Измеритель симметричных составляющих трехфазной сети Советский патент 1980 года по МПК G01R29/16 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СИММЕТРИЧНЫХ СОС1 АВЛЯКВ1ЙХ . Изобретение относится к области контроля качества электроэнергии систем электроснабжения. Известно устройство для измерени симметричных составляющих, йодержащ е трансформаторы выпрямители с фильтрами и регистрирующий прибор { Недостатками такого устройства являются ограничения по частоте и наличие методических погрешностей при несинусоидальной форме исследуе мой системы тpekфaзныx напряжений. Эти недостатки обусловлены испол зованием фильтров, выпрямителей и трансформаторов. -Известно устройство, содержащее три трансформатора, три выпрямитель ных моста с фильтрами, трехвходовой функциональный преобразователь, пре образующий постоянные напряжения, пропорциональные входным напряжения в среднеквадратичную величину из разностей, и регистрирующий прибор 2 . К недостаткам этого устройства следует отнести ограниченный частот ный диапазон, наличие методической погрешности и недостаточные функцио нальные возможности, так как это устройство предназначено для иэмере ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ НИН составляющей обратной послеловательности, Ойо не позволяет измерять все симметричные составляющие и тем самым коэффициент яесимкетрии, -Наиболее бЯйзким .техническим решением к изобретению является устройство, содерясЙщёё генератор Однофазной последовательносфй импульсов, фазосдвигающее устройство, пересчетную цепь,переклочэ ель порядка чередования фаз, угфавляемый выпрямитель и регйстрйруШйС 1ПзиборГ Принцип действия этого устройства основан на преобразовании многофазного напряжения путем. Выпр ямленкя с помощью уиравляемого выпрямителя и измерения максймальногчэ значения этого напряжения с помойбй прибора постоянного тока. Максимального значения добиваются сдвигом по фазе последовательное ти импульсов, утфавляющих выпрямителем, для каждой из симметричных составляющих 3. Недостатками этого устройства являются наличие методических погрешнрст ей в измерении амплитуд симметричных составляющих, возникающих при отклонении,исследуемых напряжений от синусоидальной формы, эти погрешности вызываются тем, что амплитуды

ЩШШ)йчйах с6стайЛМ)Щйх бтгр йёЯШш

06 срёдатенму эйачб1ШкгВ1Нхщ|;нЩ: 1;игналов выйрямителя; наличие методиче скйх погрешностей в измерении фаз симшт ичных составляющих, также обуслр вйен1шх отклонением напряжения от синусоидальной формы и наличием в этих напряжениях, они возникают из-за применения нуль-органов Для определения фазовых сдвигов; невысокое быстродействие (или большое время измерений), так как данное устройст.во реализует поисковый метод

измерений. Время измерений возрастает с увеличением точности, когда фйзу последовательности импульсов, управдяюмих вентилем, необходимо менять с малой днскретностью. Так, даже при дискретности в 1°

часов может достига.ть 359. Если же учесть время, необходимое для окончания переходных процессов в управляемом- выпрй1«1ителе и измерителвном приборе, то общее время измерений еще больше воэ астает.

Цель настоящего изобрете ния с6стОит в повьниении точности и бистродействия измерений.

Поставглённая цель достигается тем, что в устройство, с одержа аеё кОМ;дутатор фаз, фазосдвйгающеё устройство

йдаа регистрирующих устройства, в едены,преобразователь аналог - код,два йноЛительНых устройства, два ревёрсивных счетчика, задатчик кодов си-.

нусойдальйых функций, определитель

зйака, квадратор, делительное ус тройСТВ9,- нуль-орган и блок управления. При sYoM коммутатор фаз по входу подключен к входу устройства, по перво-; му выходу через фазосдвигающее уст- . ройство - к первому входу задатчика

кодЬв синусоидальных функций,- а по второму выходу через нуль-орган - к .

