Устройство для измерения несимметрии Советский патент 1976 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, к приборам для измерения параметров несимметрии: напряжений прямой {7(1) и o6paTHoEt/(2) последовательностей и коэффициента несимметрии а - в трехфазной сети. Известно устройство для измерения несимметрии, содержащее каналы измерения прямой и обратной последовательности напряжения, подключенные к трехфазной сети, каждый из которых состоит из соединенных последовательно выходного устройства, фильтра симметричных составляющих и преобразователя переменного напряжения в постоянное, блок деления, входы которого соединены с выходами обоих каналов, и измерительный прибор. Однако известное устройство имеет ограниценную потенциальную точность и измеряет только один параметр - коэффициент несимметрии ссу . Это ограничивает его применение при научных исследованиях и контроле режимов электрических цепей. Для повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей в предлагаемое устройство введен коммутатор, и каждый из каналов снабжен полосовым частотным фильтром и последовательно соединен (2) ными измерительным преобразователем отклонения частоты и блоком вычитания, причем вход полосового частотного фильтра соединен с фильтром симметричных составляющих, а выход соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с прямым входом схемы вычитания, входы измерительного преобразователя подключены к выходам входного устройства, а выходы блоков вычитания и деления через коммутатор соединены с измерительным прибором. Кроме того, в предложенном устройстве измерительный преобразователь отклонения частоты в канале измерения прямой последовательности может быть выполнен по схеме частотного детектора, в канале измерения обратной последовательности - по схеме чувствительного органа защиты от отклонения частоты, причем преобразователь переменного напряжения в постоянное в канале измерения обратной последовательности может быть выполнен по схеме линейного преобразователя. На фиг. 1 приведена функциональная схема описываемого устройства, на фиг. 2 и 3- зависимости частотных погрешностей фильтра симметричных составляющих, например, активно-емкостного типа. Устройство для измерения параметров несимметрии содержит каналы 1 и 2 измерения соответственно обратной и прямой последовательностей, каждый из которых имеет входное устройство 3, фильтр 4 симметричных составляющих, полосовой частотный фильтр 5, преобразователь 6 переменного на- 5 пряжения в постоянное, последовательно соединенные между собой схему 7 вычитания и измерительный преобразователь 8 отклонения частоты, у которого вход через внешнее устройство соединен с контролируемой сетью, а 10 выход - с инверсным входом схемы 7, к прямому входу последней подключен выход преобразователя 6; блок деления 9, коммутатор 10 и измерительный прибор И. Входы делимого и делителя блока деления 9 соединены 15 с выходами схем 7 вычитания. Измерительный прибор И через коммутатор 10 связан с выходами каналов 1 и 2 и блока деления 9. Трехфазная система напряжения подается в каждом канале измерения на входное устрой- 20 ство 3, предназначенное для гальванической развязки измерительного прибора от сети и далее на вход фильтра 4. Схемы фильтра 4 в каналах 1 и 2 одинаковы (возможно и другое исполнение), но за счет обратного чередова- 25 ния фаз при подключении устройства 3, выполненного, например, на трехфазном трансформаторе, к контролируемой сети, на выходе фильтра 4 будет выделяться напряжение соответствующей последовательности. Одно- 30 фазное напряжение с эыхода фильтра 4 поступает на вход фильтра 5. Его частотная характеристика выбирается так, чтобы частоты высщих гармоник и субгармоник находились в полосе задержания, а основная частота сети 35 с учетом отклонения - в полосе пропускания. Так как фильтр 4 является линейным элементом, то после подавления высших гармоник и субгармоник в фильтре 5 на выходе его имеется синусоидальное напряжение основной 40 частоты, свободное от погрешности измерения, вызванной искажением формы кривых напряжений в контролируемой сети. Ири этом погрещность, обусловленная уходом основной частоты, остается. Для ее компенсации далее 45 напряжение с выхода фильтра 5 преобразуется преобразователем 6 в пропорциональный сигнал постоянного тока, который подается на прямой вход схемы 7, на инверсный вход которой поступает также сигнал постоянного то- 50 ка с выхода преобразователя 8. Для компенсации в схеме вычитания 7 погрешности измерения, обусловленной отклонением основной частоты от номинального значения, необходимо обеспечить в каждом канале идентичность 55 характеристик преобразования преобразователя 8 и амплитудно-частотной характеристики цепи: фильтр 4-фильтр 5 -преобразователь 6- в области частот /o±Af. В зстройстве это можно обеспечить за счет 60 соответствующей настройки характеристик преобразования преобразователя 8, фильтра 5 и преобразователя 6. Их можно выполнить так, что их амплитудные характеристики не будут зависеть от частоты в области /о±А/. 65 Следовательно, необходимо обеспечить только идентичность амнлитудно-частотных характеристик фильтра 4 и характеристик преобразования преобразователя 8. Например, для большинства схем фильтров симметричных составляющих активности частот гЬА/ имеют вид: центрально-симметричной для фильтров прямой последовательности (см. фиг. 2) и V-образной для фильтров обратной последовательности (см. фиг. 3). Поэтому, если выполнить преобразователь 8 в каналах 2 и 1 соответственно по схемам частотного детектора, имеющего центрально-симметричную характеристику в области частот /о±А/, и чувствительного органа защиты от отклонения частоты, имеющего V-образную характеристику, то можно обеспечить компенсацию погрешности, обусловдендой отклонением основной частоты от номинального значения в схеме 7. Таким образом, на выходе каждого канала имеются сигналы постоянного тока, пропорциональные напряжениям соответствующих последовательностей, свободные от погрешностей, вызванных искажением формы кривых напряжений и отклонением частоты в контролируемой сети. Блок деления 9 осуществляет деление этих сигналов, на выходе его имеем сигнал, пропорциональный а как сигналы на входах блока 9, пропорциональные U(i) и t/(2), не содержат вышеназванные погрешности, то, следовательно, сигнал на его выходе, пропорциональный ссу, не будет одержать эти ногрещности. Измерительный т И через коммутатор 10 подключается ™ Р выходам каналов 1 и 2 блока 9. Возможность измерения трех параметров несимметрии f/(o, U,, и « повышает эффективность данного устройства. К этому следует добавить, что напряжение L/2 является нормируемым параметром несимметрии на качество электрической энергии, а по напряжению Ц,) можно судить об уровне напряжений в трехФазной сети при отсутствии несимметрии, При малых значениях несимметрии в контролируемой сети сигнал на выходе преобразователя 8 может быть соизмерим с напряжением отсечки выпрямительных диодов, если он выполнен на обычной мостовой схеме со сглаживающим фильтром на выходе. Это уменьшает чувствительность канала и увеличивает погрешность измерения U(2) при его малых значениях. Поэтому преобразователь 8 в ка«але 1 необходимо выполнять по схеме линейного преобразователя. Устройство может быть применено для точного измерения несимметрии в реальных трехфазных сетях различного назначения, где имеются искажения формы кривых напряже ия и отклонения частоты от номинального значения, причем одновременно по трем параметрам /7(,), f/(2), «у. Это повышает его эффективность и универсальность и дает определенные экономические выгоды при проведении

