Измеритель симметричных составляющих напряжений в трехфазной промышленной сети Советский патент 1981 года по МПК G01R29/04 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРЕХФАЗНОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ СЕТИ

Изобретение относится к электротехнике и электроизмерениям и может быть использовано для выделения напр жений прямой, обратной и нулевой по следовательностей в трехфазной сети например, для расчета несимметричных режимов, определения коэффициентов несимметрии и неуравновешенности напряжений. Известен измеритель симметричных составляющих напряжений в трехфазной сети, содержащий последовательно соединенные частотно-избирательный фильтр и вольтметр переменного тока а также трансформаторный преобразователь , двухполупериодный вьтрями- тель, конденсатор и фильтр боковой, частоты l 1. Недостаток этого устройства - огр ниченная точность измерения. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее Масштаб ный преобразователь, входы которого соединены с шинами фазньЬ напряжений, а выходы подключены к входам коммутатора, вход управления которого соединен с одним из выходов блока управления, выход коммутатора соединен с первым входом блока управления непосредственно, а с входом формирователя импульсов через фильтр нижних частот, управляемый фазовращатель и регистратор С « Недостаток этого измерителя - низкая точность работы. Цель изобретения - повышение точкости. С этой целью в измеритель симметричных составляющих напряжений в трехфазной промьшленной сети, содержащий масштабный преобразователь, входы которого соединены с шинами фазных напряжений, а выходы подключены к входам первого коммутатора, вход управления которого соединен с одним из выходов блока управления, выход первого коммутатора соединенс первым входом блока управления непосредственно, а с входом формирователя импу льсов через фильтр нижних частот, уп равляемый фазовращатель и регистратор, вход управления которого соединен со вторым выходом блока управления, введены второй коммутатор, включенный между выходами формирователя импульсов и входом управляемого фазовращателя, фазосдвигатель, два умножителя частоты, два интегратора, два элемента памяти и амплитудный ко паратор, один выход которого соедине с входом управления управляемого фаз вращателя, а второй - с одним входом регистратора, два других входа которого соединены с выходами элементов памяти, первые входы которых подключены к третьему выходу блока управления, причем второй вход одного элемента памяти подключен к одному ВЫХОДУ управляемого фазовращателянепосредственно, а второй вход второ го элемента памяти соединен со вторым выходом управляемого фазовращателя через последовательно включенные интегратор и первый умножитель частоты, вход амплитудного компаратора подключен через последовательно соединенные второй интегратор второй умножитель частоты и фазосдвигатель ко второму выходу управляемого фазовращателя, вторые входы первого и второго умножителей частоты подключены к первому входу блока управления, а вторые входы интеграторов подключены к четвертому выходу блока управления,второй вход которог соединен с одним из выходов формирователя импульсов. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство состоит из масштабного преобразователя 1, компараторов 2 и 3, низкочастотного избирательного фильтра 4, формирователя 5 импуль сов , фазовращателя 6 управляемого, умножителей 7.и 8 частоты, фазосдвигателя 9, интеграторов 10 и 11, элементов 12 и 13 памяти, амплитудного компаратора 14, блока 15 управления и регистратора 16. Устройство работает следующим образом. Трехфазное напряжение промышленно сети через масштабный преобразовател 1 поступает на коммутатор 2, который под воздействием блока I5 управления коммутирует последовательно во време ни фазы А, В и С. Выходной сигнал коммутатора 2, соответствующий выбранной фазе,поступает на низкочастотный избирательный фильтр 4, который служит для выделения первой гармоники периодического сигнала . Выделенное синусоидальное напряжение с частотой первой гармоники поступает на формирователь 5, который служит для создания сетки опорных частот , кратных частоте первой гармоники, причем количество частот формирователя, их номера соответствуют требуемому количеству и номерам гармоник, выделяемых из напряжения сети. Сигналь опорных частот поступают на коммутатор 3, который под воздействием блока 15 управления выбирает требуемый Яомер гармоники (опорной частоты ), которая затем поступает ца фазовращатель 6. В исходном состоянии угол сдвига фазы фазовращателя 6 равен нулю. Выходной сигна л фазовращателя 6 поступает на умножитель 7 и через фазосдвигатель 9, обеспечивающий сдвиг фазы на 90, на умножитель 8. Умножитель 7 и интегратор 10 входят в состав формирователя синусной составляющей k7OЙ гармоники входного соответствующего напряжения, а умножитель 8 и интегратор 11 - в состав формирователя косинусной составляющей . На входы умножителей 7 и 8 подается также напряжение выбранной фазы UCt). Выходной сигнал умножителя 7 интегрируется интегратором 10 в течение времени, равного периоду первой гармоники входного напряжения. Время интегрирования определяется блоком 15 управления, куда поступает входное напряжение. После окончания времени интегрирования выходной сигнал интегратора 10 равен синусной ортогональной сос-твляющей гармоники Af, анализируемой в данном цикле. т.