Устройство для измерения коэффициента несимметрии трехфазных энергетических систем Советский патент 1983 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств для контроля несимметрии трехфазных систем напряжений и токов. Известно устройство для измерения коэффициента несимметрии трехфазных систем напряжений,.В устройстве предполагается выделение и измерение симметрчиных составляющих прямой иобратной последовательностей с последу ощим определением по их Отношению коэффициента несимметрииС L. Необходимость выделения симметричных составляющих прямой и-об эатной последовательностей и последующего получения их отнсяаения снижает надежность известных устройств в силу Их сложности и быстродейств измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения коэффицие та нecиI 1мeтpии многофазной системы напряжений, содержащее преобразователь числа фаз в многофазную систему напряжений, фильтр, конден сатор и индикатор, причем входные зажимы соединены с тремя входами преббраэователя числа фаз в многофазную систему напряжений, а выход фильтра соединен с кондеисатором. В устройстве при колебаниях и откло нениях .входных напряжений по уровню постоянной составЛягадей выпрямленно го напряжения определяется вторая гармоника переменной составляющей этого напряжения. Величина переменной составлякяцей при колебаниях и отклонениях входных напряжений изме няется пропорционально постоянной составляющей. По величине второй гармоники переменной составляющей определяется коэффициент несимметрииС2. Это устройство не обеспечивает точности измерений, так как постоянная составляющая напряжения на вы ходе многофазного выпрямителя, по которой осуществляется управление делителем, изменяется не только в функции колебаний и отклонений вход ных напряжений, но и в функции их несимметрии, кроме того, устройст во не обладает высоким быстродейс вием, так как наличие управляемого делителя усложняет устройство и снижает его надежность. Цель изобретения - пов.ышение то ности быстродействия и надежности измерений. Поставленная цель достигается т что усчройство для измерения коэффициента несимметрии трехфазных энергетических систем, содержащее преобразователь числа фаз в многофазную систему напряжений, фильТр, конденсатор и индикатор, причем входные зажимы соединены с тремя вхо- дами преобразователя числа фаз в многофазную систему напряжений, а выход фильтра соединен с первой об кладкой конденсатора,, введены преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов и пиковьлй детектор, причем выход преобразователя числа фаз в многофазную систему напряжений соединен через преобразоватедь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов с фильтром, а вторая, обклад- ка конденсатора соединена через пиковый детектор с индикатором. На фиг, 1-3 приведены годограф обобщенного вектора, зависимость угловой скорости обобщенного вектора от коэффициента несимметрии и зависимость угловой скорости при коэффициенту весимметрии ,; на фиг, 4 - блок-схема устройства для измерения коэффициента несиметрйи. Устройство содержит последовательно соединенные пр бразователь 1 числа фазв многофазную систему напряжений, преобразователь 2 многофазной системы напряжений в последовательность импульсов, фильтр 3, разде 1ительный конденсатор 4, пиковый детектор 5 и индикатор 6. Возможность измерений коэффициента несимметрии покажем на примере трехфазной системы напряжений )i U, (u)i..j. которая описывается обобщенным вектором, определяемым как Обобщенный вектор можно представить вектором, вращающимся с. некоторой УГЛОВОЙ скоростью. Если система напряжений ид,и, и УС симметрична, то угловая скорость вращения вектора будет постоянная и равна угловой частоте трехфазной системы напряжений. При несимметрии системы угловая скорость будет переменной, причем степень и характер ее изменения определяет-, ся величиной несимметрии системы. Определение коэффициента несимметрии осно,вывается на этом свойстве скорости обобщенного вектора. При несимметрии трехфазной системы напряжений годограф обобщенного вектора представляет собой эллипс. Примем прямоугольную систему, координат, совместив оси х и у с осями эллипса. Для вектора, вращающегося в плоскости хоу,положение его конца в каждый момен времени определится уравнениями (фиг. 1) x Bcosujt; v /4sintut, где ui- угловая частота трехфазно :системы напряя ений (токов Угол, .образованный вектором и горизонтальной осыО (осью х)/з пишем как . Мгновенное значение угловой ти вектора определяем как произво ную Для нахождения мгновенного значе угловой скорости продифференциру по времени выражение (1) (ч«|4ж-(ч-), А ш . в cos u)t Учитывая (2),после преобразовани получим Ь (A24B2MA -8)cos2u Анализ последнего выражения показывает, что мгновенная угловая скорость вращения обобщенного век тора S2 f (А,В,/uit) имеет постоянную составляющую равную угловой частоте ш, т.е. S «sto+S . Откуда ременная составляющая угловоЛ скбрости обобщенного вектора опре делится как ... о ,,. (6-A)()cos2u i -«. oi (()сов2ш± Степень несимметрии трехфазной си темы напряжений оценивается по ве личине коэффициента несимметрии V, К Vj и V. - значения сим ричных составляющих соответственн обратной и прямой последовательностей. С другой стороны, анализ годографа обобщенного вектора, со ртветствукядего этой трехфазной си .теме,. показывает, что А,-.,В .2« Поэтому можно пределить .в V.4.V. f+k Преобразуем выражение (3) с учетом соотношения (4) и получим cos2wi Ял.2и) /(5) l4K 42K cos2uJt Исследуем полученную функцию на экстремальные значения, которые имеют место в моменты времени,когдаПосле соответствующих преобразований выражения {5) получим уравнение вида . ()48K uj sin2u t 0 (6) Уравнение (6) позволяет определить, что экстремумы функции (Kn/ujt) имеют место при значенияхш г--- где ,2,3, 4,5. .. Запишем выражение для 51, npM.u;t 0 ,, я 2wt- при u)t - -mor;( 1+ «, при при Ults-ymc, VK Проведенный анализ показывает, что функция „(K,JLjt) имеет чередующиеся экстремальные значения, причем тах Величина экстремальных значений является функцией коэффициента несимметрии, т.е. определяется степенью несимметрии исследуемой система напряжений, что показано на фиг. 2. На фиг. 3 построена зависимость ft,g,f (К) при (JU . Анализ графика показывает, что при значениях коэффициента несимметрии ifffSfff, 1 зависимость (K) весьма близка к линейной. Таким образом, измеряя пиковые значения напряжения игЯ например, с помощью пикового детектора и индикатора, мл получим возможность осуществлять контроль степени несимметрии многофазных, в частности трехфазных, систем электрических величин (напряжений, токов) . Устройство работает следующим образом. В преобразователе 1 трехфазная система, например напряжений, преобразуется в многофазную. Эта многофазная система напряжений с выхода преобразователя 1 подается на вход преобразователя 2, на выходе которого . получают последовательность импульсов. Каждый из импульсов формируется в момент перехода через нулевое значение напряжений, образующих многофазную систему . Значение временного интервала между импульсами определится как Т 2Л

