Устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной системы переменных напряжений Советский патент 1984 года по МПК G01R29/16 

Описание патента на изобретение SU1129563A1

Изобретение относится к электро измерителям и может быть использов но для измерения несимметрии трехфазной системы переменных напряжений при контроле показателей качес ва электрической энергии в промышленных сетях, автономных системах электроснабжения, а также в лабораторной практике. Известны устройства для измерени симметричных составлякадих .прямой.и обратной последовательностей, основанные на умножении числа фаз и мно гофазном выпрямлении ij . Недостатком указанных устройств является частотная погрешность изме рений, обусловленная отклонением частоты трехфазной системы напряжений от номинального значения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее трехфазный генератор модулирующих напряжений, три однофазных модулятора, выходы которых соединены последовательно между собой и образуют два выходных зажима модуляторов, первые входы каждого из которых ..подключены соответственно к,одному фазному провод трехфазной системы и к выходу генератора модулирующих напряжений, а также последовательно соединенные между собой и подключенные к выходным зажимам модуляторов первый фильтр, настроенный на одну из частот спектра выходного напряжения модуляторов, и измерительный прибор Данное устройство позволяет измерят составляющую обратной последователь ности, которая выделяется фильтром настроенным на вторую боковую часто ту и + 52 спектра выходного напря,жения модуляторов, где со - частота -трехфазной системы переменных напря :жений; Я - частота генератора модулирующих напряжений 2J . Недостатком такого устройства . также является частотная погрешност измерений, которая возникает в результате ухода рабочей точки амплитудно-частотной характеристики филь ра с вершины на боковые склоны при отклонении частоты трехфазной систе мы напряжений. Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной системы переменных напряжений, содержащее трехфазный генератор модулирующих напряжений, три однофазных модулятора, первые выходы каждо го из которых подключены соответст венно к одному фазному проводу трех фазной системы, первый выход перво.го из упомянутых однофазных модуляторов соединен с первым выходом вто рого однофазного модулятора, второй выход последнего связан с первым, вы-, ходом третьего однофазного модулятора, при этом второй выход последнего связан с одним выводом регистрирующего прибора, а также первый фильтр, введены второй фильтр, нормирующий усилитель, регулятор калибровки и переключатель, первый входной контакт которого связан с вторым выходом первого однофазного модулятора, первый выходной контакт переключателя через последовательно соединенные первый фильтр и регулятор калибровки подключен к другому выводу регистрирующего прибора, второй выходной контакт переключателя подключен к входу -второго фильтра, выход которого через нормирующий усилитель соединен с вторым входным контактом упомянутого переключателя. На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения симметричных составляющих трехфазной системы переменных напряжений. Устройство содержит генератор 1 модулирующих напряжений, соединенный с переключателем 2 порядка чередования фаз, выходы которого подключены ко входам 3, 4 и 5 однофазных модуляторов 6, 7 и 8. К другим входам 9, 10 и 11 этих модуляторов подсоединены фазные провода трехфаз|ной системы переменных напряжений А, В, С. Выходы модуляторов 12, 13 и 14 соединены последовательно между собой и образуют два выходных зажима 15 и 16 модуляторов. Устройство включает также последовательно соединенные между собой первый фильтр 17, регулятор 18 калибровки и регистрирующий прибор 19, один из зажимов которого подсоединен к выходному зажиму 16 модуляторов. Кроме того, в устройстве имеются переключатель Измерение - Калибровка 20 (контакты 21, 22, 23, 24, 25 и 26) и последовательно соединенные между собойвторой фильтр 27 и нормирующий усилитель 28, причем вход 29 второго фильтра 27 соединен .