Устройство для измерения напряжения в высоковольтных сетях Советский патент 1979 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к измерительным трансформаторам напряжения, предназначенным для питания высокочувствительных быстродействующих защит.

В настоящее время в сетях 500750 кВ нашли широкое применение, благодаря своей экономичности, устройства для измерения напряжения, содержащие емкостные делители. Эти устройства используются для релейных защит и системной автоматики.

Известны устройства, в которых уменьшения погрешностей с помощью индуктивного сопротивления реактора компенсируется емкостное сопротивление делителя. Однако эта компенсация обеспечивается только в установившемся режиме для основной частоты.

Для гашения феррорезонансных колебаний в таких устройствах применяются балластные сопротивления 1 и фильтры 2 для гашения феррорезонан ных ко.г1ебаний. Однако наличие, эти5с средств, в свою очередь, способствует увеличению погрешностей в работе этих устройств в переходных режимах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения напряжения в высоковольтных сетях, содержащее емкостной делитель напряжения, компенсирующий реактор, понижающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключая демпфирующий блок 3.

Недостатком этого устройства является наличие погрешностей (7-8%) в переходном режиме, обусловленных влиянием полезной нагрузки, а также значительных угловых и амплитудных погрешностей для гармонических составляющих и погрешностей, обусловленных потерями напряжения в соединительных проводах.

Цель изобретения - повышение точности измерения в установившемся и перекодном режимах.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство, содержащее емкостный делитель напряжения, компенсирующий реактор и понижающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен демпфирующий блок дополнительно введены блок измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформатора, активный четырехполюник, передаточная функция которого пропорциональна операторному сопротилению со стороны высокого напряжения устройства, блок измерения падения напряжения в соединительных проводах сумматор и блок коррекции, причем вы ход блока измерения тока в первичной цепи, понижающего трансформатора соединен со входом активного четырехполюсника, выход которого подключен к первому входу сумматора, соединенного вторым входом с выходом блока измерения падения напряжения в соединительных проводах, а на сумматора подключен блок коррекции, выходная цепь которого включена последовательно в цепь нагрузки понижающего трансформатора. Как видно из чертежа, устройство для измерения напряжения в высоковольтных цепях состоит из емкостного делителя напряжения 1 и 2, компенсирующего реактора 3, понижающего-тран форматора 4, ко вторичной обмотке ко торого (на чертеже не обозначена) подключен демпфирующий блок 5, служа щий для гашения феррорезонансных колебаний, блока 6 измерения тока в первичной обмотке понижающего трансФорматора 4, активного четырехполюсника 7, блока 8 измерения падения на прялсения в соединительных проводах, сумматора 9 и блока 10 коррекции.Выход блока б измерения тока в пе вичной цепипонижающего трансформато ра 4 соединен со входом активного четырехполюсника 7. В качестве блока 6 измерения тока в первичной цепи по нил ающего трансформатора может быть использован, например резистор. Активный четырехполюсник 7 служит для выявления погрешностей описываемого устройства и состоит из суммирующего усилителя 11, усилителя 12, передаточная функция которого выбрана пропорциональной операторному сопротивлению компенсирующего реактора 3, усилителя 13, передаточная функци которого выбрана пропорциональной операторному сопротивлению эквивален ной емкости делителя, усилителя 14, передаточная функция которого пропор циональна операторному сопротивлению ветви НсгМагпичивания понижающего трансформатора 4, и инвертора 15, Выход (на чертеже входы и выходы блоков не обозначены) активного че тырехполюсника 7 подключен к первому входу сумматора 9, включающего в себя сум;у1ирующий усилитель 16. Второй вход сумматора 9 соединен с выходом блока 8 измерения падения напряжения в соединительных проводах. Выход сумматора 9 подключен к блоку 10 коррекции, выходная цепь которого включена последовательно в цепь нагрузки понижающего трансформатора 4. Блок 10 коррекции содержит усилитель 17 мощности. Напряжение с выхода блока 6 измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформатора, пропорциональное току в первичной обмотке понижаю 1;е1о трансформатора 4, подается на вход активного четырехполюсника 7, напряжение на выходе которого равно ХР) К, (1) где Kj - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров блока 6, измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформг ора; д,р) передаточная функция активного четырехполюсника 7, определяемая параметрами его элементов. Мгновенное напряжение U на выходе описываемого устройства при выполнении его без коррекции определяется выражением е-С, ; Гп, , 1 ( (2) где е - ЭДС на входе устройства; П. - коэффициент трансформации понижающего трансформатора; величины емкостей конденсаторов делителя напряжения; Ь - индуктивность компенсирующего реактора; Я. - активные потери в контуре первичной .обмотки понижающего трансформатора. Часть выражения (2), заключенная в квадратных скобках, представляет собой операторное сопротивление со стороны высокого напряжения устройстваПри условии w(P)PL+p(,.R}K, , (5) где К, - принятый масштабный коэффициент пропорциональности, напряжение на выходе активного четырехполюсника 7 характеризует погрешность устройства , Это напряжение через сумматор 9 и блок 10 коррекции подается в первичную или вторичную обмотку понижающего трансформатора и суммируется с его выходным напряжением, компенсируя его мгновенную погрешность при соблюдении условия K, l где К, масштабный коэффициент усиления блока 10 коррекции. При введении корректирующего напряжения во вторичную обмотку трансформатора учет индуктивностей ветви намагничивания понижающего трансформатора и демпфера можно осуществить соответствующим преобразованием опера™ торного сопротивления. Однако для большинства случаев влияние этих индуктивностей можно не учитывать, поскольку оно проявляется только при низких частотах. Одновременно в компенсирующее напряжение вводится поправка на падение напряжения в соединительных проводах, которо-э выявляется измерением Псщения напряжения от токг нагрузки в соединительных проводах вторичной обмотки трансформатора. Длз этого напряжение д и с выхода блока 8 измерения падения напряжения в соединительных проводах, пропорциональное падению напряжения в активном сопротивлении соединительных проводов R, от тока нагрузки вторичной обмотки в$м- подается на второй вход сумматора 9, где суммируется с напряже чем, пропорциональньци -погрешности трансФорматора. При этом компенсирующее напряжение увеличивается.

