Устройство для измерения параметров качества трехфазных напряжений Советский патент 1983 года по МПК G01R29/16 

2,Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что преобразователь числа фаз выполнен с двумя гальванически развязанными выходами, причем первый выход соединен с входом фильтра третьей гармоники, а второй выход - с вторым многофазным выпрямителем.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что преобразователь числа фаз выполнен девятифазным.

4. Устройство по пп, 1-3, отличающееся тем, что индикатор через переключатель срединен с выходом частотно-избирательного усилителя или выходом фильтра инфрани-зких частот.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ТРКХФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащеепреобразователь числа фаз, многофазный фильтр треть- ей гармоники/ а также последовательно соединенные многофа:зный выпрямитель, частотно-избирательный усилитель и индикатор, о т л и ч а к щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в негр ввеДены источйик опорного напряжения, а также последовательно соединенные второй многофазный выпрямитель,сумматор и фильтр инфранизких частот, причем входные зажимы подключены к преобразователю числа фаз, выходы которого соединены с вторым многофазным выпрямителем и через фильтр третьейгармоники - с первым многофазным . (0 ;выпр ямителем, источник опорного напряжения подключен к другому входу сумматора. . / 4: СО СХ) со СП

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано создании устройств для измерени коэффициента обратной последовательности напряжений, отклонений и колебаний трехфазных напряжений, а также при создании устройств защиты и автоматики высоковольтных и низковольтных сетей.

Известно устройство, основанное на модуляции измеряемых напряжений с помощью определенной системы, фазовых последовательностей, содержащее электронные ключи и сумматоры, генераторы напряжений фазовых последовательностей ij .

Недостатком устройства является неидентичность трёх генераторов фазовых последовательностей и нестабильность работы электронных ключей, в результате чего устройство имеет большие основные погрешности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее преобразователь числа фаз, многофазный выпрямитель, частотно-избирательный усилитель и вольтметр переменного тока, причем между исследуемой сетью и многофазным преобразователем вк/1ючен трехфазный фильтр одной из боковых частот, служащий для уменьшения погрешности измерения составляющих трехфазны напряжений Н ,

Устройство позволяет измерять си метричные составляющие прямой и обратной последовательности высших гармоник трехфазных напряжений.

однако ГОСТ 13109-67 нормирует ткие важные параметры качества напряжений, как отклонения и колебания трехфазных напряжений, от которых зависит нормашьная работа практически всех потребителей электрической .энергии, Параметры необходим контролировать, но-функциональные возможности устрюйства не. позволяют это сдепать.

Кроме того, из-вестное устройство имеет невысокую точность измерения симметричной составляющей обратной последовательности напряжения основной гармоники.

Низкая точность измерения коэффициента обратной последовательности напряжения обусловлена невозможностью получения на практике высоких метрологических характеристиктрехфазного фильтра одной из боковых частот (при измерении коэффициента обратной последовательности - фильтра третьей гармоники), Это обусловлено тем, что сердечники, на которых намотан трансформаторный преобразователь числа фаз (ТПЧФ; -/ имеют неодинаковые парс1метры, в частности неодинаковые токи намагничивания, Поэтому нагрузка трехфазного фильтра является, как правило, несимметричной, что приводит к большой дополнительной погрешности измерений.

Кроме того, индуктивные элементы (дроссели) имеют большой вес и габариты, а также, вследствие того, что они должны выполняться регулируемыми, высокую стоимость.

