Сдвоенный фильтр симметричных составляющих Советский патент 1984 года по МПК H02H3/26 G01R29/16 

. f/f - i/AB

и

2А

СО О

СО 00

OIA

1

fuz.l Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах преобразо вания информации энергосистем для релейной защиты и противоаварийной автоматики, реагирующих на несимме рию трехфазной системы. Известен сдвоенный фильтр симме ричных составляющих, содержащий дв цепи, первая из которых состоит из двух конденсаторов и резистора, а вторая - из двух резисторов и конденсатора tl 3. Недостатками известного фильтра являются низкая точность при определении напряжений, сложность нала ки фильтра,требующая наладки двух фазовых сдвигов и двух масштабных коэффициентов и отсутствие общей точки двух выходов. Повышение точности фильтра симметричных составляющих связано с использованием операционных усилителей. Наиболее близким к изобретению является сдвоенный фильтр симметричных составляющих, содержащий два суммирующих операционных усили теля, к входам которых через резисторы подключены напряжения контролируемой трехфазной цепи. Между выходами операционных усилителей параллельно включены две фазосдвигающие R С - цепи, общие, точки конденсаторов и резисторов которых являются выходами сдвоенного фильт. ра Г2 . Однако точность известного фильтра остается еще низкой из-за р.лияния -подключаемой нагрузки, сложности схемы и сложности наладки фильтра. Цель изобретения - повышение точ ности, а также упрощение фильтра и его наладки. Поставленная цель достигается те что сдвоенный фильтр симметричных составляющих, содержащий фильтр сим метричных составляющих напряжения обратной последовательности, инвертирующий усилитель и резисторы, выход фильтра обратной последовател ности через резистор подключен к входу инвертирующего усилителя, который соединен с резистором и служит для подключения на разность линейных напряжений, смежных с интересующей фазой, а выход инвертирующего усилителя является выходом фильтра, На фиг.1 приведена общая схема предладаемого сдвоенного фильтра; на фиг.2 - принципиальная схема сдвоенного фильтра на основе конкретного фильтра симметричных состав ляющих обратной последовательности напряжения (ФССОПН). Сдвоенный фильтр симметричных составляющих содержит ФССОПН 1 с выходом относительно общей точки,ре зисторы 2-4 и операционный усилитель. (ОУ) 5, который вместе с резистором 4 образует инвертирующий усилитель к входу которого через резистор 2 подключен выход ФССОПН 1, а через резистор 3 - разность линейных напряжений, смежных к интересующей фазе. Выход инвертирующего усилителя на ОУ 5 является другим выходом фильтра. ФССОПН 1 может быть любым, в частности может быть образован ОУ 6, резисторами 7 и 8 и конденсатором 9 (фиг.2). Для описания сдвоенного фильтра в работе запишем выражения для напряжения прямой и.,д и обратной последовательностей одной фазы, например А. Добавив и вычтя в выражении (3) Uj и Up и учитывая, что 1+а+а 0, получим . - 1 откуда ( В случае,когда отсутствует напряжение нулевой последовательности U/I- UB+UO O , соотношение (5) упрощается .в соответствии с выражением (5) общем случае и выражением (6) в астном случае может быть построен фильтр сш 1метричных составляющих прямой последовательности напряжения (ФССППН) на основе ФССОПН. При равных значениях резисторов 2-4 напряжение на выходе инвертирующего усилителя . и - и -(. .. ).A ° равно напряжению прямой последовательности, а на выходе ФССОПН 1 имеется напряжение обратной последовательности. Из выражения 4) очевидно, что аналогично можно получить ФССОПН на основе ФСППН,т.е.если 1 ФССППН, товыход инвертирующего усилителя равен напряжению обратной последовательности.

При отсутствии нулевой последовательности схема упрощается, так как к резистору 3 подключается напряжение и вместо разности смежных с ним линейных напряжений.

Преимуществом предлагаемого сдвоенного фильтра является отсутствие дополнительного реактивного элемента и дополнительной настройки фазового сдвига, неизбежных при простом сочетанич двух раздельных фильтров { ФССППН и ФССОПН).

Особенно удачно сочетается с пред лагаемым сдвоенным фильтром ФССОПН (фиг.2), где на вход глодается раз-. нс5сть тех же смежных линейных напряжений Покажем, что на выходе СУ б .действительно напряжение про порционально U. Таким как в соответствии с (2) .

комплексы

«:-0,5 + )0,5Уэ , ,,5Уз

(в)

ТО

2/.--°ЧV cв -j. 1

При Rg 2R7 И u) напряжение на выходе ОУ6 равьно напря жению обратной последовательности фазы А

V-(,R.-c-UaA .)

Особенностью схемы сдвоенного фильтра симметричных составляющих (фиг.2) является полное отсутствие трудоемких настроек фазосдвигающих устройств. Вся настройка сводится к

подбору R(B) для обеспечения на выходе ОУ 6 напряжения, пропорционального обратной последовательности. Это делается просто. При прямой последовательности на входе уста5 навливается ноль на выходе ОУ6.Затем настраивается R(7) при обратной ocлeдoвaтeльнocти на входе для получзния требуемого масштаба. Аналогично при этой же обратной пос10 ледовательности напряжений на входе настраивается R(3) или R(2) до полу-, чения нуля на выходе ОУ5, а затем при прямой последовательности напря-жений на входе настраивается R(4) 5 для получения заданного масштаба.

В качестве ФССОПН может быть взят другой фильтр или в приведенном фильтре 1 (фиг.2) вместо конденсатора 9 может быть использовано более 0 сложное устройство сдвига на 90,

имеющее малую частотную погрешность.

Технико-экономические преимущества предлагаемого фильтра состоят в исключительной простоте настройки сдво

5 енного фильтра и отсутствии дополнительных реактивных э гементов, что .позволяет не только получить более простую схему, но и повысить точность работы фильтра, увеличить временную стабильность. Достижение цели изоб ретения поддерживается испытаниями макета фильтра. При испытании % акета небаланс на выходе фильтра не превышал 0,5% и определялся неустраненным уровнем высших гармоник трехфазной

5 контролируемой цепи.

Одновременно снижается стоимость фильтра и растет его надежность. Совокупность преимуществ предлагаемого сдвоенного фильтра позволяет

0 существенно ра:сширить использование фильтров симметричных составляющих в устройствах защиты и противоаварийной автоматики энергосистем и в измерительной технике.

ifcA-ifAB

аз

::

ff-

СДВОЕННЫЙ ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ, содержащий фильтр симметричных составляющих напряжения обратной последовательности, инвертирующий усилитель и резисторы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения фильтра-и его наладки, выход фильтра обратной последовательности через резистор подключен к входу инвертирующего усилителя, который соединен с резистором и служит для подключения на разность линейных напряжений, смежных и интересующей фазой, а выход инвертирующего усилителя является выходом фильтра.