Устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной сети Советский патент 1985 года по МПК G01R29/16 

;114530 тий его входы связаны с выходом сумматора и выходом источника опорного напряжения соответственно, выход третьего преобразователя код-напряжение подключен к третьему входу второго преобразователя код-напряжение и 5 и к первому выходу первого преобразователя код-напряжение, второй выход последнего подключен к пятому входу масштабно-суммирующего преобразователя, шестой вход которого подключен к выходу второго преобразователя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ . СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, подключенный через переключатель к информационному входу блока выделения ортогональных составляющих, содержащего первый ключ, вход которого является информационным входом блока вьщеления ортогональных составляющих, а выход подключен к периому входу преобразователя код - напряжение, выход которого подключен к первому входу второго ключа, выход JcoToporo связан с входом блока усреднения, при этом четьгре входа масштабного преобразователя подключены соответственно к фазам сети, причем первый вход масщтабного преобразователя через умножитель частоты связан с входом синхронизации блока управления, первый вькод которого подключен к первому входу блока индикации, второй выход через пульт управления подключен к первому входу сумматора-, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первый вход которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к первому и второму входам второго запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему второго запоминающего устройства, вькод которого связан с вторым входом преобразователя код напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим входом первого ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены три преобразователя код - напряжение, блок определения приращения и блок пороговых элементов, выход которого подключен к выходу блока усреднения, а выход связан с первым входом блока опреде4; ел ления приращений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому и со девятом выходам блока управления соответственно, при этом выход блока о определения приращений связан с перСП вым входом сумматора, выход второго запоминающего устройства подключен к первым входам первого и второго преобразователей код-напряжение соответственно, вторые входы упомянутых преобразователей также соответственно подключенены к десятому и одиннадцатому выходам блока управления, тринадцатый выход которого связан с первым входом третьего преобразователя код-напряжение, а второй и тре

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть 1|спользовано для измерения симметричных составляющих первой или высшей гармоник напряжений или токов трехфазной сети. Известно устройство для измерени симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, которое содержит каскадно подключенные к входным шинам масштабно-суьячирующий преобра зователь, переключатель, ключи, пре образователь код - напряжение, преобразователь напряжение - код, а та же умножитель частоты, блок индикации, блок формирования констант, сумматор, счетчик, регистр, вычисли тельное устройство, логические схемы С1J Недостатком этого устройства является низкая точность, которая обу словлена погрешностями ключей и пре образователя код - напряжение. Известно также устройство для ий мерения симметрических составляющих трехфазной сети, содержащее .масштаб но-суммирующий преобразователь, подключенный через переключатель к информационному входу блока вьщеления ортогональных составлянщих, содержащему первый ключ, вход которог является информационным входом блок выделения ортогональных составляющи а выход подключен к первому входу преобразователя код-напряжения, выход которого связан с входом блока усреднения, при этом четыре входа масштабно-суммирующего преобразователя подключены соответственно к фа зам сети, причем первый вход мастта но-суммирукпцего преобразователя через умножитель настоты связан с входом синхронизации блока управления, первый выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первый вход которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему вхбду второго запоминающего устройства, выход которого связан с вторым входом преобразователя код - напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим входом первого ключа С23. Недостатком известного устройства является низкая точность, которая обусловлена погрешностями блока выделения ортогональных составляющих и погрешностями аналогового регистрирующего устройства. Цел{ изобретения - повьш1ение точности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения симметричных составляющихтрехфазной сети содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, подключенньй через переключатель к информационному входу блока выделения ортогональны составляющих, содержащего первый ключ, вход которого является информационным, входом блока вьщеления ортогональных составляющих, а выход подключен к первому входу преобразователя код напряжение, выход которого подключен к первому входу второго ключа, выход которого связан с входом блока усреднения, при этом четыре входа масштабно-суммирующего преобразователя подключены соответственно к фазам сети. причем первый вход масштабно-суммирующего преобразователя через умно-, житель частоты связан с входом синхр .