Целью изобретения является.расширение функциональных возможностей, а именно: измерение отклонений и колебаний трехфазных напряжений, а также повышение точности измерения коэффициента обратной последовательности напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измере- ния параметров качества трехфазных ; напряжений, содержащее- преобразователь числа фаз, .многофазный фильтр третьей гармоники,а также последоват. соединенные многофазный .выпрямитель, частотно-избирательный усилитель и индикатор, введены источник опорного напряжения, а также последовательно соединенные второй многофазный выпрямитель, сумматор и фильтр инфранизких частот,причем входные зажимы подключены к преобра зователю числа фаз, выходы которого соединены с вторым многофазным выпрямителем и через фильтр третьей гармоники - с первым многофазным выпрямителем, источник опорного напряжения подключен к другому входу сумматора. При этом преобразователь числа фаз выполнен с двумя гальванически развязанными выходами, причем первый выход соединен с входом фильтра третьей гармоники, а второй выход - с вторым многофазным выпрямителем. Преобразователь числа фаз выполнен девятифазным.. Кроме того, индикатор через пере ключатель соединен с выходом частот но-избирательного усилителя или выходом фильтра .инфранизких частот. .На фиг, .1.представлена функциональная схема устройства; на фиг.2. функциональная схема устройства с ТПЧФ, :выполненным1 с двумя гальванически развязанными выходами и одним индикатором. . Устройство содержит преобразователь 1 числа фаз, многофазный фильт 2 третьей гармоники, многофазный выпрямитель 3, частотно-избирательный усилитель 4, индикатор 5, второй многофазный выпрямитель 6, сумматор 7, источник 8 опорного напряжения, фильтр 9 инфранизких частот, переключатель 10. Входные зажимы устройства через преобразователь 1 числа фаз, фильтр 2 третьей гармоники, многофазный выпрямитель 3 и частотно-избиратель ный усилитель 4 соединены с первым, неподвижным контактом переключателей ляЮ. , Выход прео.бразователя 1 числа фаз через второй многофазный выпрямитель б, сумматор 7, фильтр 9 инфранизкой частоты соединен с вторым неподвижным контактом переключатея ля 10. Подвижный контакт переключателя 10 соединен с индикатором 5, источник 8 опорного напряжения соединен .с сумматором 7, Устройство работает следуюп1им образом. Исследуемое трахфазное напряжение, спектр которого содержит основную и высшие гармоники ,подается на вход многофазного преобразователя 1, симметрично преобразу ющего три фазы в m фаз, причем выходная система напряжений преобразо вателя имеет число фаз большее трех (). Полученная многофазная система напряжений поступает на многофазный фйльтр 2 третьей гармоники, который настроен на прямую последовательность третьей гармоники иссяё yeмoй сети. Отфильтрованное 1 н15гофазное напряжение (без третьих гармоник) далее выпрямляется многофазным выпрямителем 3. Из спектра выпрямленного напряжения с помощью частотно-избирательного усилителя 4 выделяется вторая гармоника исследуемой сети и ее величина, пропорцион ьная составлянрщей обратной последовательности, измеряется с помощью, индикатора 5. За счет включения фильтра третьей гармоники между трансформаторным преобразователем числа фаз и многофазным выпрямителем и выполнения этого фильтра многофазным, а также за счет выполнения многофазного выпрямителя с параллельным выпрямлением фаз погрешность измерения коэффициента обратной последовательности напряжения снижается с 0,3-0,4 до 0,1%..по отношению к номинальному значению напряжения сети, что при измерении коэффициента обратной последовательности напряжения величиной 2% составляет соответственно 1520 и 5%. Это объясняется тем, что при указанном включении фильтра третьей гармоники достигается одинат ковая нагрузка на каждое плечо филь-j тра, т.е. нагрузка является симметричной и, в результате отсутству|ет дополнительная погрешность, вызываемая в известном .устройстве несшФ1етричной нагрузкой фильтра. КроWe того, снижается дополнительная Ттогрешность, вызываемая выполнением в известном устройстве мнотофазнбго фильтр-а в виде последовательно, соединенных двухполупериодньох вь1прямителей, так как в каждый момент времени, проводят группы диодов,-,: со стоящие всего из двух элементов. Так как нагрузка фильтра третьей гармоники является симметричной и высокоомной, поскольку входное сопротивление фильтра может быть дос-. таточно большим (1 мОм и более), то фильтр может быть выполнен наКСэлементах с большим продольным сопротивлением (10 кОм и более), что приводит к снижению весо-габаритных показателей и стоимости.Также уменьшается в результате выполнения много-Фазного выпрямителя с параллельным выпрямлением.в два раза количество диодов . А в результате выполнения ТПЧФ с гальванически связанной вторичной системой обмоток сокращается количество вторичных обмоТок ТПЧФ и их выводов. Например, для девяти, фазной системы количество обмоток сокращается с 18 до 6 и выводов - с 36 до 1. Многофазное напряжение с трансформаторного преобразователя 1 числа фаз подается также- на дополни-. тельный многофазный выпрямитель б, где выпрямляется.