е. %«m;v- r « где Т - период входного напряжения. Выходной сигнал интегратора 10 по команде от блока 15 управления записьюается в аналоговом элементе 12 памяти; одновременно с этим значение фазового сдвига, установленное на фазовращателе 6 в этот момент, записывается по команде от блока 15 уп,равления в элемент 13 памяти. 5 . Работа умножителя 8 и интегратора И происходит аналогично. При том выходной сигнал интегратора 11 равен косинусной ортогональной составляюще гармоники Вц, анализируемой в данном цикле , т.е т piCt) coBK« tdt Il о Выходной сигнал интегратора I1 посту пает на амплитудный компаратор 14. В том случае, если косинусная ортогональная составляющая Bj равна ну .лю, значение амплитуды С| анализируе мой гармоники равно синусной ортогональной составляющей А. Это возможно только в случае, есл начальный фазовый сдвиг k-ой гармони ки равен нулю. Для получения нулевого фазового сдвига Р служит фазовращатель 6. В случае, если , амплитудный компаратор 14 управляет фазовращателем 6 до тех пор, пока косинусная ортогона льная составляющая Bj не станет мини мальной. При этом в фазовращателе 6 окажется установленным значение фазового сдвига равное начальному сдви гу фазы k-ой анализируемой гармоники Ввиду того, что интеграторы 10 и I1 работают циклически (время интегрирования равно периоду исследуемого сигнала), значение сдвига фазы фазовращателя изменяется дискретно, поэтому в общем случае величина В косинусной ортогональной составляющей может быть не равной нулю, но близкой к нулевому значению. Амплитудный компаратор 14 фиксирует Момент кмнимума косинусной ортогональнойсоставляющей и выдает сигнал на запись амплитудного значения и начального фазового сдвига анализируемой гармоники. При этом сигналы с выхода зле111ента 12 памяти, равные амплитуде гармоники, и с выхода фазо вращателя 6, равные начальному фазорому сдвигу, регистрируются регистра тором 16. Блок 15 управления в это время выдает регистратору номер гармоники и к какой фазе промышленной сети относится данная анализируемая гармоника. Блок 15 управления определяет алгоритм работы всех узлов устройства, а именно: определяет порядок коммута ции фазных напряжений сети, выдавая соответствующие управляющие сигналы на коммутатор 2; управляет последовательным выбором опорных частот, 9 соответствующих анал 1зируемому номеру гармоники, с помощью коммутатора 3; определяет период напряжения выбранной сети и задает время интегрирогвания интеграторам 10 и И, равное этому периоду; управляет элементами 12 и 13 памяти, записывая в них после окончания каждого цикла интегрирования текущего значения модуля синусной составляющей гармоники и сдвига фазы, установленного в фазовращателе 6; вьвдает регистратору 16 текущее значение номера анализируемой гармоники и порядок коммута1ши фазы промышленной сети (А, В или С), подключенной к устройству. Работа всего устройства синхронизируется с частотой исследуемого напряжения. Для этого на блок 15 управления с формирователя 5 частоты поступает синхронизирующий сигнал самой высокой опорной частоты, который синхронизирует работу устройства управления . Формула изобретения Измеритель симметричных составляющих напряжений в трехфазной промьппленной сети, содержащий масщтабный преобразователь, входы которого соединены сШинами фазных напряжений, а выходы подключены к входам первого коммутатора, вход управления которого соединен с одним из выходов блока управления, выход первого коммутатора соединен с первым входом блока управления непосредственно, а с входом формирователя импульсов через фильтр нижних частот, управляемый фазовращатель и регистратор, вход управления которого соединен со вторым выходом блока управления, отлич, ающий. ся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй коммутатор, включенный между выходами формирователя импульсов и входом управляемого фазовращателя, фазосдвигатель, два умножителя частоты, два интегратора, два элемента памяти и амплитудный компаратор, один выход которого соединен с входом управления управляемого фазовращателя, а второй - с одним ходом регистратора, два других вхоа которого соединены с выходами элеентов памяти, первые входы которых одключены к третьему выходу блока правления, причем второй вход одноо элемента памяти подключен к одно