Устройство для измерения мощности в электроустановках трехфазного тока высокого напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R21/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА ВЫСОШГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к измерению мощности в электроустановках высокого напряжения трехфазногх) тока, в частности линий электропередачи.

Известно устройство для измерения мощности однофазной установки переменного тока гальваномагнитным датчиком магнитного поля (датчиком Холла) , в котором плоский датчик расположен в магнитном поле, тока измеряемой цепи с прямолинейным токопроводом 1.

В этом устройстве для угданьшения влияния на датчик Холла магнитного поля тока в обратном обрат ный провод удсшен от места установки датчика. Кроме того, измерительное устройство (датчик Холла) и токопровод находятся на потенциале земли, что исключает применение этого устройства при измерении мощности в электроустановках высокого напряжения. Кроме того, для измерения реактивной мощности в схеме дополнительно установлены пассивные элементы (индуктивности) для изменения фазы измеряемого напряжения на 90, что усложняет пррцесс измерения.

. Известен измеритель мощности цепи переменного тока на датчикахХолла, подключенный к измеряемой цепи через измерительные трансформаторы тока и напряжения 2. .

Применение дорогчэстряйщх измерительных (злектромагйитных) трансформаторов тока повьаяает стоимость распределительного устройства электро10установок высокого напряжения.Кроме того, наличие тока намагничивания и насыщения магнитной системы измерительных трансформаторов тока искажаёт при йередаче эйёргйи форму кри15 вой тока при переходных процессах,что снижает точность измерения мощности. Цель изобретения - упрощение конструкции и повьпаение точности измерений.

20

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два токочувствительных элемента, каждый

. из которых включает в себя концентратор Магнитного поля, в зазорах кото25 рого размещены два датчика Холла, управляющие электроды которых подключены к вторкчньм обмоткам разделительного трансформатора напряжения, каждый из токочувствительных

