Измеритель напряжений прямой и обратной последовательности трехфазной сети Советский патент 1980 года по МПК G01R29/16 

тей трехфазной сети, содержащий источник трехфазного снмметротного опорного напряжения, коммутатор, три входа которого подключены к источнику опорного напряжения, а четвертый вход - к фазе сети, измерительный преобразователь трехфазного напряжения в однофазное, входы которого подключены к вмходам коммутатора, блок управления и регистратор, введены блок выделения минимума огибающей напряжения, пороговый элемент, два управляемых ключа, переключатель и два исполнительных блока, а измерительный преобразователь выполнен в виде фильтра симметрич-; ных составляющих, один из элементов каждого плеча которого является- управляемым, причем оба выхода фильтра подключены к входам регистратора и блока выделения минимума огибающей напряжения, выход которого через управляемые ключи и исполнительные блоки подключен к управляющим входам фильтра симме рииых составляющих, а через пороговый элемент - к входу блока управлен}ш, выходы которого подключены к управляющим входам ключей и коммутаторов, пятый и щестой входы которого подключены к двум фазам сети через переключатель, а третья фаза подключена к входу источника опорного напряжения.

При этом блок вьщеления минимума огибающей напряжения выполнен в виде последовательно соединенных согласующего каскада, выпрямителя и дифференцирующего каскада, причем входы согласующего каскада являются входами блока, а выход дифференцирующего каскада - выходом блока.

.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 .- векторная диаграмма напряжений, поясняющая его работу.

Измеритель напряжений прямой и обратной последовательности трехфазной сета содержит источник 1 симметричного трехфазного напряжения, вход которого подключен к ошсой из входных шин, коммутатор 2, входы которого подключены к источнику 1 и через переключатель 3 - к входным шинам, фильтра симметриОДых составляющих СС) 4, состоящим из управляемых элементов 5, 6 и конденсаторов 7, входы которого подключены к выходам ком«, мутатора 2. Выходные шины ФСС 4 подключены к регистратору 9 и к блоку 10 вьщеления минимума огибающей напряжения, который состоит из последовательно соединенных согласующего каскада 11, выпрямителя 12 и дифференцирующего каскада 13, выход которого через ключи 14, 15 и исполнительные блоки 16, присоедш1ен к управляю1Щ1м входам управляемых элементов 5, 6. Выходы блока 18 управления подключены к управляющим входам коммутатора 2 и к входам ключей 14, 15, вхо

синхронизации блока 18 соединен с выходом блока 10 через пороговый элемент 19.

Блоки 16 и 17 в своем составе должны содержать интегрирующие блоки. Элементы 16 и 5, 17 и 6 могут быть выполнены в виде единых блоков, например, реверсивные счетчики и управляемые сопротивления или электродвигатели, роторы которых соединены через редукторы с осями потенциометров.

Устройство работает следующим образом.

Блок 18 управления вырабатывает управляющий сигнал, который, поступает на коммутатор 2. При этом коммутатор 2 подключает к входам ФСС 4 источник 1. Выходное напряжение ФСС 4 поступает в блок 10 Ььщеления минимума огибающей напряжения. Блок 10 работает следующим образом. Выходное напряжение ФСС 4 поступает в согласующий каскад 11, где осуществляется гальваническая развязка и масштабирование сигнала, который затем выпрямляется в выпрямителе и поступает в дифференцирующий каскад 13, выходное напряжение которого пропорционально приращению огибающей напряжения за единицу времени. Если выходное напряжение ФСС 4 в процессе регулирования его элементов уменьшается, а затем увеличивается, то после перехода огибающей напряжения через минимум, выходное напряжение блока 10 меняет знак, а в момент перехода через минимум равно нулю.

Блок 18 управления периодически замыкает ключ 14, затем ключ 15 и т.д. Время, на которое замыкаются ключи, в несколько раз больше чем время установки минимума выходного напряжения ФСС 4. Выходное напряжение блока 10 поступает поочередно через ключи 14 или 15 на исполнительные блоки 16 или 17.

На фиг. 2 изображена векторная диаграмма напряжений обратной последовательности источника. 1 - равносторонний треугольник А ABC. В процессе регулировки элементов 5, 6 потендаалы в точках D и Е могут перемешаться относительно Д ABC только по дугам полуокружностей с центрами в. точках Oi и Oj, которые лежат на середине сторон АВ и ВС.