с контактом 23 переключателя 20, а выход 30 нормирующего усилителя 28 соединен с контактом 22 этого переключателя. Контакт 21 переключателя 20 подсоединен к выходному зажиму 15 модуляторов, а контакты 24 и 25 этого переключателя подключены ко входу 31 первого фильтра. 17. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Напряжения отдельных фаз трехфазной системы А, В, С -подаются на входы 9, 10 и 11 модуляторов 6, 7 и 8. При наличии несимметрии эти напряжения можно представить через симметричные составляющие лиоп,51пи1+и,п,е,пи1 иг 5;пы1, Ug--Uo в,,„в,)tUг„91n(wЬф yc Uo 5mUlVU 5; u)t tll2n,5(, где Uon, , и, , Uzm амплитуды симметричных составляющих нулевой, пря мой и обратной последовательностей соответственно. На другие входы 3, 4 и 5 модуляторов 6, 7 и 8 с выхода генератора 1 модулирующих напряжений через переключатель 2 порядка чередования фаз подается трехфазная система модулирующих напряжений в виде, напри мер, однополярных прямоугольных импульсов частоты и , длительность ко торых равна паузе между ними (скваж ность равна двум) «м ft 4 + : , 51 п , . 2 «в-I4| «- - H t f). -гЯ,), где 5 - ряд чисел 1, 2, 3, ... В каждом из модуляторов производится перемножение модулирующих и соответствующих фазных напряжений. Для получения выходного сигнала ре зультаты модуляции суммируются в общем контуре и на выходных зажима 15 и 16 модуляторов появляется напряжение . ,,--U«ft-UA U,...Uc.. (3) С учетом (1) и (2) после ряда преобразований получают при . + ,,co9(n-u),(5 i wH-i- ( ИЭ Ч -53 i5a-uH С05 In (ОИ . в выходном напряжении модуляторов на зажимах 16 и 17 присутствую гармоники: -5-Uom5inul,7rUop,Co«sl )n-(jH, .Н + uit частот ь),)П-со, соо ветственно, с1мплитуды которых пропо циональны амплитуде симметричной составляющей нулевой последовательн ости Uo№ ; гармоники luco U-uH, Ui coslSn4(jjt частот Q-CO и 5 Q + (О соответстве амплитуды которых пропорциональны амплитуде симметричной составляющей I прямой прследо,р,ате 1ьности и,W гармоники -|и,„сови - Н, (,5п-сои частот я + м и5я -ы соответственно, амплитуды которых пропорциональны амплитуде симметричной составляющей обратной последовательностиУстройство реализует два режима работы - Измерение и Калибровка . В режиме Измерение замыкаются контакты 21-24 и 22-26 переключателя 20 и вход 31 первого фильтра 17 подключается к выходному зажиму .15. Если первый фильтр настроен, например, на частоту и) в спектре выходного напряжения модуляторов, то согласно (4) на выходе фильтра 17 появляется напряжение, пропорциональное амплитуде симметричной составляющей нулевой последовательности Uj, , которое через регулятор 18 калибровки попадает на прибор 19 и измеряется им. Если первый фильтр 17 настроен, например на частоту Q - о в спектре выходного напряжения модуляторов, то согласно (4) на выходе фильтра 17 появляется напряжение, пропорциональное амплитуде симметричной составляющей прямой последовательности U(n,, которое через регулятор 18 калибровки попадает на прибор 19 и измеряется им. Аналогично, при настройке фильтра 17, например на частоту П + со прибор 19 измеряет напряжение, ампли-, туда которого пропорциональна симметричной составляющей обратной последовательности сети Ij . Можно предусмотреть в качестве первого фильтра 17 систему из трех фильтров, включенных параллельно и настроенных каждый на одну из указанных частот. В этом случае при наличии трех приборов, аналогичных 19, будут одновременно измерены амплитуды всех трех симметричных составляющих. Частоты ы , П - W , + о или другие согласно (4) определяются стабильностью по частоте как трехфазного генератора модулирующих напряжений (частота Q ), так и трехфазной сети (частота со ) . При отклонениях этих частот рабочая точка на амплитудно-част1этной характеристике фильтра 17 смещается с вершины на боковые склоны и показания измерительного прибора 19 существенно меняются,т.е. повляется дополнительная частотная погрешность измерений. Для снижения этой погрешности предусмотрен режим калибровки, который всегда предшествует режиму измерений. В режиме Калибровка замыкаются контакты 21-23 и 22-25 переключателя 20 и вход 29 второго фильтра 27 подсоединяется к выходному зажиму 15, а вход 31 первого фильтра 17

