Устройство измерения несимметрии напряжения в трехфазных сетях Советский патент 1981 года по МПК G01R29/16 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для непрерывного контроля качества напряжения в трехфазных сетях трехпроводной линии, например в электросети, где работают асинхронные двигатели.

Известно устройство измерения несимметрии напряжения , в состав которого входят активно-емкостной фильтр напряжения обратной последовательности, выпрямитель и микроамперметр

Устройство не отвечает требованиям как по объему и полноте получаемой информации, так и по точности измерений, а при наличии в электросети высших гармоник оказывается неработоспособным .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство измерения несимметрии напряжений в трехфазных сетях, в котором совместно с активно-емкостным фильтром напряжений обратной последоч вательности, служащим в качестве измерительного датчика, включен частотно-избирательный усилитель, пропускающий на вход микроамперметра лишь основную частоту сети Г23.

Однако данное устройство измеряет лишь модуль напряжения обратной последовательности без сопоставления его с величиной модуля прямой последовательности и не измеряет сдвиг фазы напряжения обратной пс/следова10тельности по отношению к фазе напряжения прямой последовательности, имеет низкие метрологические показатели, точность и быстродействие.

Целью изобретения является расши15рение функциональных возможностей и повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство измерения несимметрии напряжения в трехфазных сетях,

20 содержащее последовательно соединенные фильтр обратной последовательности, частотно-избирательный усилитель и измеритель, введены з лемент рас3познавания нуля, два аналого-цифровых преобразователя, блок управлейия записью, два блока памяти, два счетчика адреса записи, два дифференциатора, инвертор, два регистра, два компаратора, счетчик адреса считывания, блок вычисления разности амплитуд, регистратор разности амплитуд, триггер, блок управления считыванием, элемент И, счетчик разности, фаз, регистратор разности фаз, генератор опорной частоты и фильтр прямой последовательности, причем выход фильтра обратной Последовательности через первый аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, дифференциатор и регистр соединен с первым входом блока вычисления разности амплитуд, вьгход ко7:рого соединен с регистрато ром разности амплитуд, вьгход первого блока памяти соединен со вторьм входом первого регистра, первый вход фильтра обратной последовательности соединен с входом фильтра прямой последовательности, выход которого сое динен с элементом распознавания нул/t и через вторые аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, дифференциатор и регистр соединены со вторым входом вычислителя разности амплитуд выход второго блока памяти соединен со вторым входом второго регистра, вьгход частотно-избирательного усили теля через злемент распознавания нул соединен с блоком .управления записью первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами первого и второго аналого-цифрового преобразователя, третий выход через счетчик адреса записи, инвертор, компаратор соединен с первым входом триггера, четвертый выход блока управления записью через второй счетчик адрейа за писи и компаратор соединен со вторым I входом триггера, выход которого чере элемент И, счетчик разности фаз, сое иен с регистратором разности фаз, вы ход генератора опорной частоты соединен со вторым входом блока управления записью, второй вьгход генерато ра Соединен с блоком управления счи- тывакием, первый выход которого соединен .с третьим входом блока управле ния записью, второй вьгход блока управления считьшанием соединен со счетчиком адреса считывания, первый выход которого соединен со вторым вх дом первого компаратора и вторым вхо дом первого блока памяти, второй вы1ОД счетчика адреса считывания соедн ен со вторым входом второго компаратора и вторым входом второго блока амяти, третий выход блока управления- считывания соединен со вторым входом злемента И, счетчики адреса записи соединены между собой, а третьими выходами соединены с третьими входами блоков памяти, соответственно. Устройство содержит фильтр I обратной последовательности, частотно-избирательный усилитель 2, элемент 3 распознавания нуля, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 4, блок 5 управления записью, аналого-цифровой преобразователь 6, блоки 7 и 8 памяти, счетчики 9 и 10 адреса записи, дифференциаторы 11 и J2, инвертор 13 кода, регистры 14 и 15,компараторы 1.6 и 17, счетчик 18 адреса считывания, блок 19 вычисления разности амплитуды, регистратор 20 разности амплитуды, триггер 21, блок 22 управления считыванием, логический элемент И 23, счетчик 24 разности фаз, регистратор 25 разности фаз, генератор 26 опорной частоты, фильтр .27 прямойпоследовательности. Устройство работает следующим образом. Трехфазное напряжение трехпроводной линии поступает на фильтр 1 выделения напряжения обратной последовательности. Напряжение обратной последовательности частотно-избирательный усилитель 2, слу;кащий для выделения основной гармоники, совместно с напряжением прямой последовательности, вьщеленньм фильтром 27, поступают на элемент 3 распознавания нуля, .который вьщает команду на блок 5 управления записью в момент равенства этих напряжений нулю. При этом блок 5 управления записью совместно с АЦП 4 преобразует напряжение обратной последовательности в цифровой код и осуществляет запись его в блок 7 памяти, а также совместно с АЦП 6 преобразует напряжение прямой последовательности в цифровой код и осуществляет запись его в блок 8 памяти. Счетчики 9 и 10 адреса записи адресуют ячейки памяти соответственно для кода напряжения обратной и прямой последовательности. Если один из счетчиков 9 или 10 достигнет конечного счета, он выдает сигнал на остановку второго счетчика, при этом цикл записи заканчивается и сигнал с блока 5 управлени записью поступает на блок 22 управления считыванием. После этого блок 22 управления считыванием запускает счетчик 18 счи тьшания. Выходной код счетчика 18 считывания поступает на компараторы 1 6 и 1 7, на другие входы которых прикладываются инверсия кода счетчика 9 адреса записи и код счетчика 10 адреса записи, соответственно. Инвер сия кода осуществляется инвертором 1 кода. Разность кодов счетчиков 9 и 10 адреса записи пропорциональна сдвигу фаз между напряжениями прямой и обратной последовательности. Сигнал с выхода компаратора 16 и 17, сработавшего первым, устанавливает триггер 21 в состояние логической ед ницы, который сбрасывается в нулевое состояние с переходов сигнала от дру гого компаратора (17 или 16). Таким образом, на выходе триггера 21 формируется единичный импульс, длительность которого пропорциональна сдвиг фаз между напряжениями прямой и обра ной последовательности. При этом импульсы от блока 22 управления .проходят через элемент И 23 на счетчик 24 разности фаз, выходной код которого регистрируется регистратором 25 разности фаз. Одновременно с процессом вычисления разности фаз происходит вычисление разности амплитуд напряжений пря мой и обратной последовательности. Для этого выходной код счетчика считывания поступает на блоки 7 и 8 памяти, выходные коды которых поступают, соответственно, на дифференциа торы 11 и 12 и регистры 14 и 15, и в момент определения максимума соответствуюпдах напряжений дифференциато ры 11 и 12 выдают команды на запись текущих значений кодов в регистр 14 для обратной последовательности и в регистр 15 для прямой. Выходные коды с этих регистров поступают на блок вычисления разности амплитуд. Значение разности ампли туд регистрируется регистратором 20 разности амплитуд. Работой всего устройства управляе генератор 26 опорной.частоты. Использование предлагаемого устройства измерения несимметрии напряже ния в трехфазных сетях обеспечивает по сравнению с существующими устройствами следующие преимущества: из416мерения нecи мelpин в тре.хфлчных етях методом сопоставления модумей и фаз напряжений прямой и обратной последовательностей, повьппение точности и быстродействия измерений, возможность применения для промышленных исследований, что повысит значительно качество измерений при исследованиях несимметрии в трехфазных цепях. Формула изобретения Устройство измерения несимметрии напряжения в трехфазных сетях, содержащее последовательно соединенные фильтр обратной последовательности, частотно-избирательный усилитель и измеритель, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшения точности измерения, в него введены элемент распознавания нуля, два аналогоцифровых преобразователя, блок управпения записью, два блока памяти, два счетчика адреса записи, два дифференциатора, инвертор, два регистра, два компаратора, счетчик адреса считывания, блок вычисления разности амплитуд, регистратор разности амплитуд, триггер, блок управления считыванием, элемент И, счетчик разности фаз, регистратор разности фаз, генератор опорной частоты и фильтр прямой последовательности, причем выход фильтра обратной последовательности через первый аналого-цифровой преобразователь блок памяти, дифференциатор и регистр соединен с первым входом блока вычисления разности амплитуд, выход которого соединен с регистратором разности амплитуд, выход первого блока памяти соединен со вторым входом первого регистра, первый вход фильтра обратной последове1тельности соединен с входом фильтра прямой по- , cлeдoвaтeльнocтИj выход которого соединен с элементом распознавания нуля и через вторые аналого-цифровой пре- образователь, блок памяти, дифференциатор и регистр соединены со вторым входом вычислителя разности амплитуд, вьЬсод второго блока памяти соединен со вторым входом второго регистра,, выход частотно-избирательного усилителя через элемент распознавания нуля соединен с блоком управления записью, первый и второй выходы которого соединены со вторыми входами пер-

