Устройство для контроля показателейКАчЕСТВА элЕКТРичЕСКОй эНЕРгии ВТРЕХфАзНыХ СЕТяХ Советский патент 1981 года по МПК G01R19/00 

чалов,второй блок памяти,блок контроая фазовых сдвигов измеряемых напря«ений,блок контроля отклонения часто ты,блок формирования тестовых сигнапов и блок усреднения кодов преобразованных мгновенных значений напряжения, первый вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового прербразовател;. напряжения в код, второй вход - с первым выхоцом блока управления, третий вход и выход соединены соответств.енно с первым входом и выходом первого блока памяти, управляющий вход которого соединен с вторым выходом аналого-цифрового преобразователя напряжения в код, первый вход блока контроля фазовых сдвигов измеряемых напряжений и вход блока контроля отклонения частоты соединены с вторым выходом умножителя частоты, второй вход блока контроля фазовых сдвигов соединен с выходом второго блока памяти, выходы умножителя частоты и блока контроля фазовых сдвигов сое динены со входами первого блока памяти, п выходов второго блока памяти соединены с п входами аналогоцифрового преобразователя в код, уп равляющий вход соединен с вторым выходом блока управления, второй вх блока управления соединен с третьим выходом аналого-цифрового преобразователя напряжения в код, третий выход блока управления соединен с первым входом второго блока памяти, четвертый выход и третий вход второ го блока памяти,а также вторые вход и выход первого блока памяти соедин ны с соответствующими входами и выходами вычислительного блока,выходы всех входных преобразователей соеди нены с .первыми входами переключател первой группы, ко вторым входам которых подключены выходы всех входных преобразователей токовых сигналов, входы умножителя частоты и бло формирования тестовых сигналов, выхо последнего соединен с первыми входа переключателей второй и третьей; групп, выходы всех делителей напряж ния соединены с вторыми входами переключателей третьей группы, выходы которых соединены с выходами переключателей второй группы и с п входами второго блока памяти, выходы, переключателей первой труппы со единены с вторыми входами переключателей второй группы. На чертеже представлена блоксхема устройства для контроля пока зателей Качества электрической энергии в трехфазных сетях- переменного тока промышленной частоты одновременно в 2 N - пунктах сети по напряжению, или в N - пунктах сети одновременноПО напряжению и току. Предлагаемое устройство содержит блоки 1-1,. ..1-п входных.преобазователей токовых сигналов в нап- л яжения, блоки 2-1,...2-п,3-1..3-п, лок 4 формирования тестовых сигналов, множитель 5 частоты, многоканальный араллельный быстродействующий анаого-цифровой преобразователь 6 гновенных значений переменного напряжения в код, первый блок 7 паяти, блок 8 усреднения кодов пре.образованных .мгновенных значений напряений, блок 9 управления, второй блок 10 памяти, вычислительный блок 11, блок 12 регистрации, блок 13 контроя фазовых сдвигов измеряемых напряений и блок 14 контроля отклонения частоты. Кроме того, устройство для контроля показателей качеств:а электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока промышленной чатоты содержит группы переключателей 15,16 и 17. Блок 1-1,...1-п входных преобразователей токовых сигналов, представляет собой трехканальный преобразователь токов соответственно для каждой фазы трехфазной сети в напряжения с амплитудами, соответ-ствукицими рабочему напряжению многоканального преобразователя.Каждый из блоков 2-1,..,2-п,3-1,...3-п входных делителей напряжения представляет собой трехканальный делитель напряжений трехфазной сети, соответственно для каждой фазы, до напряжений с амплитудами, также соответствующими рабочему напряжению, преобразователя. Под рабочим напряжением преобразователя понимается . максимально возможное преобразуемое напряжение. Блок 4 формирования :те-, стовых сигналов также представляет собой трехкана-льное устройство, вырабатывающее три напряжения трапецеидальной формы для каждой фазы А,6 и С трехфазной сети соответственно с известным действукй(им значением и известным гармоническим составом. Предназначен для организации режима контроля устройства,. Умножитель 5 частоты построен по принципу замкнутой системы автоматического регулирования частоты подстраиваемого автогенератора относительно частоты контролируемой сети и предназначен i для равномерного распределений на периоде моментов измерений напряжений при колебаниях указанной входной частоты. Блок 10 памяти представляет собой 2N аналоговых (конденсаторных) ячеек памяти, по числу каналов преобразования в аналого-цифровом преобразователе. В этом же блоке . формируются сигналы, определяющие полярность преобразуемых напряжений. Блок 8 усреднения преобразованных мгновенных значений напряжений пред-. ставляет собой комбинационный двоично-десятичный сумматор с повышенным быстродействием. В силу того, что за один период напряжения сетй :.