Способ определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети Советский патент 1984 года по МПК G01R19/00 

А0О

СО О) СП ел Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, и может быть использовано при построении прецизионных измерителей симметричных составляющих токов, напряжений, измерителей параметров качества электроэнергии, так как параметры качества электроэнергии трехфазной сети (отклонение и колебание напряже ния, несимметрия, смещение нейтрали определяются по симметричным составляющим трехфазного напряжения. Известны способы измерения симметричных составляющих трехфазного напряжения с использованием фильтров симметричных составляющих, заключающиеся в суммировании линейных напряжений, каждое из которых умножено на комплексный коэффициент, осуществляющий масштабное преобразование и сдвиг по фазе этого напряжения Г1 Однако выходной сигнал фильтров, построенных по этим способам, сущес венно зависит от частоты исследуемого напряжения, что вносит значительные погрешности в результат измерения. Наиболее близким по технической сущности является способ определения качества электрической энергии трехфазной сети путем сравнения входного и опорного напряжений 2J. Недостатками известного способа являются сравнительно низкая точност измерения, обусловлеиная погрешностя ми определения максимального показания прибора и фазовой подстройкой опорного напряжения по этому показанию, и погрешность от влияния иеинформативных параметров на результат измерения. Последняя погрешность в основном сказывается при измерении напряжений обратной и нулевой последовательностей, так как в реальных эл трических сетях напряже ние прямой последовательности в 10-100 раз больше, чем напряжение обратной и нулевой последовательностей. При измерении напряжений обратной и нулевой последовательностей, величина которых меньше 0,01-0,02 величины напряжения прямой последовательности, относительная погрешность измерения превьш1ает 100%, что ограничивает рабочий диапазон измеряемых величин. Целью изобретения является повышение точности и расширение амплитудного диапазона определения симметричных составляющих трехфазных напряжений, а следовательно, и параметров качества электрической энергии. Цель достигается тем, что согласно способу определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети путем сравнения входного и опорного напряжений определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети, а затем из разности входного и опорного напряжений выделяют симметричные составляющие напряжений, по величине которых судят о качестве электрической энергии трехфазной сети. На фиг. I представлена блок-схема устройства для реализации способа определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети; на фиг. 2 - векторные диаграммы напряжений, поясняющие предлагаемый способ. Устройство для определения параметров качества электрической энергии(фиг. )содержит управляемый по фазе источник I опорного трехфазного напряжения прямой последовательности, блоки 2-4 вычитания напряжений, прямые входы которых соединены с входными шинами А,В,С, а вычитающие входы - с источником 1, измерительный преобразователь 5 трехфазного напряжения в симметричные составляющие, входы которого подключены к выходам блоков 2 - 4, а выходы - к регистрирующему устройству 6, измеритель 7 начальной фазы прямой последовательности напряжений трехфазной сети, входы которого подключены к входным шинам А,В,С, а выход через блок 8 управления источником опорного Напряжения к управлякицему входу источника 1. В соответствии с последовательностью операций предлагаемого способа сначала в измерителе 7 определя- ется начальная фаза напряжения прямой последовательности трехфазной сети. Выходной параметр измерителя 7(например, напряжение или код)поступает в блок 8 управления источником 1. Выходной сигнал блока 8 регулирует начальную фазу f опор ной системы трехфазных напряжений прямой последовательности, которая снимается с выхода источника 1. Амплитуда опорного напряжения посто янна и равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сет Регулировка начальной фазы Ч продолжается до равенства с начальной фазой Ч., . Затем разности напряжени . поступают на входы измерительного преобразователя 5, который в зависи мости от назначения выделяет напряжение прямой, обратной или нулевой последовательностей(могут быть использованы, например, различные фильтры симметричных составляющих). Выходной параметр преобразователя 5(напряжение или код )регистрируется устройством 6. Векторные диаграммы напряжений показаны на входах блоков 2-4 вычитания(фиг. 2аI и на входе измерительного преобразователя 5 (фиг. 2б ). Значения начальных фаз и .отсчитываются от действительной оси произвольно выбранной прямоугольной системы координат (фиг. 2). Начальнь9е фазы Ч и . (фиг. 2)условно показаны неравными друг другу ( это может наблюдаться, например, в процессе регулировкиf, Рассмотрим погрешность определения, например, напряжения обратной последовательности, если измеритель преобразователь 5 подключен непосредственно к входным шинам А, В, С. Выходной параметр реального измерительного преобразователя 5 в об щем случае есть функция от напряжен прямой обратной и нулевой последова тельностей. Если преобразователь 5 линейный, то его выходной параметр (например, напряжение)равен П | и « К и -« ( и , ЛВЫх 1122 00 где К, К,, Kj, - комплексные коэффи циенты передачи соответственно напряжений прямой 0 t обратной U2 и нулевой 0 последовательностей. Если измерительный преобралэватель 5 предназначен для выделения олько одной симметричной составляюей, например напряжения обратной оследовательности, то модуль коэфициента передачи К по напряжению больше 2 со и раз иильше ., во много раз тносительная погрешность определеЦия напряжения 2 равна . U2-fJe,,jK 2 20 номинальное значение коэффициента-у - мультипликативная погреш ность коэффициента + Ткг)В реальных трехфазных сетях U-,U2, поэтому, например, при ,,02, Kjj/K,p 0,001, коэффициенте несимметрии 2|U 0,05, коэффициенте смещения нейтрали ,05,мультипликативной погрещности |.,OI максимальное значение относительной погрешности у- равно yU2 0,41 , т.е. погрешность равна 41%, а при 0,02 она превышает 100%. Таким образом, прямое измерение преобразователем 5 напря жения обратной последовательности сопровождается значительными погрешностявождается значительными погрешностями и практически невозможно при малых значениях несимметрии. В устройстве, реализующем способ (фиг. 1) на входы измерительного преобразователя 5 подается разность напряжений трехфазной сети и щеточника 1 опорных напряжений. При этом вследствие линейности преобразователя 1 его выходной параметр равен ( где величина опорного напряжения прямой повледовательности источника I. . Так как начальные фазы напряжений Ч-f и t равны, то выражение (3) можно записать в виде .,(.) 2 2 oДля рассмотренного примера измерения напряжения обратной последовательности относительная погрешность определения напряжения при использовании предлагаемого способа равна , (). л,г 4U, или к и 1и -и i( t и j. , 2 Ч i k.. и. u..li.. u Погрешность у у уменьшается по сравнению супследствие уменьшения первого слагаемого в формуле(5). Пр указанных численных соотношениях и при отклонении напряжения на +10%, 5 I-UIOH 0, I , погрешность у... равна ту.0,051, т.е. погрешность J-LI2 5%, а ,02, она равна 11%. Погрепшость равна 100% при коэффициенте несимметрии, равном 0,002. Таким образом, предлагаемый способ позволяет на порядок расширить рабочий диапазон и в 3-5 раз повысить точность измерения параметров качества электрической энергии.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ путем сравнения входного и onopHoijp напряжений, о тличающийся тем, что, с целью повьшения точности и расширения амплитудного диапазона, определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети, а затем иэ разности входных и опорных напряжений выделяют симметричные составляющие наа пряжений, по величине которых судят о качестве электрической энергии (Л трехфазной сети