Фильтр обратной последовательности напряжения (тока) трехфазной сети Советский патент 1986 года по МПК G01R29/16 

Фи9.1

Изобретение относится к технике измерений в трехфазных электрических системах и предназначено для выявления несимметричных повреждений и режимов электрических сетей.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение настройки фильтра.

На фиг.1 приведена структурная схема фильтра обратной последовательности; на фиг.2-4 - различные реализации фильтра.

Фильтр обратной последовательности (фиг.1) содержит первьш масштабирующий вычитатель 1, входы которого подключены к второму и первому входам фильтра, а выход соединен с входом сумматора 2, второй масштабирующий -вычитатель 3, входы которого подключены к третьему и второму входам фильтра, а выход - через фазосдвигаю- щий блок 4 соединен с вторым входом сумматора 2. Третий масштабирующий вычитатель 5 соединен с третьим и первым входами фипьтра, а выход подключен к третьему входу сумматора 2.,

Фазосдвигающий блок 4 смещает фазу сигнала в сторону опережения на 90 , а второй масштабирующий вычитатель 3 имеет коэффициент передачи в 3 раз больший, чем другие масштабирующие вычитатели.

Фильтр обратной, последовательное- ти по фиг.2 содержит масштабирующие вычитатели 6, 7 и 8, выполненные с помощью трансформаторов.

Фазовый сдвиг на 90 осуществляется конденсатором 9, подключенным к сумматору 10. Резисторы 11 и 12 соединяют масштабирующие вычитате- ли .6 и 8 с входом сумматора 10.

Фильтр обратной последовательности по фиг.З также содержит три мае- . штабирующих вьтитателя 13, 14, 15, причем масштабирующий вычитатель 14 выполнен на трансформаторе со средней точкой во вторичной обмотке. Фазосдвигающий блок выполнен с помощью резистора 16 и конденсатора 17 Втори чные обмотки трансформаторов соединены последовательно с целью обеспечения суммирования их выходных напряжений.

Фильтр обратной последовательности по фиг.4 содержит суммирующий трансформатор 18 тока, конденсатор 19 обеспечивающий фазовый сдвиг. Уст- ;

1247785 - 2

ройство включает преобразователь тока в напряжение, выполненный на операционном усилителе 20 с компенсацией погрешности, где компенсирующая 5 обмотка 21 подключена к выходу устройства через резистор 22.

Фильтр обратной последовательности работает следующим образом.

Входы устройства подключаются к 10 трем фазным электрическим величинам, обычно обозначаемом фазами А, В, С в зависимости от порядка подключения к указанным фазам, фильтр выделяет сигнал обратной или прямой последо- 15 вательности.

Выходной сигнал фильтра может быть записан в виде вектора в комплексной плоскости

20

ш kil,, +kU,,+jY3kU

31

где и,: ,и,, ,и

п

jj - векторы, характеризующие разность фазных величин;

25k - масштабньш коэффициент;j - обратньй поворот

вектора на 90.

Так как напряжение обратной после- 30 довательности фазы I определяется выражением

и

обр

,

35

где а -0,5+jO,5N3l

а2 -0,5 - J0,5 f3.

то это напряжение

и

ОбР

40

(U -0,5Uj-0,5Uj)-fjO,5 () 0,5(f ,, )+jO,5U,3

пропорционально входному напряжению фильтра.

По структурной схеме (фиг.1) на выходах масштабирующих вьиитателей 1 и 5 получают электрические величины kU,, и kU

на выходе масштабирующего вычитателя 5 - Ts-kU, , на

и

13

я

50

выходе фазосдвигающего блока 4 - j Sk Uj. Выходной сигнал фильтра в случае симметричной трехфазной систе - мы выходных сигналов равен нулю. Суммирование сигналов фильтра -по .фиг.2 производится на операхщон- ном усилителе. Благодаря использова- 55 нию операционного усилителя включе- ние конденсатора 9 обеспечивает фазовый сдвиг на 90 . При этом практически не требуется настройка фазе20

ш kil,, +kU,,+jY3kU

31

,и

jj - векторы, характеризующие разность фазных величин;

k - масштабньш коэффициент;j - обратньй поворот

вектора на 90.

