Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли Советский патент 1987 года по МПК G01R27/18 

113

Изобретение относится к электротехнике, в частности к разделу измерений и предназначено для измерения параметров относительно земли электрической сети с изолированной или компенсированной нейтралью.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем измерения активной проводимости сети относительно земли, степени расстройки компенсации и коэффициента успокоения.

На фиг.1 и 2 представлены функциональные схемы соответственно устройства измерения параметров электрической сети относительно земли и генератора оперативного тока; на фиг.З- диаграмма напряжений генератора оперативного тока.

На диаграмме (фиг.З) напряжения обозначены буквой U, а индексом при ней указан номер блока, на выходе которого это напряжение имеется; Uu - напряжение управления на втором входе генератора оперативного тока; Ug - напряжение на первом входе этого генератора.

Устройство содержит (фиг.1) подключенный к электрической сети силовой трехфазный трансформатор 1, между высоковольтной нейтралью которого и землей включен управляемый дугога- сящий реактор 2. Последовательно с ним установлен трансформатор 3 тока, К электрической сети подключен также трансформатор 4 напряжения, К его обмотке нулевой последовательности подключены последовательно соединенные орган 5 блокировки и гененатор 6 оперативного тока, выход которого через шунтирующий резистор 7 подключен к дополнительной обмотке дугога- сящего реактора 2, К той же обмотке нулевой последовательности трансформатора 4 напряжения подключены последовательно соединенные первые заграждающий фильтр 8, ФИЛЬТР 9 нижних частот, умножитель 10, полосовой фильтр 11, преобразователь 12 напряжения и интегратор 13. К вторичной обмотке трансформатора 3 тока подключены последовательно соединенные вторые заграждающий фильтр 14, фильтр 15 Нижних частот, умножитель 16, полосовой фильтр 17, преобразователь 18 напряжения, первые блок 19 памяти, переключатель 20 и измерительный прибор 21. Выход интегратора 13 подключен

362

к вторым входам первых двух умножителей 10 и 16, К выходу первого полосового фильтра подключены последовательно соединенные фазосдвигающий

блок 22, первый фазочувствительный блок 23, второй блок 24 памяти, третий умножитель 25 и второй интегратор 26. Выход второго блока 24 памяти соединен с первым входом переключателя

20 непосредственно и с вторым его

входом через последовательно соединенные первый суммирующий усилитель, 27 и четвертый умножитель 28. Выход фа- зосдв игающего блока 22 соединен с

четвертым входом переключателя 20 через последовательно включенные второй фазочувствительный блок 29 и третий блок 30 памяти. Выход последнего через пятый умножитель 31 соединен с

третьим входом переключателя 20,

Выход второго полосового фильтра 17 соединен с вторыми входами обоих фазочувствительных блоков 23 и 29. Второй вход суммирующего усилителя 27 через функциональный преобразователь 32 подключен к устройству изменения регулируемого параметра дугрга- сящего реактора 2. Шунтирующий резистор 7 через последовательно включенные третьи полосовой фильтр 33, преобразователь 34 напряжения и второй суммирующий усилитель 35 соединен с вторым входом генератора 6 оперативного тока. Выход органа 5 блокировки

соединен с входами разрешения записи всех трех блоков 19, 24 и 30 памяти.

Генератор 6 оперативного тока (фиг.2) содержит последовательно соедине нные подключаемый к сети однофазный трансформатор 36 и выпрямительный однофазный двухполупериодный мост 37, нагруженный небольшой мощности сопротивлением 38. Выход моста

также через последовательный резонансный LC-контур (элементы 39 и 40) подключен -к дополнительной обмотке дугогасящего реактора 2. Между первым входом генератора 6 и управляющим

входом первого ключа .(тиристора) 41 одной ветви выпрямительного моста 37 включены последовательно соединенные первые генератор 42 пилообразного напряжения, компаратор 43, дифференцирующая цепочка 44 и импульсный .усилитель 45 мощности. Между первым входом генератора 6 и управляющим входом второго ключа (тиристора) 46 другой ветви выпрямительного моста 37 вклю313

чены последовательно соединенные вторые генератор 47 пилообразного напряжения, компаратор 48, дифференцирующая цепочка 49 и импульсный усилитель 50 мощности. К второму входу генератора .6 подключены вторые входы компараторов 43 и 48,

Устройство осуществляет измерение параметров электрической сети относительно земли в нормальном режиме работы сети. Генератор 6 оперативного тока через дугогасящий реактор 2 задает в сеть ток частоты f, , который

10

Приведение напряжения, пропорционального Пд, , к одной заданной величине и,, осуществляется с помощью описанной схемы стабилизации. При этом интегратор 13 обеспечивает йди- наковое изменение коэффициентов усиления умножителей 10 и 16 обоих каналов. Таким образом, сигнал на выходе первого блока памяти пропорционален проводимости сети относительно земли. С выходов полосовых фильтров 11 и 17 каналов напряжения и тока на фазочувствительные блоки 23 и 29 поступают переменные напряжения частопротекает в контуре нулевой последо- -5 ты f. соответственно U, и Uq,,.