78

вого и второго аналого-цифрового преобразователя, третш выход через счетчик адреса записи, инвертор, компа1затор соединен с nepBfjM входом триггера, четвертый выход блока управления записью через второй счетчик адреса записи и компаратор соединен со вторым входом триггера, выход которого через элемент И, счетчик разности фаз, соединен с регистраторам разности фаз, выход 1енёратора опорной частоты соединен со вторым входом блока управления записью, второй выход генератора соединен с блоком управления считыванием, первый выход которого соединен с третьим входом блока управления записью, второй выход блока управления считыванием соединен со счетчиком адреса считывания, первый выход которого соединен со вторым входом первого компаратора и вторым входом перрого блока памяти, второй

J8

выход счетчика адреса считывания соединен со вторым входом второго компаратора и вторым входом второго блока памяти, третий выход блока управления считыванием соединен со вторым входом элемента И, счетчики адреса записи соединены мезкду собой, а третьими выходами соединены с третьими входами блоков памяти, соответственно,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гитгарц Д.А., Мухин Л,А. Симметрирующие устройства для одкофазньпс электротехническик установок. М., Энергия, 974, с. 119.

2.Галкии В.Д. Измерение несимметрии напряжений в трехфазных сетях, Промьшшенная энергетика, 1977, f 5, с. 2 (прототип).