Обходимо выполнить 2 N- m операции сложения, где m - число замеров мгяовенных значений напряжений на периоде,функции усреднения указанных кодов не могут быть переданы блоку вичислений из-за недостаточного быстродействия. Для достижения того же эффекта при исключении блока усреднения указанных кодов потребуется увеличение объема буферной памяти в К раз, где К - число периодов усреднения. Блок 13 контроля фазовых сдвигов измеряемых напряжений 13 выявляет наличие и измеряет величину отклонения фазовых сдвигов от номинальных между фазными напряжениями трехфазной сети в 2 N пунктах контроля и предназначен для введения коррекции при проведении гармоничес кого анализа одновременно для всех фазных напряжений. Принципиально блок построен на основе зна.кочувст вительного фазового компаратора, на один вход которого воздействует дешифрированный сигнал с делителя (счетчика) умножителя 5 частоты, а на второй вход - знаковый сигнал кон тролируемого напряжения с блока 7. Блок 14 контроля отклонения частоты также построен на основе знакочувс вительного фазового компаратора, на один вход которого воздействует сигнал со специального делителя стабил ной частоты (применен генератор с кварцевым резонатором), а на другой вход -знаковый сигнал опорной синусоиды умножителя частоты. Устройство работает следующим образом. В зависимости от положения групп переключателей 15 и 16 возможны следующие режимы работы устройства .Режим контроля основного ряда.показателей качества электрической энергии в 2 N пунктах контролируемой сети (положение группы переключателей соответств .ет изображению на чертеже). При это под основным рядом показателей качества электрической энергии понимается перечень показателей/ регламе тируемых ГОСТ 13109-67. Режим контроля расширенного ряда показателей качества электрической энергии в N пунктах контролируемой сети (группу переключателей 15 необходимо перевес ти в положение l) . В этом режиме. кроме определения всех показателей качества основного ряда, дополнитель но контролируются токи и определяются параметры основного потока мощ НО..СТИ и мощностей искажения,обусловленных несинусоидальностью формы кривых напряжений и токов, и несимметрией нагрузки, что позволяет локализовать источник искажений. Режим авт;ономного контроля устрой ства (группу переключателей 16 необходимо перевести в положение 2, положение группы переключателей 15 | безразлично). В этом режиме обработке .подвергаются напряжения трапецеидальной формы с известным действующим значением напряжения и известным гармоническим .составом. Результаты сравниваются с заранее известными эталонными значениями. При работе в режиме контроля основного ряда показателей качества электрической энергии фазные напряжения из 2 N пунктов контроля с помощью блоков 2-1, ... , 3-1, . . .3-п входных делителей напряжений преобразуются в .. соответствующие напряжения с оговоренными выше амплитудами и далее через группу переключателей 16 поступают на входы первого блока 10 памяти. Выходные импульсы умножителя 5 частоты через блок 9 управления управляют ключами аналоговых (конденсаторных) : ячеек памяти второго блока 10 памяти, с выходов которого зафиксированные на данный момент уровни напряжений .поступают на входы многоканального параллельного быстродействукхцего аналого-цифрового преобразователя 6 мгновенных значений переменного напряжения в код. Преобразованные величины в двоично-десятичном коде через блок 8 усреднения кодов преобразованных мгновенных значений напряжений поступают на вход первого блока 10 памяти, где запоминаются в соответствующих ячейках памяти, следует отметитьJчто каждой ординате, каждой контролируемой синусоиде выделена фиксированная ячейка буферной памяти . Блок 8 усреднения кодов преобразованных мгновенных значений напряже-ния введен с целью увеличения точности проводимых измерений. Эта цель достигается тем, что измерения проводятся на протяжении не одного периода, а t 10 периодов. Процесс усреднения заключается непосредственно в том, что при выдаче кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 6 на один вход.блока 8 усреднения, на второй его вход вызывается из первого блока 10 памяти код содержимого фиксированной ячейки,соответствующей данной ординате и данной синусоиде, а затем их . сумма записывается опять по этому же фиксированному адресу буферной памяти. Таким образом .в каждой, .ячейке мяти щюисходит накопление суммы эначений кодов преобразованных мгновенных значений напряжений по каждой ордрмате и соответствующей синусоиде за периодов. Для дальнейшей обработки из первого блока 7 буферной памяти выбираются значения с отброшенными младшими разрядами, что соответствует делению на десять. Как известно этот прием позволяет увеличить точность проводимых измерений мгновенных значений напряжений в УТо раз ,упри минимальном объеме буферной памяти. Параллельно с этим процессом преобразования и усред- , нения мгновенных значений контролируемых напряжений измеряются откло- Кения фазовых сдвигов контролируемых напряжений от номинальных с помощью блока 13 и отклонение частоты контролируемой сети с помощью блока 14. Полученные коды также запоминаются в фиксированных ячейках первого блока 7 -памяти, но здесь усреднение кодов не производится, так как точность измерения этих показателей достаточно высока. Поэтому при проведении измерений на .протяжении десяти периодов происходит просто перезапись кодов в те же ячейки буферной памяти После завершения цикла измерений с помощью блока 11 вычислений производится вычисление показателей качества электрической энергии численными методами по алгоритмам, которые приведены в ГОСТ 13109-67.