низации блока управления, первый вы ход которого подключен к первому вхо ду блока индикации, второй выход через пульт управления подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первый вхо которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, четвертый и пятый выходы блока управления подключены к первому и второму входам второго запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему входу второго запо минакицего устройства, выход которого связан с вторым входом преобразователя код - напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляюпщм входом первого ключа, дополнительно введены три преобразователя код напряжение, блок определения приращения и блок пороговых элементов, вход которого подключен к выходу блока усреднения, а выход связан с первым входом блока определения прира щений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому и девятому выходам блока управления соответственно, при этом выход блока определения прирап5ений связан с первым входам сумматора, выход второго запоминающего устройства подключен к пер вым входам первого и второго преобразователей код - напряжениесоответственно, вторые входы упомянутых преобразователей также соответственно подключены к десятому и одиннадцатому выходам блока управления, три надцатый вькод которого связан с пер вым входом третьего преобразователя код - напряжение, а второй и третий его входы связаны с выходом сумматора, и выходом источника опорного напряжения соответственно, выход третьего преобразователя код - напряжение подключен к третьему входу второго преобразователя код напряжение и к первому выходу первого преобразователя код - иапрял(ёние, второй выход последнего подключен к пятому входу масштабносуммирующего преобразователя, шестой вход котброго подключен к выходу второго преобразователя. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения симметричных составляющих трехфазной сети. К входным шинам А, В, С каскадно подключены масштабно-суммирующий преобразователь 1, переключатель 2, блок 3 вьщеления ортогональных составляющих, в который входят ключи 4 и 5, преобразователь 6 код - напряжение, блок 7 усреднения, а также блок 8 пороговых элементов и блок 9 определения приращений. Выходы пульта 10 управления и блока 9 объединены и подключены к первопу входу сумматора 11, второй вход которого соединен с выходом запоминающего устройства 12. Выход сумматора 11 соединен с входами запоминающего устройства 12, блока 13 индикации, преобразователя 14 код-напряжение и постоянного запоминающего устройства 15, выход которого присоединен к входам преобразователя 16 и 17 код-напряжение и к выходам блока 3, а именно к входам преобразователя 6. Вход преобразователя 14 подключен к блоку опорного напряжения 20, а выход преобразователя 14 через преобразователи 16 и 17 связан с дополнительными входами масштабно-суммирующего преобразователя 1. Входная шина А через умножитель частоты 18 подключена к входу синхронизации блока t9 управления, выходы которого связаны с управляющими входами преобразователя 14, 16 и 17 постоянногЬ запоминающего устройства 15, запоминакнцего устройства 12, блока индикации 13, пульта 10 управления, блока 9 определения приращения и блока 3 выделения ортогональных составлякмцих. Принцип действия устройства заключается в следукнцем. При помощи преобразователей 14, 16 и 17 создается система опорных квадратурных напряжений Й, Uj с управляемой начальной фазой V и амплитудой Ад. Эта система напряжений в масштабно-суммирующем преобразователе 1 суммируется с исходной системой трехфазных напряжений ид,ид,ис. При помощи блока 3 выделения ортогональных составляющих определяются величины а и 4bg , соответствующие косинусной и синусной составляющим разности измеряемого напряжения симметрич ной последовательности U и опорного напряжения U, знак величины и db. ЛЗд И dbj используется для управ ления изменением начальной фазы и амплитуды Ад системы опорных напряжений. Когда устройство находится в установившемся режиме, начальная фаза и амплитуда напряжения U соответствуют начальной фазе и амплитуде измеряемого напряжения V, С входных шин на входы преобразо вателя 1 поступают напряжения ид, и„, Uj, ас выходов преобразователе 16 и 17 - напряжения UQ, Ug соответ ственно. Эти напряжения в преобразователе 1 суммируются с определенными весовыми коэффициентами. Выходные напряжения преобразователя 1 равны: (и -fUgH-Ue) - 7 и;; и. (ид-4и,-4-и,)-4-и1; ( и, 4 2 УЗ (и, - и,) - Ц (и UB 2 т При помощи переключателя 2 выбир ется режим работы устройства: измер ние нулевой, прямой или обратной последовательности, при этом на. входы блока 3 вьщеления ортогональ.