На щите управления, где устанавливается измерительная аппаратура, поддерлсивается напряжение U,

пропо1цу

циональное ЭДС на входе устройства

у об„;Ксп (S)

Исходя из выражений (1), (2), (5), имеем при наличии коррекции

и 1з1

(Cj+Cjb P(C,-+C/ - o6«Pcn н P SS Ь)

К.- коэффициент пропорциональносгдекоторый характеризуется параметти,

рами блока В измерения падения напряжения в соединительных проводах и выбирается таким образом, чтобы

()

Ren utfN

о5м

При этом, исходя из выражений (3), (5), (7), имеем

(и)

Д

(С.С.г,,

щу

Таким образом в предложенном устройстве для измерения напряжения в высоковольтных сетях осуществлена компенсация погрешност ей, в результате чего увеличена точность измерения высокого напряжения как основной составляющей напряжения, так и его гармонических составляющ х. При выходной мощности усилителя блока коррекции на порядок меньщей мощности

нагрузки полностью исключается появление остаточного напряжения на выходе устройства при коротком замыкании на его входе, а также возникновение соответствующих переходных процессов при Впючении линии с данным устройством для измерения напряжения, что не нарушает правильность действия быстродействующих чувствительных защит.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряжения в высоковольтных сетях, содержавщее емкостный делитель напряжения, компенсирующий реактор, понижающий трансформатор, ко вторичной обмотке которого подключен демпфирующий блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены блок измерения тока в первичной обмотке понижающего трансформатора, активный четырехполюсник, передаточная ф лкция которого пропорциональна операторному сопротивлению со стороны высокого напряжения устройства, блок измерения падения напряжения в соединительных проводах, cyMNjaTop и блок коррекции, при этом выход блока измерения тока в первичной цепи понижающего трансформа ора соединен со входом упомянутого активного четырехполюсника, выход которого подключен к первому входу сумматора, соеди1 енного вторым входом с выходом блока измерения падения напряжения в соединит льных проводах, а на выход сумматора подключен блок коррекции, выходная цепь которого включена последовательно в. цепь нагрузки понижающего трансформатора ,

Источники информацииf принятые во внимание при экспертизе

1.Вавин В, К. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи. М., Энергия, 1967, с. 34-36.

2.Авторское свидетельство СССР № 221124, кл. Н 01 F 40/13, 1968.

3.Авторское свидетельство СССР .№ 524235, кл. Н 01 F 40/14, 19-75.