Пусть исходное состояние элементов 5 и 6, такое, что потенциалы в точках D и Е ФОС соответствуют точкам DI, Е, на фиг. 2. На вход блока 10 выделетия минимул а огибающей напряжения поступает напряжение . Выходное напряжение блока 10 через открытый ключ 14 поступает на исполнительный блок 16, который регулирует элемент 5 до достижения минимума напряжения . При этом точка О будет перемещаться по дуге полуокружности СОВ. Минимум напряжения ii соответствует точке Dj, которая лежит на радиусе ОзОг, проходящем через точку Ej.

На следующем такте блок 18 управления размыкает ключ 14 и замыкает ключ 15. При этом будет регулироваться злемеггг 6 до достижения минимума напряжения Ug... Точка Е будет перемещаться по дуге полуокружности ВЕА. Минимум напряжения и будет соответствовать точке Ej, которая лежит на радиусе OiEj, проходящем через точку D2Затем опять замыкается ключ 14 и размыкается ключ 15 и регулируется элемент 5. При зтом точка D из точки D2 переместится в точку Оз, и т.д. Как видим этот процесс сходящийся и в конце концов точки D и Е практически совместятся.

Когда точки D и Е совместятся, они совпадут с точкой, которая лежит на середи 1е стороны АС треугольника А ЛВС. При этом коэффициент передачи ФСС 4 по напряжению o6paTf ной последовательности равен нулю, а коэффинлент передачи по напряжению прямой последовательности равен 3/2.

После того, как точки D и Е совместятся через конечное число шагов итераций, блок 18 управления переключает коммутатор 2, и входное трехфазное напряжение поступает на ФСС 4 Так как коэффициент передачи ФСС 4 по напряжению прямой последовательности равен 3/2 а коэффициент передачи по напряжению обратной последовательности равен нулю, то на вход регистрирующего устройства 9 поступит только напряжение прямой последовательности.

При измерении напряжения обратной последовательности переключатель 3 устанавливается в верхнее (см. фиг. 1) положение, при этом напряжение обратной последовательности трехфазной сети образует на входе ФСС 4 прямую последовательность напряжений.

Для повьпнения быстродействия устройства выход блока 10 через пороговый элемент 19 соединен с входом синхронизации блока 18. При этом блок 18 переключает ключи 14 и 15 на следующий такт работы при срабатывании порогового элемента 19. Если при каком-либо переключении блока 18 выходное напряжение блока 10 меньше уровня срабатывания порогового элемента 19, то это свидетельствует о практическом совмещении точек О и Е в точке, которая лежит на середине стороны АС, при этом блок 18 переключает коммутатор 2, н .входное трехфазное напряжение поступает на ФСС 4.

Таким образом, в предлагаемом устройстве . осуществляется только одна регулировочная

операция - достижение нулевого коэффициента передачи по напряжению обратной последовательности. Это существенно упрощает процесс измерения по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

1.Измеритель напряжений прямой и обратной последовательности трехфазной сети, содержащий источник симметричного трехфазного опорного напряжения, коммутатор, три в.хода которого подключены к источнику опорного напряжения, а четвертый вход - к фазе сети, измерительный преобразователь трехфазного напряжения в однофазное, входы которого подключены к выходам коммутатора, блок управЛенин н регистратор, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений, в него введены блок выделения М1шимума огибающей напряжения, пороговый элемент, два управляемых ключа, переключатель и два исполнительных блока, а измерительный преобразователь вь полнен в виде фильтра симметричных составляющих, один из элементов каждого плеча которого является управляемым, причем оба выхода фильтра подключены к входам регистратора и блока выделения минимума огибающей напряжения, выход которого через управляемые ключи и исполнительные блоки подключен к управляющим входам фильJpa симметричных составляющих, а через пороговый элемент к вхду блока управления, которого подключены к управляющим входам ключей и коммутатора, пятый и щестой входы которого подключены к двум фазам сети через переключатель,

а третья фаза подключена к входу источника опорного напряжения.

2.Измеритель по п. 1, о т л н ч а ю щ н йс я тем, что блок выделения минимума огибающей напряжения выполнен в виде последовательно соединенных согласующего каскада, выпрямителя и дифференщфующего каскада, причем входы согласующего каскада являются входами блока, а выход дифференцирующего каскада выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Фабрикант В. Л. Фильтры симметричных составляющих. М. Госэнергоиздат, 1962, с. 100-106.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2636950/21, кл. G 01 R 29/16, 06.12.78 (прототип).