Где Т т- временной интервал между импульсами;

п - число фаз многофазной системы напряжений на входе блока 2;

(-о.ц - мгновенная скорость обращения обобщенного вектора. На выходе конденсатора 4 определится как /

И Т,

,

.

т п1 2 п

Цё V| и fp- амплитуда и длитель9@ffe импульсов соответственно,

8 соответствии с приведенными вы§ рассуждениями (формулы 5,6 и 7)

максимальные значения переменной составляющей напряжений UJ-H бут . . дут пропорциональны V. коэффзициенту несимметрии исходной системы напря-. жений. Поэтому, выделив с помощью .

конденсатора 4 переменную составляющую напряжения UPP ,,;На выходе -пикового детектора 5 получим аналоговое напряжение пропорциональное коэффициенте нес.икметрии. Подключенный

к выходу пикового детектора 5 индикатор б .фиксирует величину коэф фициента- несимметрии.

Экономический эффект получен за счет улучшения качества электрическоА энергии и повшаения надежности систем электроснабжения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕСИМ№ЕТРИИ ТРЕХФАЗНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ, .содержащее преобразователь числа фаз в многофазную систему напряжений/, фильтр, конденсатор и индикатор, прич входные зажимы соединены с тремя входами преобразователя числа фаз в многофазную систему напряжений, а выход фильтра соединен . первой . обкладкой, с конденсатором, отличающееся тем, что , с целью повышения точности измерения, быстродействия и надежности, в не. го введены преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов и пиковый детектор, причем, выход преобразователя числа фаз в многофазн5 систе: му напряжений соединен через преобразователь многофазной системы напряжений в последовательность импульсов с фильтром, а вторая обклад- Щ ка конденсатора соединена через (Л пиковый детектор с индикатором. . О1 4 оо

Заёисиность Si. макс 2(4)0,05 0.

Фиг.З

Uj

Jb

ФигЛ

Кн

0