Устройство для фильтрации симметричных составляющих электрических величин Советский патент 1991 года по МПК G01R29/16 

Os VJ

N

О

единенных пятого резистора 5 и третьего конденсатора 6, включенных между третьим и первым входами устройства, средняя точка соединения которых подключена к второму выводу четвертого резистора 11, второй вывод третьего

резистора 10 соединен с общей точкой соединения первого резистора и первого конденсатора 4, а общая точка соединения второго резистора 8 и второго конденсатора 9 соединена с общей шиной устройства. 2 ил.

Изобретение относится к электроизмерениям и электротехнике и может быть использовано в качестве входных цепей защиты, реагирующих на симметричные составляющие прямой или обратной последовательности. Цель изобретения - повышение быстродействия, упрощение настройки и снижение погрешности - достигается введением третьей фазосдвигающей цепи 2 из последовательно соединенных пятого резистора 5 и третьего конденсатора 6, включенных между третьим и первым входами устройства, средняя точка соединения которых подключена к второму выводу четвертого резистора 11, второй вывод третьего резистора 10 соединен с общей точкой соединения первого резистора и первого конденсатора 4, а общая точка соединения второго резистора 8 и второго конденсатора 9 соединена с общей шиной устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области электроизмерений и электротехники, а именно к релейной защите электроэнергетических систем, и может быть использовано в качестве входных цепей защит, реагирующих на симметричные составляющие обратной (прямой) последовательности,

Целью изобретения является повышение быстродействия, упрощение настройки, снижение погрешности устройства.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - векторные диаграммы, соответствующие подаче на вход фильтра системы напряжений соответственно прямой (а) и обратной (б) последовательности.

Устройство состоит из первого и второ- го фазоповоротных звеньев 1,2, которые в свою очередь состоят из резисторов и конденсаторов 3, 4-6, делителя 7 напряжения, состоящего из резистора 8 и конденсатора 9, резисторов 10-12, включенных на входе операционного усилителя 13 (ОУ) и в цепи его обратной связи.

На диаграммах (фиг.2а,б) приняты обозначения в соответствии с обозначением элемента на принципиальной схеме (фиг.1). Напряжения Dei, Uc2, URS соответствуют напряжениям на конденсаторах Ci, С2 и резисторе R3 и отсчитываются относительно зажимов В,С,А соответственно. Напряжения UR/I, URS отсчитываются отно- сительно общей точки, образованной средней точкой делителя напряжения R3-C3. Напряжения UR4 и URS показаны с учетом преобразования напряжений Осю и Uc20 с помощью ОУ, включенного по схеме инвер- тирующего сумматора и при этом справедливы соотношения UR4 -Ucio Re/Ri, URS - -Uc2o Re/Rs, но для удобства вектора UR4. URS показаны совпадающими по направлению с Ucio и Uc20 соответственно.

Для настройки фильтра необходимо выполнение условия) UR4| ClR5l,a также вектора UR4 и URS должны быть противоположно направлены.

Формирование выходного алгоритма напряжения Овых осуществляется по алго- ритму

Овых UAB i(f Ki - ОСА Кз +

+ UBclJ K2-UcAlJ 3K3 где Ki, «2, Кз имеют смысл вещественных коэффициентов, определяемых выражениями

„,1Re

Ki -

V(RiCift) + 1 RV

K2

Re

(R2C2 (% + 1 R5

Кз

RaCaft)

(РзСз o j2 + Г

Углы 1.да,да . могут быть заданы с помощью выбора параметров RC-цепей R1- С1, R2-C2, R3-C3 соответственно.

Оптимальными углами настройки являются углы р - 30° и рг - -30°, а также и pz + 60°. Задавшись, например, значениями р , можно определить (pi и Кз, а затем определить параметры R1, R2, R3, R4, R5 при заданных С1, С2, СЗ.

