Устройство для измерения напряжений прямой и обратной последовательностей трехфазной сети Советский патент 1983 года по МПК G01R29/16 

4

сл

со

2. Устройство по п. 1, о т л ичагощееся тем, что масштабносуммирующий преобразователь выполнен на двух идентичных измерительных трансформаторах напряжения, каждый из которых имеет по четыре вторичных обмотки, а первичные обмотки, которы соединен } последовательно и подключены к трехфазной сети, причем вторичные обмотки, на которых производится суммирование напряжений, подключены к общей шине и первым двум выходам масштабно-суммирующего преобразователя и имеют в Уз раз больше витков, чем обмотки, на которых производится вычитание напряжений и которые соединены с общей шино и вторыми двумя выходами мае-штабно-суммирующего преобрйзоваТЕЛЯо

Изобретение относится к измериельной технике и может быть использовано при построении измерителей рямой и обратной последовательносей напряжений трехфазной сети.

Известно устройство для измерения i несимметрии режима многофазной сети, i оторое содержит трансформаторный реобразователь числа фаз, многоазный выпрямитель, частотноизбирательный фильтр и регистрирующие Q приборы l. .. j i

Недостаткс1ми данного устройства являются необходимость применения громоздких и сложных в изготовлении многофазных трансформаторов, подбо- . ра диодов по идентичным йольтамперным характеристикс1М, а также применение селективного фильтра, что су- ;, щественно понижает точность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности является измеритель несимметрии трехфазной сети. содержащий два селективных измери- тельных преобразователя, масштабносуммирующий преобразователь: и две 25 фазосдвигающих цепи, причем входные клеммы соединены с входом масштабно-суммирующего преобразователя 2 . |

Недостатком известного устройства i является значительная погрешность ЗО при отклонении частоты сети от номинального значения из-за того, что фазовращатель с постоянной г1мплитудной и фазовой характеристикой в диапазоне частот не може быть реализо- 35 ван с достаточной точностью. Применение пассивных фазосдвигающих RC-цепей, для которых угол сдвиг.а фазы определяется выражением

Ч 2 acctg tuCR, 40

приводит к значительным погрешностям при отклонении частоты сети от номинального значения. В частности, при сдвиге фазы на 90 величину фазовой погрешности можно найти из соотно- 45 шения

ш.

где ли) - отклонение частоты сети от номинального значения Wj,.

Цель изобретения - повышение точности устройства путем компенсации погрешности при отклонении частоты сети от номинального значения.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения напряжений прямой и обратной последовательностей трехфазной сети, содержащее два селективнь1х измерительных преобразователя, масштабно-суммирующий преобразователь и две фазосдвигающие цепи, причем входные клеммы соединены с входом масштабно-суммирующего преобразователя, введена третья фазосдвигающая цепь, подключенная к первым двум выходам масштабно-суммирующего преобразователя третий и четвертый выходы которого подключены к входам первой и второй фазосдвигающих цепей, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого и второго селективных измерительных преобразователей соответственно, другие входы которых объединены и соединены с выходом третьей фазосдвигающей цепи.

Кроме того, масштабно-суммирующий преобразователь выполнен на двух идентичных измерительных трансформаторах напряжения, каждый из которых имеет по четыре вторичных обмотки, а первичные обмотки которых соединены последовательно и подключены к трехфазной сети, причем вторичные обмотки, на которых производится суммирование напряжений, подключены к общей шине и первым двум выходам масштабно-суммирующего преобразователя и имеют в Уз раз больше витков, чем обмотки, на которых производится вычитание напряжений и которые соединены с общей шиной и вторыми двумя выходами масштабно-суммирующего преобразователя.

На чертеже представлена блок-схем предлагаемого устройства.