При числе фаз многофазного выпрямителя. ,. ПРИ условиии 0, (К - коэффициент обратной последбвательности напряжения входной сиетемы напряжений) постоянная составляющая (Ug) напряжения многофазно го выпрямители практически не э-ависит от К фазного угла между прямой и обратной последовательностями oi и пропорциональна :напряжению симметричной составляющей прямой последовательности входной трехфазной системы напряжений (u ) /

,,. (1)

где р - масштабный коэффициент.

Чтобы измерить отклонение трехфазных напряжений, которое (соглас.но ГОСТ 13109-67) определяется выражением

(2)

где - номинальное значение трехфазных напряжений,выпрямленное напря жение с многофазного выпрямителя подается на сумматор 7.На .второй вход-; сумматора 7 подается напряжение ис- i точника 8 опорного напряжения,котор. рое пропорционально номинальному напряжению трехфазной сети.Сумматор 7 / реализует выражение .(2) и на его выходе .получаем сигнал, пропорциональный отклонению трехфазных напряж ний Ь U, который через фильтр инфранизких частот поступает на индикатор 5,.где и измеряется. Так как отклонение напряжения представляет собой разность между фактическим значением напряжения прямой последовательности., взятой по основной гармонике, и его номинальным значением, возникающей при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость измерения напряжения меньше 1% в секунду,то фильтр инфранизких частот настраивается таким образом, чтобы пропускать низкие частоты и подавлять высокие. Для измерения колебаний напряжений фильтр низких частот настраивсиот на. полосу пропускания d,or-25 Гц.

Чтобы избежать нежелательного влияния наводок через гальваническую связь канала измерения коэффициента обратной последовательности напряжений на канал измерения отклонения и наоборот, трансформаторный преобразователь числа фаз выполнен с двумя гальванически развязанными выходами (с двумя системами вторичных обмоток).

Таким образом, устройство позволяет проводить измерение параметров,

качества электри ёской энергии, нормируемых ГОСТ 13.10 9-67: коэффициента обратной последовательности напряжения, отклонения и колебания трехфазных напряжений. Устройство также

может измерять и симметричные составляющие высших гармоник, трехфазных напряжений. В этом случае мног,о.: фазный выпрямитель 3 и частотноизбирательнИй усилитель Л должны

алть выполнены перестраиваемыми по частоте.г

Эффективность предлагаемого устройства по сравнению о известным заключается в снижении погрешности

измерения коэффициента обратной последовательности напряжений (с 0,30,4 до 0,1% по ,отношению к но.мрнальному значению напряжения сети)снижении весо-габаритных.показателей

и возможности измерения (наряду с коэффициентом обратной последовательности) отклонений и.колебаний трех- : фазных напряжений. В настоящее время измерение коэффициента обратной последовательности и отклонений систе(.ш трехфазных напряжений осуществляется .методом трех вольтметровизмеряются линейные напряжения и по соответствующим математическим выражениям определя19тся. указанные параметры. Этот метод обладает следующими недостатками: наличие трех операторов при снятии показаний.вольтметров, так как показания необходимо снимать одновременно; необходимость

математической обработки показаний с использованием ЭВМ; чтобы обеспечить удовлетворительную точность определения параметров качества трех« фазных напряжений, необходимо использовать только вольтметры класса 0,10,2%;не обеспечивается быстродействие измерений; невозможность автоматической регистрации результатов измерений ..

По сравнению с методом трех вольтметров эффективность предаагаемого устройства заключается в сокращении обслуживающего персонала до одного человека, в отсутствии

промежуточных математических вычислений (значения параметров качества трехфазных напряжений определяются непосредственно прибором), в обеспечении высокого быстродейст-и

ВИЯ 1змерений, в возможности автоматической регистрации данных, например , с, помощью самопишущего при-бора. Ожидаемый экономическия эф фект от кспользования предлагаемого устройства составляет окло 5-6. тыс. ;

руб. в год.. ..