оказывается подключенным к выходу 30 нормирующего усилителя 28. Пусть например, производится калибровка по прямой последовательности. При этом переключатель 2 порядка чередования фаз ставится в положении прямого порядка и трехфазная система модулирующих напряжений на его выходе описывается системой (2). Напряжение на выходных зажимах модуляторов 15 и 16 описывается уравнением (4). Оно поступает на вход : 29 второго фильтра 27. Этот фильтр настраивается на ту же частоту П О , что и первый фильтр 17 при измерении составляющих прямой последовательности. Выходное синусоидальное напряжение второго фильтра 27 нормируется, т.е. приобретает стандартную, например, прямоугольную ;форму в нормирунидем усилителе 28, который, таким образом, может представлять собой, например, усилительограничитель. При отклонении частоты С - 0) от номинального значения на выходе 30 нормирующего усилителя 28 меняется только частота сигнала при сохранении неизменными его амплитуды и формы.

Этот сигнал через замкнутые контакты 22-25 переключателя 20 поступает на вход 31 первого фильтра .17, т.е. на выходе этого фильтра изменение напряжения вызывается только изменением частоты входного сигнала, т.е. частоты Я - W

Изменившееся значение напряжения на входе первого фильтра 17 поступа ет на регулятор калибровки, который может представлять собой, обыуный масштабный усилитель.с .регулированием коэффициента усиления. Снижени выходного напряжения фильтра 17 компенсируется ручной подстройкой регулятора 18 калибровки, в результате чего при отклонении частоты О -со показания измерительного прибора 19 не меняются.

Если калибровка производится по обратной последовательности, то переключатель 2 порядка чередования фаз ставится в положение обратного порядка и правые части втор&го и третьего уравнений (2) меняются местами. Тогда выходное напряжение на зажимах 15 и 16 приобретает вид

л.

(Зп,иН4иоп,соб(,п,соб( + со),„сов(5гг-о Н :и,

2m

-co9(5n.u))t-|u,cosU- lt.

, например, первый фильтр 17 для измерения составляющих обратной последовательности на частоту Я + со (см. уравнение (4)). По уравнению (5) в выходном напряжении модуляторов гармоника этой частоты имеет амплитуду U ,т.е. пропорциональна амплитуде составляющей прямой, последовательности (i rnПоэтому при данной калибровке 5 даже -при малых уровнях составляющей обратной последовательности в трехфазной сети в выходном напряжении (5) будет значительная амплитуда гармоники частоты П + (о . Это на0 пряжение поступает, как и ранее, в режиме Калибровка, на вход 29 второго фильтра 27, который в данном случае должен быть настроен на частоту Я + СО .

5 Можно предусмотреть отдельные фильтры, настроенные на частоты Я+О) , переключение которых производится одновременно с переключателями 2 и 20. После

Q нормирующего усилителя 28 сигнал неизменной формы и амплитуды поступает на первый фильтр 17 и затем на его уровень корректируется регулятором 1В калибровки.

5 Если калибровка производится по нулевой последовательности, то переключатель 2 ставится в положение нулевого порядка.

.При этом на выходе переключателя 2 присутствует модулирующее напря0 жение только на одном выходе, например на том,.который подсоединен ко входу 3 модулятора.б, связанного по входу 9 с фазой А трехфазной се- i ти А, В, С. Тогда в (2) U,(, ис О

5 и уравнение (4) при приобретает вид

Bbi 2 m5 iwb-Uon co5(u-aH-co5lcj+n)-l +-5U,s;nu),co5lu-sili:-co5(ut5tlil+ .

2 2 ;n 2m co5iU--n)t-C09(u+n)t

Пусть, например, первый фильтр 17 при измерении составляющих нулевой последовательности настраивается на частоту со (см. уравнение (4)). Согласно уравнения (6) в выходном напряжении модуляторов гармоника этой частоты имеет амплитуду

TCUflr - Im fJzm) т.е. даже лри малых уровнях составляющих.нулевой tlofn и обратной и, последовательное тей в трехфазной сети в выходном напряжении (6) за счет Ц, будет значительная амплитуда гармоники частоты ш .

