Устройство для измерения параметров качества электрической энергии трехфазной сети Советский патент 1984 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения симметричных составляющих, а также при построении информационно-измерительных систем для контроля параметров качества электрической энергии.

Известно устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей системь) трехфазных напряжений, содержащее- фильтр боковой частоты, преобразователь трехфазной системы напряжений вW-фазную, двухполупериодные выпрямители, частотноизбирательный фильтр, вольтметр. Это устройство позволяет измерять симметричные составляющие гармоник напряжений трехфазной сети.

Недостатками этого устройства являются применение громоздких и сложных в изготовлении многофазных трансформаторов, необходимость подбора диодов по идентичным вольтамперным характеристикам, а также применение селективных фильтров, настроенных на различные гармоники напряжения, что снижает точность определения симметричных составляющих напряжения.

Наиболее близким К изобретению по технической сущности и решаемой задаче является измеритель параметров электрической энергии трехфазной сети, содержащий делители напряжения, элементы суммирования, коммутатор, преобразователь напряжение код, умножитель частоты, блок управления , вычислительный блок, блок регистрации, источник опорного трехфазного напряжения прямой последовательности функциональный преобразователь и регистр t 2J.

Недостатками известного устройства являются сравнительно низкая точность и быстродействие. При измерении параметров качества электроэнергии необходимо заранее знать номинальное значение напряжений трехфазной сети. Номинальные значения напряжений трехфазной сети различаются по длине линии электропередачи. Это приводит к тому, что как и при отклонениях напряжения трехфазной сети (более важные параметры качества как несимметрия, неуравновешенность измеряются на фоне неинформативного пара-.

метра(напряжения прямой последовательности , который на порядок и более превосходит измеряемый информативный параметр. Это не позволяет 5 с требуемой точностью измерять параметры качества электроэнергии, так как у реальных измерительных преобразователей коэффициент передачи по неинформативному параметру отличен

0 от нуля. Цикл преобразования длится три периода напряжения трехфазной сети, что неблагоприятно сказывается на точности измерения, так как при изменении амплитуды напряжений по5 являются погрешности от неодновременности отсчетов напряжения, кроме того, невозможно зафиксировать быстротекущие изменения(колебания ) параметров качества электроэнергии.

0 Целью изобретения является повышение точности и быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров качества электроэнергии

5 трехфазной сети, содержащее три делителя напряжения, три элемента суммирования, коммутатор, преобразователь напряжение - код, блок вычисления, блок регистрации, источник опорного трехфазного напряжения прямой последовательности, формирователь, умножитель частоты, блок управления, функциональный преобразо ватель и регистр, причем входные клеммы устройства через делители напряжения соединены с первыми входами элементов суммирования, первая входная клемма соединена с последовательно включенньии формирователем, умножителем частоты и блоком управления, выход умножителя частоты соединен также с первым входом источника опорного напряжения прямой последовательности, выход коммутатора через преобразователь напряжениекод и блок вычисления соединен с блоком регистрации, вход регистра через функциональный преобразователь соединен с выходом блока вычисления, а выходы блока управления соединены с управляющими входами коммутатора, преобразователя напряжение - код, блока вычисления, функционального преобразователя I регистра, дополнительно введены 5 три управляемых масштабных преобразователя и три аналоговых блока памяти, причем аналоговые блоки памяти включены между выходами

элементов суммирования и входами коммутатора, масштабные преобразователи включены между выходами источника опорного напряжения прямой последовательности и вторыми входами элементов суммирования, выход регистра соединен с управляющими входами масштабных преобразователей,, выход формирователя соединен с вторым входом источника опорного напряжения прямой последовательности, второй вход блока вычисления соединен с входом регистра, а выход блока управления соединен с управляющими входами -аналоговьгх блоков памяти.

На чертеже представлена блоксхема yctpoйcтвa для измерения параметров качества электрической энергии трехфазной сети.

Устройство содержит делители 1 3 напряжения, элементы 4-6 суммирования, аналоговые блоки 7-9 памяти, коммутатор 10, преобразователь 11 напряжение - код, блок 12 вычисления, блок 13 регистрации, источник 14 опорного трехфазного напряжения прямой последовательности масштабные преобразователи 15 - 17, формирователь 18, умножитель 19 частоты, блок 20 управления, функциональный преобразователь 21, регистр 22, выходы 23 - 25 прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Устройство работает следуницим образом.

Напряжение U(t/ фазы А поступает на вход формирователя 18, с выход которого снимаются импульсы, период которых равен TX периоду напряжения Ufyli,) Эти импульсы формируются в момент перехода напряжения через нулевой уровень при убывании напряжения, т.е. соответствуют моменту начальной фазы напряжения ), равной 180. Импульсы с выхода формирователя 18 поступают на вход установки начальной фазы опорного напряжения источника I4. Поэтому система опорных напряжений источника 14 всегда находится в противофазе с напряжением ЫдН/ Импульсы с выхода формирователя 18 поступают также на вход умножителя 19 частоты, период выходных импульсов которого равен Ту/| где П - коэффициент умножения частоты., Импульсы с выхода умножител частоты поступают на входы синхронизации опорного источника 14 и блока 20 управления.