При подаче на вход устройства системы напряжений прямой последовательности (фиг.2а) составляющие Up.4 и URS равны по модулю и противоположно направлены, что и обеспечивает нулевой выходной сигнал. При изменении частоты, например ее снижении, происходит изменение положения векторов UR4 и URS, которые также, практически остаются равными по модулю и смещаются в одном направлении (против часовой стрелки) на одинаковый угол. Вектора UR4 и URS отсчитываются относительно общей точки, которая образуется путем соединения средней точки делителя напряжения R3-C3 и общей точки источников питания ОУ. При изменении частоты положение точки 1 изменяется (в данном случае при снижении частоты) происходит перемещение в точку 2. Новое положение векторов показано пунктиром. Напряжения

j f,1 tf ,, p/r,1 A31 . ) -Jf.tJ

Uci, Uc2, UR3, UR4, URS могут быть преде гоо- лены в виде

upj k3-Uc.f J

U«r- IVrVh2U,,,,

i,.J- -Qrct Я/Л ° +- /I ,1), Уги) : -arct RiC2( J AcJ) У,ЈО /2-агсЦ R3Cj(( ,

где ,) ,((j), , углы поворота цепей R1-C1, R2-C2, R3-C3 при изменении частоты сети на величину Л го . В этом случае напряжение на выходе устройства будет практически равно нулю и это позволяет отнестцего к частотно-комп нси- рованным с коэффициентом yf, характеризующим стабильность характеристик при изменении частоты сети, равным нулю.

При подаче на вход напряжения обратной последовательности (фиг.26) вектора и ORS совпадают по направлению, что в конечном итоге дает на оыходе сигнал не равный нулю.

Первоначальная точка 1 может быть выбрана на дуге полуокружности С- 1-2-Л. Выбор точки 1 определяется как стремлением достичь показателя Jf 0, так и получения минимальной инерционности фильтра. Вследствие того, что фазопово- ротные звенья R1-G1, R2-C2, являются инерционными, то желательно углы р и (pi устанавливать как можно меньшими для уменьшения инерционности. Звено R3-C3 является инерционно-дифференцирующим и поэтому для снижее ия его инерционности необходимо иметь угол как можно ближе к JT/2. Поэтому наиболее оптимальной областью нахождения точки 1 является дуга

2 Л, 1 угли 1/м и дол хны Рыть МРНЬШО

;i /О В ИГ ОЛНОНИО Д ТННИ СЛПГН И ПОЗРМЛо. Т

к строить фильтр МРМОЯЧ,- чпч опрятной но г I с/1 о ui тепы- ос , и г г ом с1 и ем з 5 хяип ; по

5 ,;iUlv fu° -ЧЬ Рс1 MPT-fflU

периода

3 устройсгпе п,с iciryor i ooj одн мо л ь выравнивания i о.,ф|)1ичцчп.- п усичг пня но обоим .цпм (V 0Форму л а и ч 6 р е т j и ч

УС1)ОЙСТВО Д 1Я ф ПЬТр Ч ИИ СНМГЮТр 1 I

HI - LOT являющих электрических вг-;м щч содержли ее первый резистор СОРДИНРИ ньи споим первым выводом с пгргым чь:м)5 до-i первого конденсато 1Л второй вывод Njioporo соединен с пороым пходом уст- роист.ч, н второй оыпод первого ря СОРДПКСН с ь т о рым входом усгрои т на к которому вторым своим выводом под

0 клк чен второй ролпгтоп, перпый в ч под которою соединен с гк риым выводом второго конденсатора,второй ш:вод которого соединен с третьим входом устройства, л ,е операционный усилитель ингертир,ю5 щий вход которого соединен с оЬщей том кои соединения перпыч выводов фетьею и четпортого резисторов непнп ртирующии с общей шиной, а выход наляется РЫХОДРМ устройп ва о т л и i а ю щ е е с я тем, что с

0 целью повышенна быпродейств 1ч, упрощения настройки и снижения погрешности, дополнительно введены пятый резистор и третий конденсатор соеди HS-ribie первыми своими выводами с вго5 рым выводом третьего pe.jnciора отороп вывод четЕертого резистора соедине) с общей точкой первог о резистора и первого конденсатора, а общач точка второго рч пс:ора и второго конденсатора сое0 д. с общей шиной