Перед началом нового цикла измерений производится очистка первого блока памяти.

При работе в режиме контроля расширенного ряда показателей качества электрической энергии производится измерение мгновенных значений напряжений и токов в N пунктах контроля сети. Полученные массивы измерений позволя;ют для данного пункта контро.ля сети,.кроме всех показателей качества электрической энергии основного ряда, определить дополнительно параметры потоков мощностей искажений, а также их направления с целью выявления потребителей, вносящих искажения в контролируемую сеть.

При работе в режиме автономного контроля устройства производятся вычисления основного ряда показателе качества электрической энергии, по результатам измерений тестовых напряжений с известным действующим значением и известным гармоническим составом.

Формула изобретения

Устройство для контроля показателей качества электрической энергии в трехфазньгх сетях содержащее две группы по п делителей, три группы по, п переключателей, умножитель частоты, первым выходом соединенный с первыгл входом блока управления, первый блок памяти и вычислительный блок, соединенный с блоком регистрации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и точности измерения, в него введены аналого-цифровой преобразователь напряжения в код, группа из п входных преобразователей токовых сигналов, второй блок памяти, блок контроля фазовых сдвигов измеряемых напряжений, блок контроля отклонения частоты, блок формировани тестовых сигналов и блок усреднения кодов преобразованных мгновенных значений напряжения, первый вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя напряжения в код, второй вход - с первым выходом блока управления, третий вход и выход соединены соответственно с первым входом и выходом первого блока памяти, управляющий вход которого соединен с, вторым выходом аналого-цифрового преобразователя напряжения в код, первый вход блока контроля фазовых сдвигов измеряемых напряжений и вход блока контI я отклонения частоты соединены -с вторым выходом умножителя частоты, второй вход блока контроля фазовых сдвигов соединен с выходом второго блока памяти, выходы умножителя частоты и блока контроля фазовых сдвигов соединены со входами первого блока памяти, п выходов второго блока памяти соединены с п входами аналого-цифрового преобразователя напряжения в код, управляющий вход соединен с вторым выходом блока управления, второй вход блока управления соединен с третьим выходом аналого-цифрового преобразователя напряжения в код, третий выход блока управления соединен с первым входом второго блока памяти, четвертый выход и третий вход второго блока памяти, а также вторые вход и выход первого блока памяти соединены с соответствующими входами и выходами вычислительного блока, выходы всех входных преобразователей соединены с первыми входами переключателей первой группы, ко вторым входам которых подключены выходы всех входных преобразователей токовых сигналов , входы умножителя частоты и блок формирования тестовых сигналов, выход последнего соединен с первыми входами переключателей второй и третьей групп, выходы ricex делителей напряжения соединены с вторыми входами переключателей третьей группы, выходы которых соединены с выходами переключателей второй группы и с п входами второго блока памяти, выходы переключателей первой группы соединены с вторыми входами переключателей второй группы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Маркушевич И.С. и др. Ткачество напряжения в городских электрических .сетях. М., Энергия, 1975, с. 198,

2. Авторское свидетельство СССР

№ 564606, кл. G 01 R 23/20, 1976.