вательности сети,- в частности проходит через емкость и активное сопротивление сети относительно земли. Напряжение нулевой последовательности сети Ug через трансформатор 4 напря- жения поступает на первые заграждающий фильтр 8 и фильтр 9 нижних часто Первьй из них подавляет составляющую сигнала частоты 50 Гц, а второй - составляющие сигнала частоты более f . Первый полосовой фильтр 11 выделяет составляющую сигнала частоты f, а преобразователь 12 напряжения преобразует сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока. Этот сигнал и и сигнал задания U, , имея разные знаки, поступают на входы интегратора 13. Последний интегрирует разность указанных сигналов, изменяя свой выходной сигнал, коэффициент усиления умножителя 10 и, следовательно, напряжение U( до тех пор, пока оно не станет равным U, . Так осуществляется стабилизация сигнала U( при изменении уровня напряжения U частоты fj .на проводимости сети относительно земли. Сигнал, пропорциональный составляющей тока частоты f, , про

На трех умножителях 25, 28 и 31 и интеграторе 26 собрана схема, позволяющая получить на выходе умножителя 28 степень расстройки компенсации

Ьс - V г; на выходе умножителя

текающего через проводимость сети от-45 носительно земли, передается через трансформатор 3 тока на вторые заграждающий фильтр I4 и фильтр 15 нижних частот, выполняющие те же функции, что и первые. Далее сигнал через 50 изолированной нейтралью d вторые умножители 16, полосовой фильтр 17, преобразователь 18 напряжения, первый блок 19 памяти поступает на переключатель 20 и затем на измерительный прибор 21. На прибор 21 пода-j ответствующие входы переключателя 20. ется сигнал, пропорциональный току Схема, собранная на множителях 25,

31 - коэффициент успокоения сети с

SН второй вход интегратора 26 подается сигнал задания U

Зг

Указанные

сигналы V и d поступают также на со1ри , а при постоянстве напряжения Uco он пропорционален проводимости сети Y относительно земли.

Приведение напряжения, пропорционального Пд, , к одной заданной величине и,, осуществляется с помощью описанной схемы стабилизации. При этом интегратор 13 обеспечивает йди- наковое изменение коэффициентов усиления умножителей 10 и 16 обоих каналов. Таким образом, сигнал на выходе первого блока памяти пропорционален проводимости сети относительно земли. С выходов полосовых фильтров 11 и 17 каналов напряжения и тока на фазочувствительные блоки 23 и 29 поступают переменные напряжения частоты f. соответственно U, и Uq,,. Пер

Р

вый сигнал поступает на первые входы фазочувствительных блоков через корректирующий фазу фазосдвигающий блок 22, а второй подается на вторые входы этих блоков непосредственно.

На выходе первого и второго фазочувствительных блоков 23 и 29 появляются сигналы соответственно ифч, Y- sincf bf ;

Uq,i Y COSlf g,

где tf угол сдвига между напряжениями U, и Ujpj. Первый сигнал равен (пропорционален) емкостной проводимости сети Ь|. относительно земли, а второй - активной проводимости сети g относительно земли.

Оба эти сигнала через блоки 24 и 30 памяти подаются на переключатель 20. Суммирующий усилитель 27 суммирует две величины (сигналы), поступающие на его входы с разными знаками, соответственно Ь -емкостную проводимость сети относительно земли и bц-индуктивную проводимость дугога- сящего реактора 2.

На трех умножителях 25, 28 и 31 и интеграторе 26 собрана схема, позволяющая получить на выходе умножителя 28 степень расстройки компенсации

Ьс - V г; на выходе умножителя

изолированной нейтралью d ответствующие входы переключателя 20. Схема, собранная на множителях 25,

изолированной нейтралью d ответствующие входы переключателя 2 Схема, собранная на множителях 2

31 - коэффициент успокоения сети с

Sлированной нейтралью d етствующие входы переключателя 20 Схема, собранная на множителях 25

Н второй вход интегратора 26 поизолированной нейтралью d ответствующие входы переключателя 20. Схема, собранная на множителях 25,

дается сигнал задания U

Зг

Указанные

сигналы V и d поступают также на со28 и 31 и интеграторе 26, действует аналогично рассмотренной схеме на умножителях 10 и 16, фильтрах 11 и

51

17, преобразователях 12 и 18 и интеграторе 13. Для повышения точности работы устройства измерения используется обратная связь по току генератора 6 оперативного тока, включающая полосовой фильтр 33, преобразова тель 34 напряжения и суммирующий усилитель 35. Эта обратная связь позволяет стабилизировать ток генератора 6, величина которого задается сигналом задания .

Генератор 6 оперативного тока позволяет получить в выходном напряжении составляющую частоты f, , которая благодаря резонансному LC-контуру (элементы 39 и 40) создает ток той же частоты; трансформируемый в сеть через дугогасяпщй реактор 2. Тиристорами 41 и 46 управляет схема им- пульсно-фазового управления, работа которой представлена с помощью диаграммы напряжений (фиг.З).