Это напряжение также поступает на указанную последовательную цепочку: второй фильтр 27, нормирующий усилитель 28, первый фильтр 17, регулятор 18 калибровки, измерительный прибор 19. При этом производится необходимая калибровка показаний

прибора 19.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществляет режим калибровки и измерения и обеспечивает повышение точности измерений симметричных составляющих при отклонениях частоты U трехфазной сети А, В, Си частоты Я генератора модулирующих напряжений. Предлагаемое устройство имеет технические преимущества по сравнению с базовым объектом, в качества которого может быть взят прибор Ф4330, используемый для измерения несимметрии трехфазных промышленных сетей. Устройство обеспечивает измерение амплитуд прямой, нулевой и обратной последовательностей, т.е. получение более полной информации о характере и степени несимметрии втрехфазных сетях по сравнению с базовым объектом.

Похожие патенты SU1129563A1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ НЕСИММЕТРИИ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ 1973
  • Р. П. Карташов Б. Е. Ных Институт Электродинамики Украинской Сср
SU375592A1
Устройство для измерения амплитудно-фазовой несимметрии трехфазной системы переменных напряжений 1986
  • Пьяных Борис Егорович
  • Сорокун Виктор Васильевич
  • Баннов Андрей Вячеславович
  • Дзыгульский Александр Анатольевич
SU1374153A1
Реверсивный асинхронный электропривод 1988
  • Дмитриев Владимир Николаевич
  • Иванов Владимир Михайлович
  • Кислицин Анатолий Леонидович
  • Марага Сергей Михайлович
SU1539951A1
Многоканальное устройство для измерения температуры 1975
  • Максимчук Евгений Петрович
  • Двойнин Николай Михайлович
  • Морозов Анвер Исхакович
SU690328A1
Устройство для измерения неравномерности амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника 1981
  • Зенькович Алексей Вячеславович
SU993158A1
Способ измерения уровней напряжения в точках экстремумов передаточной характеристики электрооптического модулятора света и устройство для его осуществления 1988
  • Юрчиков Борис Михайлович
SU1503028A1
Устройство для измерения параметров качества трехфазных напряжений 1982
  • Шидловский Анатолий Корнеевич
  • Музыченко Александр Дмитриевич
  • Долгинцев Александр Васильевич
  • Трофименко Алексей Петрович
  • Гринберг Исаак Павлович
  • Таран Михаил Максимович
  • Новоселов Виктор Иванович
SU1049835A1
Устройство для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети 1978
  • Карасинский Олег Леонович
SU765760A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРАНСФОРМАЦИИ ТРЕХФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 2005
  • Михеев Георгий Михайлович
  • Федоров Юрий Алексеевич
RU2284536C1
Способ определения резонанса измерительной цепи и устройство для его осуществления 1990
  • Скрипник Юрий Алексеевич
  • Скрипник Виктория Иосифовна
  • Маркусик Кирилл Николаевич
  • Ахонченко Дмитрий Николаевич
SU1725161A1

Реферат патента 1984 года Устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной системы переменных напряжений

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯНХЦИХ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее трехфазный генератор мо,дулирующих напряжений, три однофазных модулятора, первые выходы каждого из которых подключены соответственно к одному фазному проводу трехфазной системы, первый выход первого из упомянутых однофазных модуляторов соединен с первым выходом второго однофазного модулятора, второй выход последнего связан с первым выходом третьего однофазного модулятора, при этом второй выход последнего связан с одним выводом регистрирующего прибора, а также первый фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй фильтр, нормирующий усилитель, регулятор калибровки и переключатель, первый входной контакт которого связан с вторым выходом первого однофазного модулятора, первый выходной контакт переключателя через последовательно соединенные первый фильтр и регулятор калибровки подключен к другому выводу регистрирующего прибора, второй выходной контакт переключателя подключен к входу второго фильтра, выход которого через нормирующий усилитель соединен с вторым входным контактом упомянутого переключателя.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1984 года SU1129563A1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

SU 1 129 563 A1

Авторы

Пьяных Борис Егорович

Корольков Константин Михайлович

Михальский Валерий Михайлович

Даты

1984-12-15Публикация

1983-08-03Подача