Устройство для исследования работы счетчиков электроэнергии Советский патент 1975 года по МПК G01R35/04 

1

Изобретение относится к испытательным новерочным средствам для электраизмерительных приборов, в частности для однофазных и трехфазных двухэлементных счетчиков электроэнергии и может быть использовано для испытания счетчиков электроэнерпии нри их производстве ;и в процессе эксплуатации.

Известные устройства для испытания счетчиков электроэнергии, содержащие фазовращатель, трансформаторы напряжения, регулировочные автотрансформаторы, усилители мощности, измерительные блоки цепей тока, подключенные через трансформаторы напряжения к соответствующим фазам сети, и цепей напряжения, подключенные к фазам сети через тр;ан1сформато«ры «атряжешия, и трехфазный фазовращатель, обеспечивают синусоидальную форму кривых токов и напряжений, что не соответствует условиям эксплуатации счетчиков электроэнергии. В связи с увеличением удельного веса нелинейных нагрузок (преобразовательных установок) форма кривых тока и напряжения искажается, и результаты исследова.ния работы счетчика с помощью этих устройств неточны.

С целью повышения точности определения Н01грещности однофазмых и трехфазных двухэлементных счетчиков электроэнергии нри несину1сои дальных формах кривыхтокав ииапряжений предложенное устройство снабжено

блоками каналов вьющих гармоник тока и напряжения, состоящих из трансформатора напряжения, фазосдвигающего элемента, преобразователя формы кривой напряжения, полосового фильтра и делителя напряжения, выходы которых присоединены ко входам суммирующих усилителей мощности, а измерительные блоки содержат четырехплечие мосты, в индикаторную диагональ которых подается суммарное напряжение (ток) высших гармоник с выходов суммирующих усилителей мощности, при этом обмотки наиряження исследуемых счетчиков и образцовых приборов 1включены в одно из плеч моста измерительного блока ц&пи напряжения, токовые обмотки-в плечо моста измерительного блока цепи тока, в которых происходит суммирование напряжений (токов) разных частот и заданное искажение формы кривой.

На фиг. 1 изображена функциональная схема описываемого устройства; на фиг. 2- функциональная схема канала высшей гармоники напряжения (тока); на фиг. 3-принципиальная электрическая схема системы измерительных блоков установки.

Предложенное устройство состоит из каналов высших гармоник напряжения между фазами Л и В (Vk- ,Uk ,Uk+i ) 1,2,3, напряжения между фазами В и С (f/fc-i

Ufy , Uk+i ) 4, 5, 6, тока фазы А (Ik-i

/ ) 7, 8, 9, тока фазы С (I k-i , Ik . +1) 10, 11, 12; суммирующих усилителей мощности цепи напряжения фаз А и В 13, цепи напряжения 5 н С 14, цепи тока фазы А 15, цепи тока фазы С 16; измерительных блоков цепи напряжения фаз Ли В 17, цепи напряжения фаз В и С 18, цепи тока фазы А 19, цепи тока фазы С 20 и фазовращателя 21.

Каналы высших гармоник напряжения 1, 2, 3 и измерительный блок 17 фаз А и В присоединены к соответствующим фазам трехфазной сети промышленной частоты f 50 ГЦ через фазовращатель 21, с помощью которого устанавливается сдвиг по фазе между напряжением U АВ током фазы Л /д . Выходы каналов высщих гармоник 1, 2, 3, соединенные последовательно Л1ежду собой, нрисоединены ко входу суммирующего усилителя мощности 13 цепи напряжения фаз Л и Б. Выход усилителя 13 соединен со входом измерительного блока 17.

Каналы высших гармоник напряжения 4, 5, 6 и измерительный блок 18 присоединены к фазам В и С через фазовращатель. Выходы каналов 4, 5, 6 присоединены ко входу суммирующего усилителя мощности 14 цепи напряжения фаз В и С, а его выход-ко входу измерительного блока 18.

Аналогично каналы высших гармоник тока 7, 8, 9 и измерительный блок 19 нр-исоединены к фазе Л сети. Обратным npOiBOдом служит фаза В. Выходы каналов высщих гармоник подключены ко входу суммирующего усилителя мощности 15, выход которого соединен со входом измерительного блока 19.

Каналы высших гармоник тока 10, II, 12 и измерительный блок 20 присоединены к фазе С сети. Обратным проводом также служит фаза В. Выходы каналов высщих каналов га/рмониж лодключены :ко входу icyiMMHрующепо усилителя мощности 16 депи тока фазы С, (ВЫХОД .которого соеди,нвн со входом иэмернтельн01ло блока 20.

