Компенсатор погрешности трансформатора тока Советский патент 1984 года по МПК H02H3/28 H01F38/32 

00 05 4: СО СП Изобретение относится к электротехнике и предназнача ется для использования в схемах релейной защиты и других устройств автоматики энерг систем, а также может применяться электроизмерительной технике. Известно устройство для компенса ции погрешностей трансформаторов тока, содержащее преобразователь ток-напряжение, сумматор-интегратор и блок нелинейности СОУстройство имеет нелинейную характеристику, подобную характеристи ке намагничивания трансформатора тока. Однако устройство содержит два последовательно включенных интегрирующих элемента, выполнено по разомкнутой схеме, что при наличии смещения и дрейфа нуля усилителей приведет к потере устойчивости его работы и насыщению интеграторов. В этом устройстве также не учитывает ая влияние паразитных параметров 11ктивных и индуктивных сопротивлений обмоток) трансформаторов тока. Указанные обстоятельства затрудняют его практическое использование. Наиболее близким к изобретению является устройство для компенсации погрешностей трансформаторов тока, содержащее преобразователь токгнапряжение, сумматор-интегратор, блок нелинейности, выходной сумматор и два инвертора 2. Устройство построено по замкнуто схеме, что позволяет отслеживать напряжение смещения и дрейфа нуля усилителей. Кроме того, схема устройства, представляющая обратную модель трансформатора тока, учитывает также влияние паразитных параметров (активных и индуктивных сопротивлений обмоток) трансформаторов тока. Однако при сигналах, соответствунщих малой крутизне ха.рактеристики намагничивания блока н линейности, что соответствует фактически разомкнутой обратной связи схемы, может произойти потеря устой чивости работы компенсатора и увели чение погрешности работы. Кроме тог обратные связи схемы, учитывающие влияние паразитных параметров, явля ются слабыми, что также снижает дос тоинство замкнутой схемы. Цельно изобретения является повышение устойчивости и точности ком5пенсации погрешности трансформатора тока. Поставленная цель достигается тем, что в компенсатор погрешности трансформаторного тока, содержащий преобразователь ток-напряжение, вход которого предназначен для подключения ко вторичной обмотке трансформатора тока, а выход соединен со вторым входом выходного сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока нелинейности, а выход связан с входом сумматора-интегратора, дополнительно введены входной сумматор и фильтр низкой частоты, выполненный на операционном усилителе, при этом выход преобразователя ток-напряжение соединен с первым входом входного сумматора, второй вход которого соединен с выходом сумматора-интегратора, а выход - с входом блока нелинейности, и входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с первым входом сумматора-интегратора, второй вход которого соединен с выходом блока нелинейности, а третий вход - с выходом выходного сумматора. На чертеже показана схема компенсатора. Компенсатор содержит сумматор-интегратор 1, блок нелинейности 2, выходной сумматор 3, фильтр низкой частоты 4, сумматор 5. Первые входы сумматора 5 и выходного сумматора 3 через преобразователь ток-напряжение 6 подключены ко вторичным зажимам трансформатора тока 7. Выход.сумматора 5 подключен ко входам блока нелинейности 2 и фильтра низкой частоты 4, выход которого подсоединен к первому входу сумматора-интегратора, выход блока нелинейности подключен ко второму входу выходного сумматора 3 и ко второму входу сумматора-интегратора, выход выходного сумматора 3 подключен к третьему входу сумматораинтегратора 1, выход которого соединен с6 вторым входом сумматора 5. В схеме использованы инвертирующие входы операционных усилителей, в т.ч. и фильтра низких частот. Если фильтр работает без инвертирования знака входного сигнала, то его вход можно подключить к выходу сумматораинтегратора. Компенсатор работает следующим образом.

Разность напряжений выходного сумматора 3 и блока нелинейности 2, пропорциональная вторичному току трансформатора тока, поступает на входы сумматора-интегратора 1, на выходе которого апряжение соответствует текущим значениям индукции в сердечйике этого трансформатора тока. Блок нелинейности преобразования 2 воспроизводит зависимость нал ряженности от индукции. С учетом коэффициента пропорциональности, учитывающего параметры трансформатора тока, на выходе блока нелинейности формируется напряжение, пропорциональное намагничивающему току трансформатора тока. На вьпсоде выходного сумматора формируется напряжение, пропорциональное первичному току.

Выходное напряжение сумматораинтегратора суммируется в блоке 5 с напряжением, пропорциональньм потокам рассеяния и активным потерям в меди вторичной обмотки трансформатора тока. В результате на выходе сумматора формируется напряжение, пропорциональное мгновенному значению индукции в магнитопроводе трансформатора тока.

Накопление сигнала ошибки, обусловленного смещением и дрейфом нуля

усилителей, компенсируется с помощью введения фильтра низкой частоты, включенного в одну из цепей обратной связи сумматора-интегратора. Действие фильтра особенно важно в момен когда коэффициент передачи блока нелинейности равен нулю, что фактически соответствует режиму работы схемы с разомкнутой обратной связью.

С учетом того, что полезный сигнал имеет в основном частоты десятки Гц, а сигнал ошибки операционных усилителей, обусловленной смещением нуля и его Дрейфом, характеризуется низкочастотными составляющими от О до долей Гц, полосу пропускания фильтра можно выбрать в пределах от О до одного Гц.

С целью исключения компенсирующего действия фильтра низких ч астот на ненулевые значения начальных условий, которые могут вводиться в интегратор, в фильтре предусматривается ограничение величины выходного сигнала до 1%. от максимального значения входного сигнала интегратора.

Указанные обстоятельства выгодно отличают схему компенсатора от схемы прототипа, так как исключаются нарушения устойчивости и повьш1ается точность работы устройства.

КОМПЕНСАТОР ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА, содержащий преобразователь ток-напряжение, вход которого предназначен для подключения ко вторичной обмотке трансформатора тока, а выход соединен со вторым входом выходного сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока нелинейности, а выход связан с входом сумматора-интегратора, отличающийся тем, что, с . целью повышения устойчивости и точности компенсации, в него дополнительно введены входной сумматор и фильтр низкой частоты, выполненный на операционном усилителе, при этом выход преобразователя ток-напряжение соединен с первым входом входного сумматора, второй вход которого соединен с выходом сумматора-интегратора, а выход - с входом блока нелинейности и входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с (Л первым входом сумматора-интегратора, с второй вход которого соединен с выходом блока нелине1йности, а третий вход - с выходом выходного сумматора.