Устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений Советский патент 1980 года по МПК G01R29/16 

многофазниз: напряжений повышенной частоты, выход сумматора подключен ко входу йреобразователя числа фаз, а выход многофазного симметричного модулятора подключен к блоку измерения спектра однофазного напряжения. При этом частота f источника многоСтзного напряжения отвечает условию f : f сети {N + 3) , где f сети - частота основной гармоники напряжения исследуемого источника. N - предельное значение порядкового номера измеря мой гармоники исследуемого источника. С целью измерения симметричных составляющих прямой и обратной после довательностей некратных гармоник и субгармоник многофазной системы напряжений, источник многофазных напряжений повышенной частоты выполнен регулируемым по частоте, причем регулировка выполняется в сторону уменьшения частоты в диапазоне, не превышающем f сети. На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства, на фиг. 2 спектр однофазного напряжения на выходе модулятора. Устройство содержит исследуемый источник многофазного напряжения 1, источник многофазного напряжения повышенной частоты 2, дополнительный преобразователь числа фаз 3, суммато 4, преобразователь числа фаз 5,многофазный симметричный модулятор блок измерения спектра однофазного напряжения 7. Конструктивно дополнительный преобразователь числа фаз и сумматор выполнены в одном элементе (трансформаторном преобразователе числа фаз), у которого одна из сист многофазных обмоток выполнена гальв нически развязанной. Работа устройства осуществляется следующим образом. Многофазная сист напряжений источника повышенной частоты 2 преобразуется дополнительным преобразователем числа фаз 3 в многофазную систему напрялсения повышенной частоты с числом фаз, равн числу фаз исследуемого источника 1. На сумматоре 4 происходит циклическ суммирование напряжений исследуемог источника с напряжениями источника повышенно частоты. Преобразователь числа фаз 5 преобразует полученную систему напряжений в систему напряженйй с большим количеством фаз, например трехфазную в двадцатисемифазную (чем больше число фаз, тем выше точность измерения). Преобразо ванная суммарная система напряжений подается на многофазный симметричны модулятор, например многофазный выпрямитель, на выходе которого пол чается однофазное напряжение, кажда гармоника в котором однозначно соответствует прямой или обратной последовательности определенной гармоники исследуемого источника. Соответствие между частотой гармоники в секторе однофазного напряжения и частотой соответствующей гармоники напряжения исследуемого источника устанавливается по следующей зависимости f если fy fI If4 - , если f, . f 4 где f| - частота гармоники напряжения исследуемого источника; f - частота источника повышенной частоты; f - частота гармоники в спектре однофазного напряжения. Ьсли порядок«чередования фаз исследуемого источника и источника повышенной частоты одинаков, то амплитуды гармоник в спектре повышенной частоты пропорциональны амплитудсм прямых последовательностей гармоник напряжений исследуемого источника, а амплитуды гармоник в спектре однофазного напряжения с частотами Оольше частоты источника повышенной частоты -пропорциональны амплитудам обраогных последовательностей гармоник напряжения исследуемого источника, Б случае, если порядок чередования фаз источников не одинаков, амплитуды прямых последовательностей пропорциональны амплитудам гармоник, частоты которых выие частоты :источника повышенной частоты, а амплитуды обратных последовательностей пропорциональны гармоникам с частотой ниже частоты источника повышенной частоты. В качестве примера рассмотрим спектр однофазного напряжения на врд1ходе модулятора (фиг. 2) при наличии в напряжении исследуемого источника прямых и обратных последовательностей основной гармоники Ьи Гц, второй 100 Гц, третьей 150 Гц и двадцать седьмой -1350 Гц при частоте многофазного источника повышенной частоты 1500 Гц. При одинаковом чередовании фаз исследуемого источника и источника i повышенной частоты амплитуды прямыхпоследовательностей гармоник основной, второй, третьей и двадцать седьмой пропорциональны соответственно емплитудам гармоник в спектре однофазного напряжения 1450 Гц, 1400 Гц, 1350 Гц и 150 Гц, а амплитуды обратных последовательностей выиеуказанных гармоник пропорциональны соответственно амплитудам гармоник 1550 Гц, l&OO Гц, 1650 Гц и 2850 Гц (спектр изображен сплошными линиями) . При. неодинаковом чередовании фаз источников и при наличии тех же гармоник амплитуды прямых последовательностей основной, второй, третьей и двадцать седьмой гармоник пропорциональны соответственно амплитудам гармоник 1550 Гц, 1600 Гц, 1650 Гц, 2850 Гц, а амплитуды обратных последовательностей - ампл тудам гармоник 1450 Гц, 1400 Гц, 1350 Гц и 150 Гц (спектр изображен пунктирньлми линиями) . Таким образом, на выходе многофазного симметричного модулятора получаем однофазное