Устройство для измерения напряжений прямой и обратной последовательностей трехфаз.ной сети содержит мас штабно-суммирующий преобразователь первые входы которого соединены с фазосдвигающей цепью 2, а вторые вы ходы - с фазосдвигающими цепями 3 и 4. Выходы фазосдвигающих цепей 3 и 4 через селективные измерительные преобразователи 5 и б соответственн связаны с выходом фазосдвигающей це пи 2. Фазосдвигающие цепи 2-4, осуществляют сдвиг фазы напряжения относительно общей шины на -45, -135 и 45° соответственно. Масштабно-суммирующий преобразов тель 1 выполнен на двух идентичных трансформаторах 7 и 8, первичные об мотки которого подключены к входным шинам А, в и С устройства. Вторичные обмотки трансформаторов 7 и 8 имеют в Кз раз больше витков, чем вторичные обмотки 13-16 Вторичные обмотки Франсформаторов 7 и 8 соединены таким образом, чтобы напряжения в точках 17-20 относитель но общей точки 21 были соответственно равны ((4.6VM.).. ). где Л Уз - коэффициент передачи напряжения на вторичные обмотки 9-12; К - коэффициент передачи напряжения на вторичные обмотки 13-16. Фазосдвигающая цепь 2 осущес вля ет поворот напряжения 1СУз ( ) на -45°, Фазосдвигающие цепи 3 и 4 осуществляют поворот напряжения {Од вс соответственно на т135 и 45° п номинальном значении частоты сети (fj,50 Гц)...Выходные напряжения фазосдвигающих цепей 2-4 соответственно в точках 22-24 относительно общей точки 21 равны , (вЧс() -j2circtg-ojP C 1-jwR с 4-l.yu.R% faB-V)-() -J2c rctg- U.| M%- Bch-M4,) -jZdrctg-UjRjCj где R;,,C, R2, C,j, Rj, C - значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов, входящих в фазосдвигаюшие цепи 2-4, соответственно, причем Rj,R,,, . При номинальном значении частоты сети (( Гц) - OS- IU/ B V) , .,. . , -j-t3 ° ) , Так как преобразователи 5 и 6 включены соответственно между точками 23,22 и 24 22, то к ним будут приложены .напряжения ,-U5 Подставляя в (4) формулы (3), имеем Ug e. -j(u,B- BcJ-(). (S Oз-fce°j ;(u в-M-(). (ы Выражения (5)и (6). с точностью до коэффициента 11.2 Ое совпадают с выражениями, по которым определяют напряжения обратной 0 и прямой U последовательностей/ -Л20°. jl20°. и т(и. вс ., /. . -J120° и,.4{и., и..+е 6„,., -+-3V-c - MAB Bc или, учитывая, что сумма линейных напряжений равна нулю, из (7) получим --i(.(4,) .()Таким образом, на преобразователи 5 и 6 поступают переменные напряжения, пропорциональные напряжениям прямой и обратной последовательностей. Погрешность, вызываемая отклонением частоты сети от номинального значения, пренебрежимо мала, так как при небольших отклонениях частоты, которые допустимы в пределах +1%, углы сдвига фаз напряжений фазосдвигающих цепей 2-4 получают одинаковые приращения. При этом сохраняется постоянной разность углов сдвига фаз фазовращающих цепей 2,3 и 2,4, которая равна 90. Как показывают расчеты, наилучшие результаты получаются при условии , 2-i; . - Y2-H, 1 t f. j. f -Lipi 2-2 где 50 Гц - номинальная частота сети. При этом фазосдвигающее устройство 2 обеспечивает сдвиг фазы на -45°. фазосдвигающее устройство 3 - на -135, фаэосдвигающее устройство 4 на 45.

При отклонении частоты сети от номинального значения не более чем на 1% погрешность и Чне превосходит 10 рад, при отклонении частоты сети не более чем на 4% 4 не превос,ходит , приведенная к номи|нальному значению напряжения погрешность определения напряжений прямой и обратной последовательностей при указанных выше значениях отклонения частоты сети от Номинальной будет 0,01 и 0,1%, Для сравнения погрешность прототипа при тех.же отклонениях частоты равна 1 и 4%.

Отметим, что подобный принцип поддержания постоянного сдвига фаз в прототипе нельзя применять, так как там фазовращатель должен обеспе,чивать постоянство угла сдвига фаз

между входным и выходным нап13яженйями.

Таким образом, применение трех фазосдвигающих цепей, которые осуществляют сдвиг напряжения на - 45, -135 и 45°, позволяет повысить точность определения напряжений прямой и обратной последовательностей на два порядка при отклонении частоты сети не более чем на 1% и на порядок при отклонении частоты сети не более чем на 4%.

Создание приборов на основе предлагаемого устройства способствует решению задачи повышения качества электрической энергии и, как следствие, уменьшению экономического ущерба, наносимого приемникам электрической энергии из-за неудовлетворительного качества последней.