При однофазном замыкании на землю в сети напряжение Ug повышается, орган 5 блокировки срабатывает, блокирует генератор 6 оперативного тока и переводит в режим хранения информаци блоки. 19, 24 и 30 памяти. После отключения замыкания на землю орган 5 блокировки с выдержкой времени разрешает работу устройства измерения.

Формула изобр.е тения

1, Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли, содержащее последовательно соединенные подключенный к обмотке напряжения нулевой последовательности сети трансформатора напряжения орган блокировки и генератор оперативного тока, выход которого подключен к дополнительной обмотке дугога- сящего реактора, последовательно соединенные первые интегратор и умножитель, а также первые полосовой фильтр, преобразователь напряжения, суммирующий усилитель, блок памяти и измерительный прибор, причем управляющий вход первого блока памяти соединен с выходом органа блокировки, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения активной проводимости сети относительно земли, степени расстройки компенсации и коэффициента успокоения, в него введены последовательно соединён-

66

ные первые заграждающий фильтр и фильтр нижних частот, последовательно соединенные вторые заграждающий фильтр, фильтр нижних частот, умножитель, полосовой фильтр и преобра- зователь напряжения, последовательно соединенные фазосдвигающий блок,первый фазочувствительный блок, второй блок памяти и переключатель, последовательно соединенные второй фазо-. чувствительный блок и третий блок памяти, последовательно соединенные третий умножитель, второй интегратор и пятый умножитель, последовательно соединенные функциональный преобразователь, первый суммирующий усилитель и четвертый умножитель, последовательно соединенные третьи полосовой фильтр, преобразователь напряжения и второй суммирующий усилитель, причем вход первого заграждающего фильтра соединен с обмоткой напряжения нулевой последовательности сети трансформатора напряжения, выход органа блокировки соединен с управляющими входами второго и третьего блоков памяти, выход второго блока памяти соединен с первым входом третьего умножителя и вторым входом.

первого суммирующего усилителя, вы : ход четвертого умножителя соединен с вторым входом переключателя, третий вход которого соединен с выходом пятого умножителя, выход треть его

блока памяти соединен с четвертым входом переключателя, пятый вход которого соединен через первый блок памяти с выходом второго преобразова- теля напряжения, вход которого соединен с входами первого и второго фа- зочувствительных блоков, другой вход последнего соединен с выходом фазо- сдвигающего блока, вход которого через последовательно соединенные

первые полосовой фильтр и умножитель соединен с выходом первого фильтра нижних частот, выход первого полосового фильтра соединен через первый преобразователь напряжения с входом

первого интегратора, выход которого соединен с другим входом второго умножителя, вход второго заграждающего фильтра соединен с обмоткой трансформатора тока, выход второго суммирующего усилителя через последовательно соединенные генератор оперативного тока и шунтирующий резистор соединен с вторичной обмоткой дугога713

сящего реактора, блок изменения регулируемого параметра которого соединен с входом функционального преобразователя j выход второго интегратора соединен с другими входами третьего и четвертого умножителей, Вход третьего полосового фильтра соединен с шунтирующим резистором, а выход переключателя соединен с измерительным прибором,

2, Устройство по п.I, о т л и - чающееся тем, что генератор оперативного тока содержит последовательно соединенные подключаемый к сети однофазный трансформатор и выпрямительный однофазный двухполупе- риодный мост, нагруженный сопротивлением, выход моста через последовад6

368

тельный резонансный LC-контур подключен к выходу генератора, между пер вым входом генератора и управляющим входом тиристора одной ветви вьтря- мйтельного моста включены последовательно соединенные первые генератор пилообразного напряжения, компаратор, дифференцирующая цепь и усилитель мощности, между первым входом генератора оперативного тока и управляющим входом второго тиристора другой ветви выпрямительного моста включены вторые последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, компаратор., дифференцирующая цепь и усилитель мощности, к второму входу генератора оперативного тока подключены вторые входы компараторов

37

Фиг.2

«35

тх/тх,

t.

.

%%./

1 1 .

Фиг. 5

Редактор Л.Гратилло

Составитель Н,-Михайлов

Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 2506/39Тираж 730Подписное

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

Устройство для измерения параметров электрической сети относительно земли содержит силовой трехфазный трасформатор (Т). 1, дугогасящий реактор 2, Т 3 тока, Т 4 напряжения, генератор 6 оперативного тока, интеграторы 13, 26, умножители 10, 16, 25, 28, 31, полосовые фильтры 11, 17, 33, преобразователи 12, 18,. 34 напряжения, суммирующие усилители 27, 35, блоки (Б) 19, 24, 30 памяти, измерительный прибор 21, Зс граждающие фильтры (Ф) 8, 14, переключатель 20, Ф 9, 15 нижних частот, фазосдвигающий В 22, фазочувствительные Б 23, 29, шунтирующий, резистор 7 и функциональный преобразователь 32. В описании изобретения .дана электрическая схема генератора 6 оперативного тока. Устройство имеет расширенные функциональные возможности, позволяющие измерять активную проводимость сети относительно земли, степень расстойки компенсации и коэффициент успокоения. 1 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л ее Фиг.1