научных исследований в системах энергоснабжения. Прибор может быть применен для контроля и в автоматически регулируемых устройствах компенсации несимметрии.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения несимметрии напряжений, содержащее каналы измерения прямой и обратной последовательности напряжения, подключенные к трехфазной сети, каждый из которых состоит из соединенных последовательно входного устройства, фильтра симметричных составляющих и преобразователя переменного напряжения в постоянное, блок деления, входы которого соединены с выходами обоих каналов, и измерительный прибор, отличающееся тем, что с целью повыщения точности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введен коммутатор, и каждый из каналов снабжен полосовым частотным фильтром и последовательно соединенными измерительным преобразователем отклонения частоты и блоком вычитания, причем вход полосового частотного фильтра соединен с фильтром симметричных составляющих, а выход соединен с входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с прямым входом схемы вычитания, входы измерительного преобразователя подключены к выходам входного устройства, а выходы блоков вычитания и деления через коммутатор соединены с измерительным прибором.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительный преобразователь отклонения частоты в канале измерения прямой последовательности выполнен по схеме частотного детектора, в канале измерения обратной последовательности - по схеме чувствительного органа защиты от отклонения частоты.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что преобразователь переменного напряжения в постоянное в канале измерения обратной последовательности выполнен по схеме линейного преобразователя.

1

Фиъ. 1

-&i

+&:}