ньрс составлякядих, а именно на входы ключей 4, подаются напряжения прямой последовательности; Uj и U при изменении напряжения обратной последовательности; U и О при изме рении напряжения нулевой последовательности. Выходные импульсы умножителя частоты 18 поступают на вход синхро низации блока 19 управления. После каждого п-го импульса умножителя частоты п 0,1..., N-1 блок 19 вырабатывает сигнал на управляннций вход пульта 10. При этом с выхода пульта 10 считывается код К номера измеряемой гармоники, который посту пает на первый вход сумматора 11. Одновременно блок 19 формирует адрес ячейки устройства 12, в кото рой хранится код q|,, соответствующий текущему значению угла сдвига фазы опорных сигналов. Этот код в 56 водится на второй вход сумматора 11. Коды q и К суммируются в сумматоре 11, а их сумма выводится на выход сумматора 11 и заносится в ту же ячейячёйку устройства 12. Одновременно этот код поступает на адресные шины постоянного запоминающега устройства 15, с выхода которого можно „ .27f коды q : cos 27Г 2.S - q ; -cos---q в зависимое ти от сочетания сигналов на управляющих входах устройства 15, которые связаны с блоком 19. После п-го импульса умножителя частоты 18 код q равен mod(nK + где Чо - исходное значение кода q в момент начала периода напряжения. Выходные коды устройства 15 заносятся в преобразователи 16 и 17, а в блоке 3 - в преобразователь 6. При этом в преобразователь 16 заносятся коды sin . q, в преобразователь 17 - коды cos-2It- в преобразователь 6 при п 0, 4, 8,..., N-4 код sin If- о.при п 1,5, 9,..., q, при N-3 - код ,2, 6, 10, . .., N-2 - код cos- q ,при п 3, 7, 11,...,N-1 код sin .q . Занесение кодов в преобразователи 16, 17 и 6 и управление устройством 15 осуществляется сигналами на соответствующих выходах блока 19, подключенных к этим узлам. Блок 3 вьщеления ортогональных составляющих из напряжений Ug , формирует на входах напряжения ь Ц,,. aU+ b (3) где bj, синусные, ag , ag . - косинусные ортогональные составляющие напряжений Ug, Ug соответственно. Выделение составлянидих bg., а,,, aj. осуществляется путем интегрирования за период произведений напряжений и , Ц с и опорных сигналов, л которые в виде кодов sin- Яр cos - q поступают на вхоДы блока 3. При этом умножение реализуется при помощи преобразователя 6 код напряжение, а интегрирование - блоком усреднения 7, и при помощи ключей 4 и 5 осуществляется разде-, ление во времени выполнения операций умножения в преобразователе 6. Синхронизация работы блока 3 осуществляется блоком 19 путем подачи на управляющие входы кличей 4 и 5 сигналов. При помощи блока 8 пороговых эле ментов определяется полярность напр жения Abj и 4 а5 в конце периода. Выходные сигналы блока 8 посту пают в блок 9 определения приращений, который формирует коды +1 или -1 в зависимости от того, отрицател ная или положительная полярность напряжения Ь5;,или конце перн ода блок 19 форШрует сигналы, кото рые поступают на управляющие входы блока 9 и запоминающего устройства 12. При этом на первый вход сумматора 11 из блока 9 поступают коды приращения угла сдвига фазы опорных сигналов дЧд и амплитуды опорных сигналов лА , которые суммируются с содержимым соответствующих ячеек. в которых хранятся коды q и Ад, устройства 12. Одновременно новое значение амплитуды опорных сигналов AJJ заносится в преобразователь 14 код - напряжение. Затем начинается новый цикл работы устройства. Указанная последовательность взаимодействия между блоками устрой ства продолжается до тех пор, пока оно не перейдет р аботать в установившемся режиме, при котором после каждого периода меняется полярность напряжений л а на выходе блока 3. Учитывая, что в каждом шаге велии 4b.. изменяются очень чины мало (на величину кванта), в устано4 а ц..О Ьс вившемся режиме аа 9 к что возможно только в том случае, если напряжения К -и гармоники на выходах блока 3 равны 0. Последнее возможно только тогда, когда напряжение Uj совпадает по амплитуде и фазе с измеряемой К-й гармоникой S-й последовательности. Результат измерения в виде амплитуды и угла сдвига фазы заносится в блок 13 индикации в момент передачи кодов АО и q (при п 0) с выхода сумматора 11 в преобразователь t4 или устройство 15, соответственно по сигналу, поступающему на управляющий вход блока 13 из блока 19. Точность предложенного устройства полностью определяется точностью преобразователей 1, 14, 16 и 17, которая может быть не менее 0,0050,01%. Погрешности других узлов устройства, например блоков 3 и 8, не влияют на результат измерения, так как они используются не для получения измерительной информации, а только как нуль-индикаторы4 Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет на порядок повысить точность измерения симметричных составлякнцих.

«С5 «О