;первому входу определителя ЗНаКа и к информациойному вХоДу прёобраёовазселйаноле - код, управляющий вхЬд которого евязан с первым входом блока управления, а выход через две Ветви, каясда я.из которых содаржит

; последовательно сЬедйнёмнйе множи- тельное устройство и реверсивный ,- с двумя входами квадратора.

.выход которого соединен с первым рёгйстрирующйм устройС ВОм й чШёз делйтёльное устройство со вторым рёгис Е й:0уйщйм устрбйством, Управляююиё вХбйй ЙеЛитель.чогб устройст§а и кваярэ ора «гоединены со вторым выходом блочка упрада ЛёйИя, а трёттйй выхддблока управления - со вторым входом задатчика кодов синусондальЙЕк фунйЦйй,, который двумя выходами соединен со вторыми входами множительных устройств, а третьим выходом через определитель, знака - со вторыми входал81 реверсивных счетчик овГ На чертеже изображена струТГт р ая схемаизмерит ел g симметричных еоетавлякхцих трехфазной сети.

Устройство состоит ,из ког 1мутатора I фаз, дреобразователя 2 аналог-код (ПАК), блока 3 управления, множительных УСТРОЙСТВ 4 и 5,задатчика 6 кодов синусоидальных функций, реверсивндлх счетчиков 7 и 8,определителя 9 знака, фазосдвигаюшего устройства 10, квадратора 11, регистрирующих устройств 12, 13, делительного устройства 14, нуль-органа 15.

В исходном состоянии трехфазное напряжение подается на вход коммутатора 1 фаз, подключающего измеряемую фазу к входу преобразователя 2 аналог-гкод .и управляющего фазосдвигающим устройством 10.

Преобразователь 2 аналог-код преобразует напряжение U (t; ) в точках измерения t{ в числовые коды. Задатчик 6 кодов синусоидальных функций задает в цифровом коде значения cos uJtj и sin tut; , которые перемножаются множительными устройствами 4, 5 со значениями измеренного в этот момент напряжения U(t-, ). Режим работы реверсивных счетчиков 7 и 8 задается опредеЛителем 9 знака, которым управляет Нуль-Ърган 15 и задатчик 6 кодов.

Квадратор 11 предназначен для возведения в квадрат, суммирования и извлечения квадратного корня из суммы квадратов. Выход квадратора соединен с регистрирующим устройством 12 и делительным устройством 14.

Блок 3 управления служит для формирования на своих выходах Сигналов на запуск преобразователя 2 аналогкод в моменты tj и ввод кодов синусоидальных функций cosujt) и sinOit, с задатчика 6 в эти моменты в множительные устройства 4 и 5 соответственно, а также дйя синхронизации работы квадратора 11 и делительного устройства 14.