напряжение обратной после- ти фазы I определяется

и

обр

,

35

где а -0,5+jO,5N3l

а2 -0,5 - J0,5 f3.

то это напряжение

и

ОбР

40

(U -0,5Uj-0,5Uj)-fjO,5 () 0,5(f ,, )+jO,5U,3

пропорционально входному напряжению фильтра.

По структурной схеме (фиг.1) на выходах масштабирующих вьиитателей 1 и 5 получают электрические величины kU,, и kU

на выходе масштабирующего вычитателя 5 - Ts-kU, , на

и

13

я

выходе фазосдвигающего блока 4 - j Sk Uj. Выходной сигнал фильтра в случае симметричной трехфазной систе - мы выходных сигналов равен нулю. Суммирование сигналов фильтра -по .фиг.2 производится на операхщон- ном усилителе. Благодаря использова- нию операционного усилителя включе- ние конденсатора 9 обеспечивает фазовый сдвиг на 90 . При этом практически не требуется настройка фазе3 . 1 сдвигающего блока, что и обеспечивает преимущество данного фильтра. . Вместе с тем, фазосдвигающий блок может быть выполнен, например, с использованием инвертирования с последующим интегрированием сигнала.

Фазовый сдвиг в фильтре по фиг.З обеспечивается RC-цепью,включающей ре зистор 16 и конденсатор 17 и подключенный к обмотке трансформатора напря- жения со средней точкой. В таком фильтре для обеспечения точности суммированиявыходных напряжений допускается только высокоомная нагрузка.

В фильтре по фиг.4 трансформатор 18 тока с компенсацией погрешностей посредством операционного усилителя 20 осуществляет суммирование токов первичных обмоток,.под- ключеннух к соответствующим междуфазным напряже:нием через резисторы и фазосдвигающий конденсатор.

Учитывая, что сердечник транс- форматора 18 практически не перемаг- ничивается благодаря компенса ции током обмотки 21, сердечник трансформатора может быть выполнен на феррите, при этом суммирование токов остается точным. , .

854

Как и Б других реализациях упрощение настройки достигается за счет использования 90° фазосдвигающего блока, который практически не требует настройки.

Экономический эффект от использования изобретения достигается за- счет повышения производительности труда при производстве фильтров еб- ратной последовательности.

Формула изобретения

ФиЛьтр обр атной последовательности напряжения (тока) трехфазной сети, содержащий два масштабирующих вычита- теля, первый из которых подключен к первому и второму входам фильтра, а второй - к первому и третьему входам, сумматор, подключенный к выходу первого масштабирующего в.ычитателя непосредственно, а к выходу втертого - через фазосдвигающий блок, выход сумматора соединен с выходом фильтра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения настройки, дополнительно введен третий масштабирующий вычи- татель, входы которого подключены к третьему и второму входам фильтра, а выход - к сумматору.

Изобретение относится к технике измерений в трехфазных электрических системах и предназначено для выявления несимметричных повреждений и режимов электрических сетей. Цель изобретения - повышение точности и упрощение настройки фильтра. Устройство содержит масштабирукяцие вычи- татели 1, 3 и 5, сумматор 2 и фазо- сдвигающий блок 4. Фильтр прост в настройке за счет использования 90 фазосдвиганщего блока 4, который практически не требует настройки. 4 ил. W 8 . /ч USbfX ю 4 М 00 СП

Я

си

фиг. 2

«

fpUi.S

f(ffBffCJfфиг. If

Редактор Н.Швьвдкая

Составитель О.Глухарев

Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Заказ 4119/44 Тираж 728 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4