выход зашунтирован управляемым ключом, блок выборки-хранения, сигнальный вход которого подключен к выхбду интегратора, а выход соединен с входом блока согласования блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам упомянутого ключа и блока выборки-хранения, фазоповоротный блок, вход которого соединен с одним из двух потенциальных входов устройства, введены пороговый блок и блок опорного напряжения, причем сигнальный вход порогового блока подключен к другому потенциальному входу устройства и к выходу фазоповоротного блока, установочный вход - к выходу блока опорного напряжения, а выход - к пусковому входу блока .управления. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого датчика активной и реактивной составляющих тока; на фиг. 2 (а-е) приведены временные диаграммы сигналов, иллюстрирую- щие работу датчика при измерении активной составляющей -тока (индексы при напряжениях на фиг. 2 а-е соответствуют цифровым позициям функциональных бЛоков на фиг. 1), Потенциальные входы устройства (входы: напряжения) показаны на схеме фиг.1 шинами 1, а токовый вход шиной 2. При измерении активной составляющей тока входной сигнал Ug (фиг. 2а), отображающий напряжение электрической установки, поступает для обработки, минуя фазоповоротный блок 3, а при измерении реактивной .Составляющей ток.а - через блок 3. входной сигнал и (фиг. 2, б), пропорциональный току электрической установки, подводится к интегратору 4. В состав устройства входят также блок 5 опорного напряжения, вырабатывающий опорный уровень (фиг. 2, а), пороговый блок б, блок 7 управления, формирующий сигналы управления U-J и и (фиг. 2, в, г), управляемый ключ 8, блок 9 выборки-хранения с ключом 10 переноса и элементом 11 памяти, блок 12 согласования. Характер выходного напряжения интегратора 4 показан на фиг. 2, д, а выходного напряжения блока 9 выборкихранения, блока 12 согласования и устройства в целом - на фиг.2,е. Датчик работает следующим образом. В момент достижения входным сигналом Цд уровня опорного напряжения Uj срабатьшает пороговый блок б. Угол oi, соответствующий моменту срабатывания порогового блока 6, определяется отношением , где Ugfi ff -амплятупа сигнала, пропорционального напряжению электрической .установки, и задается изменением напряжения Ug- блока 5 опорного напряжения. При срабатывании порогового блока 6 сигнал и блока 7 управления выключает ключ 8, и интегратор 4 начинает интегрирование входного сигнала 00x2 пропорционального току электрической установки. Под-действием : сигнала и блока 7 управления блок 9 выборки-хранения переходит в режим Jpaнeния информации, записанной в него на предьщутдем такте работы устрой ства. При уменьшении входного сигнала опорного уровня Uj. в момент времени, соответствующиЯ углу Т- оС , выключается пороговый блок б, сигнал и блока 7 управления переводит блок 9 выборки-хранения в режим выборки (записи) информации, а сигнал U эамыкает ключ 8, который сбрасьтает ин тегратор 4 на нуль, Таким образом, интегрирование входно.го сигнала ПРОИЗВОДИТСЯ в течение интервала времени, соответствующего диапазону изменения фазы напряжения основной частоты от oi до JT-oC. При этом в блок 9 выборки-храт нения через каждый период основной частоты записывается сигнал постоянного тока, пропорциональный напрязкени|Ь, определяемому как 00 г: и.К.1 OmVSin(Vujt+/V; 3u;t,(li J, Vot , где Jm-OsinCVtut + )- - TJOK ue / ; ПИ, представленный суммой гар1« оник) К - коэффициент передачи/интегратора 4. . Для отдельной нечетной rai/моники S-ro порядка из выражения (1) получаем;. л №-об;.Ч|. (Vujt+4v/oltut K(3mVcosV VoC V{Tr-o(,}V(Jr-ot| ixj sinVtutdoutOmVstnf-J 1 cosVwteJw (Vot(2) K((Dmл;/V cosЧvfcos {Я-dC cx SлldL- )(Л-o sinVa j I {2K 3wV/vjcos V c«7SVriL. Для первой гармоники результат интегрирования пропоционален активной составляющей тока ,co5 f cosoi, (з) а для любой другой нечетной г армони- . ки (V i2K+l; к-1, 2, 3,...) при получаем -4V (Ч 1V/V/COS . ( 4) При интегрировании сигнала, пропорционального току, в пределах от d+Ji/2 до 3J//2-ot, что осуществляется с помощью Фазоповоротного блока 3, изменяющего фазу напряжения Up -t на . 90° аналогичным образом получаем для первой гармоники U s n / cosoC, (5) I т.е. датчик измеряет реактивную составлякадую тока. Погрешность от нечетных высших гармоник отсутствует, если ( ;« и ( m п cos 7Г/2 0, ( 6) Временные диаграммы на фиг. 2,а-в иллюстрируют алгоритм работы датчика при измерении активной составляющей тока 0 случае наличия в кривой тока третьей гармоники с различной начальной фазой fз Результат интегрирования третьей гармоники тока, показанный пунктиром, при oi-Jr/б равен нулю независимо от фазы гармоники. Таким образом, с помощью порогового блока б и блока 5 опорного напряжения можно.установить такие пределы интегрирования интегратора 4, при которых погрешность измерения от одной из нечетных высших гармоник Ъудет равна нулю.Анализ выражений (4) и (б) показывает, что можно подобрать такой угол оС, при котором существенно снижается погрешность от нескольких соседних нечетных гармоник в кривой тока.