Источник 14 выполнен цифроаналоговым и формирует ступенчатые синусо иды. После 1, -го импульса на его выходе синхронизации, который отсчитывается от момента установки начальной фазы, величины ступени выходных

м . 2// .

напряжений равны.

I, . /2« . 211 ц . /гл . гЛ

on 4ir--Иоп5 1 Т/

длительности ступеней.равны

Блок 20 управления после прихода импульса на вход синхронизации форми рует на выходе сигнал, который поступает на управляющие входы аналоговых блоков 7-9 памяти, при этом в них фиксируются напряжения,котог рые были на их входах в момент прихода управляющих импульсов. Затем по сигналам блока 20 управления, которые управляют коммутатором 10, аналоговые блоки 7-9 памяти, последовательно подключаются через

коммутатор 10 к входу преобразователя 11 напряжение - код. Моменты преобразования напряжений в код стробируются сигналами блока 20 управления. Выходной код преобразователя I1 поступает в блок 12 вычислв ния. Прием кода в блок 12 и управление его работой осуществляются сигналами блока 20 управлет.я.

Входные напряжения ид(1), Ug(i)Mc.(i-) через делители 1 - 3 напряжения,

коэффициенты передачи которых равны Кдн , поступают на первые входы элементов 4-6 суммирования, на вторые входы которых поступают напряжения с выходов управляемых

масштабных преобразователей 15 - 17, коэффициенты передачи которых равны Выходные напряжения элементов 4 - 6 суммирования поступают на входы аналоговых блоков 7-9 памяти

при этом в соответствии с приведенным описанием работы блоков 7-11 в блоках 7-9 фиксируются мгновенные значения напряжений в моменты времеHHti , равные ( , затем эти

напряжения преобразуются в кодысоответственно, ,,Net которые поступают в блок 12.

Вычислительный блок 12 определяет и выводит на свои выходы 23 - 25

модули напряжений соответственно прямой, обратной и нулевой последовательностей. Алгоритм работы блока 12 описывается известной последовательностью формул. По выборкам Nftl , . . 5 Ш J ,|(pj; мгновенных значений напряжений определяются косинусные и синус ные ортогональные составляющие фазных напряжений основной частоты, по которым затем вычисляются косинусные и синусные ортогональные сос тавляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей основной частоты, по .которым вычисляются модули действующих значений напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей. При этом учитьюая что в напряже нии на выходе блоков 7-9 присутствует опорная система напряжений прямой последовательности, из орто„i/д 06 гональных составляющих напряжения прямой последовательности вычитаются ортогональные составляющие опорной системы напряжений. Величины прямой, обратной и нулевой последовательностей с выходов 23 - 25 блока 12 поступают в блок 13 регистрации. На этом цикл работы устройства заканчивается. . .. Положительные качества предложенного устройства позволяют использовать его в составе информационноизмерительных систем для контроля параметров качества электрической энергии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ;ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее три делителя напряжения, три элемента суммирования, коммутатор, преобразователь напряжение - код, блок вычисления, блок регистрации, источник опорного трехфазного напряжения прямой последовательности, формирователь, умножитель частоты, блок управления, функциональный преобразователь и регистр, причем входные клеммы устройства через делители напряжения соединены с первыми входами элементов суммирования, первая входная клемма соединена с последовательно включенными фор мироватёлем, умножителем частоты и блоком управления, выход умножителя частоты соединен также с первым входом источника опорного напряжения .i- ;/иУ- « 13 .-. Й.ЛУ:КЛ 5.Й5ЛИОТЕг{А прямой последовательности, выход коммутатора через преобразователь напряжение - код и блок вычисления соединен с блоком регистрации, вход регистра, через функциональньш преобразователь соединен с выходом блока вычисления, а выходы блока управления соединены с управляющими входами коммутатора, преобразователя напряжение - код, блока вычисления, функционального преобразователя и регистра, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и быстродействия, в него дополнительно введены три управляемых масштабных преобразователя и три аналоговых блока памяти, причем W аналоговые блоки памяти включены между выходами элементов суммирования и входами коммутатора, масштабные преобразователи включены между выходами источника опорного напряжения прямой последовательности и вторыми входами элементов суммирования, выход регистра соединен с о. управляющшч и входами масштабных пре со о: образователей, выход формирователя соединен с вторым входом источника 00 опорного напряжения прямой последовательности, второй вход блока вычисления соединен с входом регистра, а выход блока управления соединен с управляющими входами аналоговых блоков памяти.

В 0UB.

Z

с

Ос

0If

1В

15

18

г

V (г yfT/i V /

19

t

/

iO

11

Пуск

-&

20