30 элементов размещен под одним из фазных проводов на расстоянии от 1,5 до 7 м таким образЪм, что «Эсь Максимальной чувствительности каждого токочуветвительного элемента, находящесч5ся под одним из фазных проводов, совмещена с линией проходящей через оси двух других фазных проводов, соответствующие датчики Холла токоtiyBCTBKtenbHfcix элементов соедайёнй J1O сйёде&сй ййй 6, у йравл яюЩиё эйёйтр о да датчиков Холла каждого токочувствитёльйого элемента подключены к одно из вторичных обмоток двух разделительных трансформаторов напряжений, первичная обмотка одного из пЪдключена к первому и общему проводам, первичная обмотка второго piaздeлитe Itнorчз т ансформатора найря ттрдключена к общему и третьему тфЙвЬдЖй электрбустановки, выходные электроды кажд1ой пара послёдбватёльнвШёйзйНёйных датчиков Холла под клочена к измерительному прйбЬру пос ; :гоянйого тока, На чертеже приведена схема у строй CfШа/ йбкаэывающая расположение, проводов , окочувсТвительных элементов, датчиков Холяа и соединение датчиков Холла. Провода 1, 2 и 3 трехфазной элек tfidycTWHOekH высокого напряжен . ; йОдёёШёны нй изоляторах. Тбкоч встви тельныйэлемёнтсодержит датчики Холла 4 и 5, которые управляющими .Г элёктродаки подклйчёны R разделитель ным .трансформаторам 6, а их выходные электроды подкяючейы к измерительном .прибору 7 постоянного тока, концентраторы 8 магнитйого поля, в зазоt ax которых HaxojGiflTCH датчики Холла ,4 и 5. Цр р;водапЬййёшёны на портальной опоре 9. Работает устройство следующим /Образом,...:,.: .V , ...,7....;.:...,;...;. При подключений электроустановки к источнику трехфазного TOk посредством проводом 1, 2 и 3 пО проводам текут еоответственно фазные 0,32. и Эт) токи. На ваходных зажимах двух ра делительных трансформаторов 6 возникают йинейнае напря генйя и от них датчики Холла получают питание.Токи ,,зJ и 1тр6ТёйШщйё 1 1, 2 и 3 соотбётствённо, создают ёокру тсебя в воздухе магийтнаё поля Магнитное поле, создаваемое током 3 возбуждает датчики Холла 4 и 5 токочувстйительного элемента, установлейно о. под проводом I в виде антенн на безопасном (1,5-7 м) расстоянии. Ось максимальной чувствительности Э о10 т«кочувствйтельного элемента ; совмещена с линией, проходящей чере оси проводов 2 и 3. Это достигается за счет того, что провод 2 устанав- ли.ваеТся несколько (0,6-2 м) ниже, уровни провЬдов I и 3. --- Поскольку устройства для измерения мощности установки трехфазного тока высокого напр яжения устанавли- . ваются в распределительных устрой.ствах, монтаж провода 2 указанным образом не представляет трудности в этом месте (практически добавляется 5-8 шт. изоляторов). В данном случае магнитные поля токов .Дд и От, проводов 3 не возбуждают этот токочувствительный элемент, так как магнитные поля от этих токов направлейы по плоскости датчиков Холла и их влиянием Тна выходное напряжейие практически можно пренебречь. Второй токочувствительный элемент на датчиках Холла 4 и .5, которые помещены в зазорах концентратора 8 . магнитного поля, установлен в виде а 1тенны под проводом 3 на безопасном (1,5-7м) от йего расстоянии. Ось максймальной чувствительности этого токочувствительного элемента совмещена с линией, проходящей через оси проводов 1 и 2. Поэтому этот токочувствительйый элемент не возбуждается токс1ми 0 и .3 2у а возбуждается только током 3-J фазногопровода 3. При этом каждый токочувствительный элемент возбуждается индукцией магнитного поля, определяемой соотношениемь:-ш5 о- в - коэффициент усиления конгде К центратОра магнитного по. - действительный фазный ток 3.) или о ) R - расстояние между фазным проводом 1 или 3 и уста; новленным элементом; о - магнитная постоянная; - магнитная проницаемость -воздуха.ч Выходной сигнал каждого датчика Холла определяется равенством 1; - 11ОСТОЯННЫЙ коэффициент, зависящий от характеристик датчика Холла; 3v, тсУк правлёйия датчика Холла, пропорциональный Напряжению трансформатора 6. Ток управления датчика Холла определяется соотношением S-I, где Кц сопротивление цепи питания датчика Холла; и - напряжение трансформатора 6. Таким образом, выходной сигнал токочувствйтельного элемента пропорционален потребляемой электроустановкой мощности. Это можно математически записать на основании уравнений 1, 2 и 3 так: Ш1С v где К -- коэффициент пропорциональности. Устройство позволяет измерить по ную, активную и реактивную мощности электроустановки соответствующим включением датчиков Холла. Если дат чик 4 левого токочувствительного элемента заиитан током, пропорциона ным и синфазным с линейным напряжением U 2 проводов 1 и 2 через тран форматор 6 и находится в магнитом поле тока 0 провода 1, то его выходное напряжение равно (постоянная составляющая) . , jx4N4i ° (5 где - коэффициент пропорциональ ности; 30 - угол, учитывающий схему п тания;. Ч ..-.угол нагрузки. Правый датчик 4 запит.ан током, пр порциональным и синфазным с линейным напряжением U, проводой 3 и и находится в магнитном поле тока а выходное напряжение его i4V3,2V°s - (6) где К 2 - коэффициент пропорциональности. При симметричном расположении да чиков относительйо проводов и подго ке характеристик коэффициенты К и К будут равны, и суммарное йлхрдное напряжение датчиков 4 прибора 7 равно (пострянн я составляющая) (. ,,,coeC5D°-4 --K 43U 3 co34, где. - соответственно линейное напряжение и линейный то При такой же расположении проводов и датчиков 5 и питании левого датчика 5 напряжением U,,,; через трансформатор б; правого датчика 5 напряжением и вычитании выходных напряжений датчиков 5 на при боре 7 будет напряжение x5:- 5 «-VH. у j-kO .. .- - , . К„и D., где Kg - коэффициент пропорциональности; и пропорционально активной мощности, пропорционально реактивной мощности трехфазных токов . Для измерения полной мощности электроустановки выделяется перемен ная составляющая двойной частоты, выпрямляется и подклю-чается к измер тельному прибсЗру постоянного тока. Каждый токочувствительный эле.мент возбуждается через воздух непосредственно действительным токОм в проводе, что устраняет потери то- : ка в виде тока намагничивания, и зависимость напряженности магнитного поля в ёоздухе от тока впроводелинейная. Таким образом повышается точность измерения и упрощается конструкция устройства для измерения мощности трехфазной электроустановки высокого напряжения. Предлагаемое устройство может быт| применено для контроля, регулирования в устройствах автоматики перетоков мощности в линиях электропередаж высокого напряжения. Кроме т.ого, устройство позволяет, создать уст-, ройство релейной Э1ащиты чнапример, реЛе направления мощности и др. Формула изобретения Устройство для измерения мощности в электроустановках трехфазного тока высокого напряжения, содержащее два токочувствительньйс элемента, каждый из которых включает в себя концентратор магнитного поля, в зазорах которого рйзмещены два датчика Холла, управляющие электроды которых подключены к вторичным обмоткам двух разделительных трансформаторов напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повьмейия точности измерений, каждый из токочувствитеЛьнйхэлемёйтов размещён под одний из фазных проводов на расстоянии от 1,5 до 7 м таким образом, что ось максимальной гувствительности каждого токочувЬтвительнбго элемента, находящегося под однйй из фаэных проводов, coBMetaeHa с линией, проходящей через оси двух других фаэных проводов, соответствующие датчики Холла токочувствительных элементов соединены последовательно, управляющие электроды датчиков Холла каждого токочувствительного элемента п одключёны к одной из вторичных обмоток двух разделительных трансформаторов напряжения, первичная обмотка одного из которых под- . ктаочеНа к первому и общему проводам, а первичная обмотка второго разделительного трансформатора напряжений подключена к общему и третьему проводам электроустановки,выходные электроды каждюй пары последовательно соединенных датчиков Холла подключены к измерительному прибору постоянного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Болотин И.Б. и Зейдель Л.З, Измерения в режимах згьмыкания Л,, Энергия, 1973, -с. 157-173, 2.Кишиневский прибороремонтный завод Виброприбор. Проспект изде ЛИЙ, 19.77.