Работа устройства заключается в слёду}рщё)м . ,

Коммутатор фаз 1 подключает фазу А ко входу преобразователя 2. Измерен ные мгновенные напряжения и (t,) перемножаются множительными устройствами 4, 5 со значениями cos uJti и sin aitj , заданными задатчиком б кодов. Знак произведения определяет (соответственно устанавливает реверсивные счетчики 7 и 8 на суммирование или вычита нйя) определитель 9 знака, который по входам управляется с выходов нуль-органа 15 и задатчика б кодов. После определения квадратурных составляющих фазы А коммутатор 1 фаз подключает фазу в ко входу преобразователя 2 аналог-код. Измерение квадратурных составляющих фазы В ансшогично измерению .квадратурных составляющих Фазы А. Отличие состоит только в том, что при измерении боставляющих фазы В напряжение IL (tj ) умножается на коды синусоидальных функций, сдвинутые на (f . Сдвиг на 120 производится с помощью фазосдвигаюцего устройства 10, управлявмого коммутатором 1 фаз. -При измерении квадратурных состав ляющих фазы С коммутатор фаз подключает фазу С ко входу преобразователя 2 аналог-код. В остальном измерение квадратурных составляющих фазы С такое же, как и фазы А. Отличие состоит в том, что фазосдвигаюшее уст ройство 10 осуществляет сдвиг кОдЬй синусоидальных функций, формируемых на выходах задатчиков б, на угол -120. Квадратурные составляющие прямой последовательности Uf и поступают в квадратор 11, в котором определяется напряжение прямой.последова тельности. , Цифровой код, пропорциональный напряжению прямой последовательности поступает на регистрирутощее ус р6йст во 12 и в делительно.е устройство 14, Перед определением следутошей последовательности все узлы HSMepHTejiH устанавливак5т в исходное, состояние) кроме Делительного устройства 14, в котором sajtHcaHo напряжение прямой последоват-Ъльности и, . При определении напряжения обратной последовательности Ug работа уст ройства аналогична определению напряжения прямой последовательности U|. При этом мгновенные значения напряжения Од (tj) перемножаются с ; значениями функций cosuJt; и siniuUt; мгновенные значения напряжения Ug (t;.) - с значениями функций созш( t| - 120°) и sin ( - 120), а мгновенные значения напряжения -с значениями функций, cos (ujtj + 120 ) и sin (ujtj +-120°). Квадратурные составляющие Og и Ugy из реверсивных счетчиков 7 и 8 поступают на квадратор 11, гд они возводятся в квадратор, суммируются и из суммы квадратов.извлекается корень. Вьгчесленное напряжение обрат ной последовательности Up поступает на регистрирующее устройство 12 я в делительное устройство 14. В делительном устройстве 14 получают шение напряжения обратной последо- . вательности 1/2 к напряжению прямой последовательности U, ( измеренное в предыдуйем цикле). Это отношение и ячляется коэффициентом несимметрии. Коэффициент несимметрии фиксирует ся в регистрирующем устройстве 13. При определении напряжения нулево последовательности мгнОвенныезначения напряжений фаз умножаются на зна чения функций cosiJD t; и sinuot, , в .остальном опергщии аналогичны -прёJtttaynwM рёжйиам; в zfejiHT ejibHOM устройстве 14 получают отношение напря-жения нулевой последовательярсти а к и апр йжеййж йеслёдов ат ейь ности, что является коэффициенте неуравновешенности. Техническое преимущество данного прибора заключается в возможном изменении симметричных составляющих и иттерфициентов несимметрии и неуравновешендости в широком частотно диапазоне, с высокой точностью и , большим быстродействием. Формула ивобр тения Измеритель симметричлчх составляющих трехфазной сети, содержащий крммут атор фаз, фазосдвигающее устройствЪ и два регистрируюгцйХ устройства, . отличающий с я тем, что, с целью повшиения точности и быстродействия измерений, в йего введены преобразователь аналог - код, два М УбЖЙ ежньШ У1ст ройства; два р«вер- сивных счетчика, задатчик кодов синусоидальных функций, определитель знака , квадаат(Ьр ; ДёЛй ейьйоё уст)Шство, н ль-ор ан и блок управления, причем коммутатор фаз по входу подКлй ен устройства, по первому выходу через фазосдвигающее устройство - к первому входу задатчика кодов синусоидальных функций, а по второму нуль-орган -- к первому входу определителя знака и к информационному входу преобразователя аналог-код, управлйищий вход которого связай с первМм входом блока управления,а выходчерез две вётв1й7 йа: даяиз которых содержит последовательно соединенные множительное устройство и реверсивный счет чик, - с двумя входами квадратора, выход которого соединен с первнм регистрирующим устройством и через делительиое устройство со вторым регистрирующим устройством, управляющие входы де.)1йтельного устройства и квадратора соединены Со BTbpbSM выходам блока управления, а третий выход блока управления соединен со вторым входом задатчика кодов синусоидальных функций, который двумя выходамисоединен со вторыми входаийи множительйых устройств, а третьим выходом через определитель знака - со вторыми входами реверсивных счетчиков, .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР 473126, кл. G 01 R 29/16, 1974. 2,Авторское свидетельство СССР 481859, кл. G 01 R 29/16, 1974. 3,Авторское свидетельство СССР № 374555, кл. G 01 R 29/16, 1973.