Цени напряжения и тока установки, как и во всех поверочных и испытательных установках, питаются раздельно.

Описанная установка работает следующим образом.

Для испытания счетчиков электроэнергии необходимо установить задавный гармонический состав кривых напряжения и тока.

При исследовании работы однофазных счетчиков электроэнергии включается одна половина установки - один измерительный блок, например блок 17 со всеми каналами высщих гармоник I, 2, 3 и суммирующим усилителем мощности 13, и один измерительный блок цепи тока 19 также со всеми каналами высших гармоник 7, 8, 9 н суммирующи.м усилителем мощности 15.

Токовые обмотки исследуемых счетчигков и образцовых и контрольных приборов подключаются к соответ1ст1вующи1м клеммам измерительного блока цепи тока 19, а обмотки напряжения соответственно к клеммам измерительного блока цепи напряжения 17. С помощью фазовращателя 21 устаиавливается сдвиг фаз между напряжением и током основной гармоники.

Зпачения величины напряжения и токов основных гармоник устанавливаются с помощью регулирующей аппаратуры, имеющейся в измерительных блоках.

В каналах высших гармоник 1, 2, 3, 7, 8,9 устапавливаются значения амнлитуд высших гармон1И)к и углов одвига между основной н высшими гармониками напряжения и тока.

Значения амплитуд высших гармоник и фазового угла контролируются нрнборами, включаемыми в измерительные блоки 17, 19. Установлением заданного гармонического состава кривых напряжен1ия и тока установка

нодготовлена к проведению испытания счетчиков.

После включения установки в каналах высщих гармоник 1, 2, 3, 7, 8, 9 генерируется напряжение U , где /С 2, 3, 4,..., п- порядковый номер высщей гармоники заданной амплитуды и нри заданном угле сдвига Ч- между к-той и основной гармоникой напряжения (тока). Частота высщей гармоники к-того канала будет равна / /cfi.

Напряжения вьющих гармоник f/2,..., и,f ,..., и „ , сдвинутые в общем случае относительно друг друга, подаются на вход усилителя мощности 13, 15, где сум.мйруются. На выходе усилителя мощности 13 получаем

искаженное напряжение Sf/ , а на выходе усилителя мощности 15 - искаженный ток 2/и , состоящие нз высщих гармоник напряжения И тока, которые подаются на вход измерительных блоков 17 и 19 соответственно. Там они суммируются с основной гармоникой напряжения От (тока /г ) и на выходе их получаются напряжения (токи) заданной формы.

Полученные на выходе измерительных

блоков 17, 19 искаженные напряжения и токи нодаются в соответствующие обмотки исследуемых счетчиков н образцовых приборов. Погрещностн счетчиков электроэнергии, вызванные искажением формы кривых напряжения и тока, при наличии соответствующих образцовых приборов определяются одним из известных методов, например, методом ваттметра-секундомера.

Работа установки при испытании трехфазных двухэлементных счетчиков электроэнергии аналогична описанной выше. Только в этом случае включается вся установка в соответствии со схемой на фиг. 1. Исследуемые трехфазные счетчики включаются по известной схеме Арона во все измерительные блоки 17, 18, 19, 20. Аналогично включаются н трехфазные образцовые ваттметры. Все остальные приборы включаются нормально. Состав гармоник и углы сдвига между основньши и высшими гармониками, а следователыю, и заданные искажения кривых, устанавливаются для каждой цепи и фазы раздельно.

На фиг. 1 линии связи между измерительными блоками 17, 18, 19, 20 при исследовании работы однофазных счетчиков ноказаны снлошными линиями, а при исследовании работы трехфазных счетчиков - пунктирными.

Каналы высших гармоник одного порядка (U,; и /А, ) соверолепно не отличаются друг от друга. Каналы гармоник разного порядка отличаются только параметрами входящих в них блоков.

Приведенный на фиг. 2 канал высшей гармоникн нат1ряжеиня /7/ (тока /«. ) состоит из трансформатора наиряжения 22, фазосдвигаюш,его блока 23, преобразователя формы кривой напряжения 24, полосового фильтра 25 и усилителя напряжения 26. Напряжение, частотой основной гармоннки fi через трансформатор 22 подается на фазосдвигающий блок 23, обеспечивающий получение заданного сдвига фаз между напряжением основной гармоники и выходным напряжением. Полученное синусоидальное напряжение подается на вход преобразователя 24, -с выхода которого снимается искаженное периодическое напряжение частотой основной гармоники fi- Преобразователь 24 должен таким образом искажать форму кривой напряжения, чтобы в ней оказался весь спектр гармоник необходимой частоты, не внося при этом дополнительного сдвига фаз между своими входными синусоидальными и выходными периодическим напряжениями. Искаженное периодическое напряжение подается на полосовой фильтр 25, который выделяет к-тую гармонику напряжения синусоидальной формы частотой f /cfi и подает его на вход усилителя напряжения 26. Усиленное синусоидальное напряжение U частоты f /, подается «а вход усилителя мощности 13.