напряжение, каж дая гармоника которого однозначно соответствует прямой или обратной последовательности соответствующей гармоники исследуемого источника. Однофазное напряжение подается на блок измерения спектра однофазного напряжения 7, который производит одновременное измерение симметричны составляющих прямой и обратной последовательностей гармоники напряжения исследуемого источника. Блок 7 может быть выполнен, например, в вид параллельно соединенных фильтров, к выходам которых подключены вольтметр В результате проведенных экспериментов и расчетов на ЦВМ было уста новлено, что на выходе модулятора присутствуют гармоники с частотами 50 Гц, .100 Гц и (2 fy - 100) Гц, (2 f - 50) Гц, которые обусловлены системой модуляции. Поэтому, должно выполняться у.словие f / f сети (N + В напряжении исследуемого источника могут присутствовать некратные гармоники и субгармоники, для измерения их симметричных составляющих источни многофазных напряжений повышенной частоты выполняется регулируемым по частоте, причем диапазон измерения частоты источника не превышает f сети Рйбота устройства в этом случае осуществляется следуняцимобразом. Так как фильтры блока измерения спектра настроены на.частоты, соответствующие кратным гармоникам напря жения используемого источника при фиксированной частоте источника повыленной частоты, то при изменении частоты источника на ±д€ из выражения (1) получим (f,tuf)-f.,ecftv()Y. tn-лV f.-CV-лf„). т.е. гармоники в спектре одноф зного напряжения тех же частот, что и при фиксированной частоте источника при изменении его частоты соответст вуют некратным гармоникам напряжени исследуемого источника. Задавая положительные приращения частоте исто ника повышенной частоты в пределах от О до fcflTH можно измерить все некратные гармоники в диапс эоне от fj. до Г„,где N - максимальный порядковый номер измеряемой.гармони при фиксированной частоте. Если давать отрицательные приращения частоте источника в диапазоне от О до выражения (2) следует, что можно измерить все субгармоники и некратные гармоники в диапазоне от О до f„. Поэтому, для измерения симметричных составляющих субгармоник и некратных гармоник в диапазоне частот от О до ff достаточно изменять частоту источника повьниенной частоты в сторону уменьшения в диапазоне, не превышающем fсрти Для случая, когда нужно исследовать спектральный состав напряжения источника с быстроизменяюцимися режимами работы, устройство может работать совместно с магнитофоном, который позволяет запомнить информацию на практически любом отрезке времени, а после окончания процесса измерения блок измерения спектра, подключенный к выходу магнитофона, производит измерение симметричных составляюьих гармоник напряжения исследуемого источника. Эффективность применения устройства заключается в том, что оно позволяет проводить одновременное измерение симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник, а также некратных высших гармоник и субгармоник системы многофазных напряжений, что дает возможность производить параллельный анализ качества многофазного напряжения. Устройство может быть использовано для создания приборов для измерения параметров качества напряжений многофазных систем, например трехфазных, для создания устройств защиты, контроля и управления в мно.гофазных установках. Формула изобретения 1. Устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений, содержащее преобразователь числа фаз и многофазный симметричный модулятор, включенный последовательно с преобразователем числа фаз, отличающееся тем, что, с целью одновременного измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений, введены источник многофазных напряжений повышенной частоты, дополнительный преобразователь числа фаз, блок измерения спектра однофазного напряжения и сумматор, причем первые входы сумматора подключены к входным зажимам, вторые входы сумматора через дополнительный преобразователь числа фаз подключены к источнику многофазных напряжений повышенной частоты, выход сумматоpa подключен ко входу преобразователя числа фаз, а выход многофазного симметричного модулятора подключен к блоку измерения спектра однофазного напряжения.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес я тем, что, с целью измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательносте некратных гармоник и субгармоник многофазной системы напряжений, источник многофазных напряжений повышенной частоты выполнен регулируемым по частоте.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Дунаев А.А, Анализатор гармо-ник и несимметрии в энергосистемах. Труды Рязанского радиотехнического института, ИнфОЕ лационно-измеРязань, 1972.

рительная техника

2.Ахмеджанов Р.А. Исследование методов и разработка средств измерения несимметрии и несинусоидальности в системах энергоснабжения электрических железных дорог. Автореф. канд. дис., Омск, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 473126, кл. G 01 R 29/16, 17.04.73 (прототип).