Суммирующие усилители мощности 13, 14 отличаются от усилителей 15, 16 только выходными трансформаторами. На выходе усилителей 13, 14 установлены трансформаторы напряжения, а на выходе усилителей 15, 16 - трансформаторы тока.

Измерительные блоки 17, 18, 19, 20 представляют собой четырехплечие мосты (фиг. 3). Два смежных плеча каждого из них составляют вторичные полуобмотки трансформаторов напряжения Тр1, Тр2 и трансформаторов тока ТрЗ, Тр4. В третье плечо моста измерительных блоков 17, 18 включены обмотки напряжения исследуемых счетчиков Wh, образцовых ваттметров W и вольтметры V. В третье же плечо измерительных блоков цепи тока 19, 20 включены токовые обмотки счетчиков, образцовых ваттметров н амперметры А. В четвертое плечо включены регулируемые полные сопротивления Z „ (Z т ), а в диагональвторичная обмотка выходного трансформатора напряжения (тока)

суммирующих усилителей 13 - 16 и образцовый вольтметр V /, (амперметр А/, ).

Структурные схемы и принципы работы всех блоков одинаковы, а блоки цепей наиряжения (или токов) абсолютно идентичны.

Измерительные блоки получают питание от трехфазной сети через регулируемые автотрансформаторы АТр, с помощью которых производится регулирование величин питающего напряжения, причем измерительные блоки цепей напряжения 17, 18 подсоединены к сети через фазовращатель 21 (фиг. 1). К выходам автотрансформаторов подключены первичные обмотки трансформаторов напряжения Тр1, Тр2, измерительпых блоков 17, 18 и трансформаторов тока ТрЗ, Тр4 измерительных блоков 19, 20, нитающих соответствующие мосты (фиг. 3).

Симметрирование мостов всех измернтельных блоков производится при отключенных каналах высщих гармоник с помощью регулировки составляющих полного сопротивления Z в плече моста измерительных блоков 17, 18 и Z г - в плече моста нзмерительных блоков 19, 20 при установленных испытательных значениях величин напряжения и тока, контролируемых вольтметрами V и амперметрами А. Индикаторами равновесия служат вольтметры F и амперметры А ,

включенные в диагонали соответствующих мостов.

После уравновещи-вания мостов в их диагонали через суммирующие усилители мощности 13-16 включаются все каналы высших

гармоник, в которых устанавливаются необходимые при испытаниях величины амплитуд и фазовых сдвигов.

На фиг. 3 сплошными линиями обведены исследуемые однофазные счетчики Wh и образцовые ваттметры W, а пунктирнымитрехфазные.

Предмет изобретения

Устройство для исследования работы счетчиков электроэнергии, содержащее фазовращатель, трансформаторы напряжения, регулировочные автотрансформаторы, усилители мощности, измерительные блоки цепей тока,

подключенные через трансформаторы нанряжения к соответствующим фазам сети, и цепей наиряжения, подключенные к фазам сети через трансформаторы напряжения и трехфазный фазовращатель, отличающееся тем,

что, с целью повышения точности определения погрешности однофазных и трехфазных двухэлементных счетчиков электроэнергии при несинусоидальных формах кривых токов и напряжений, оно снабжено блоками капалов высших гармоник тока и напряжения, состоящих из трансформатора напряжения, фазосдвигающего элемента, преобразователя формы кривой напряжения, полосового фильтра и делителя напряжения, выходы которых

присоединены ко входам суммирующих усилителей мощности, а измерительные блоки содержат четырехплечие мосты, в индикаторную диагональ которых нодается суммарное напряжение (ток) высших гармоник с выходов суммирующих усилителей мощности, нри этом о-бмотки нанряжения исследуемых усилителей мощности, при этом обмотки напряжения исследуемых счетчиков и образцовых приборов включены в одно из плеч моста измерительного блока цепи напряжения, токовые обмотки - в плечо моста измерительного блока цепи тока-в которых происходит суммирование напряжений (токов) разных частот и заданное искажение формы кривой.

f В С

//