Измеритель показателей качества электроэнергии Советский патент 1982 года по МПК G01R29/16 

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть использовано для измерения показателей кач ства электроэнергии. Известно устройство для измерения несимметрии напряжений, содержащее фильтры симметричных составляющих fl Недостатками этих устройств являются низкая точность при отклонении напряжения сети, температуры окружаю щей среды, отклонения R и S элементо фильтров от расчетных значений, огра ниченные функциональные возможности. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее аналоговый ключ, фильтр симметричных составляющих обратной последовательности, выход которого соединен с входом первого фильтра симметричных составляющих прямой последовательности, полосовой частотный фильтр, вых которого соединен с первым входом частотного корректора, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, измерительный прибор 2J. Недостатком устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как измеряются только напряжение прямой, обратной последователь- ности и отклонение частоты напряжения сети.и не определяется коэффициент несинусоидальности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель показателей качества электроэнергии, содержащий фильтры симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей, полосс вой частотный фильтр, частотный корректор, измерительный прибор, аналоговый ключ, блок управления, причем выход фильтра симметричных составляющих обратной последовательности соединен с входом фильтра симметричных состав3 , 97 ляющих прямой последовательности, выход полосового частотного фильтра соединен с первым входом частотного корректора, выход которого соединен с измерительным прибором, выходы блока управления соединены с управляющими входами аналогового ключа и частот ного корректора, введены последовательно соединенные фильтр симметричных составляющих и второй фильтр симметричных составляющих прямой последовательности, причем вход и выход фильтра симметричных составляющих об ратной последовательности и выход первого фильтра симметричных составляющих прямой последовательности соединены с тремя входами аналогового ключа соответственно, выход которого соединен с входом фильтра симметричных составляющих, выход которого соединен с входом полосового частотного фильтра, а выход второго фильтра симметричных составляющих прямой последовательности соединен с вторым входом частотного корректора На чертеже приведена структурная схема измерителя. . Измеритель показателей качества электроэнергии содержит фильтр 1 сим- метричных составляющих обратной после довательности, фильтр 2 симметричных составляющих прямой последовательности, фильтр-3 симметричных составляющих, фильтр k симметричных составляющих прямой последовательности, частотный корректор 5, измерительный прибор 6, аналоговый ключ 7, полосово фильтр 8, блок 9 управления. Блок управления содержит счетчик и логические схемы. Переход от одного состояния блока управления к другому приводит к изменению состояния счетчика и появления управляющих сигналов на соответствующих данному со стоянию выходах логических схем. Эти сигналы управляют работой аналогового ключа 7 и частотного корректора 5. В измерителе использованы фильтры симметричных составляющих с большим вход ным и малым выходным сопротивлением, например фильтры, разделенные повторителями. Трехфазные напряжения посту пают к первым, вторым и третьим вхо-. дам аналогового ключа 7 и в зависимости от измеряемого показателя подклю чается на вход фильтра 3 симметричных составляющих. Аналоговый ключ 7 изме4няет также последовательность подключ чения фаз к фильтру 3 симметричных составляющих, следовательно, в эависимости от состояния аналогового ключа 7 фильтр 3 симметричных составляю щих является фильтром симметричных составляющих прямой или обратной последовательности. Измеритель .работает следующим образом, При измерении коэффициента несимметрии напряжение Оцт, на входе йзмерителвного прибора 6 равно (фильтр 3 является фильтром обратной последовательности) Чг Фсс1 АкЧссг и4ф с (f -bjJ-) ,Oi)K дк Кк4ф Pt лк 2. где k,, Ач соответственно коэффициенты передачи фильтров симметричных составляющих 1 и 3, аналогового ключа , полосового частотного фильтра 8, частотного ;Кор зектора 5; УЛ. и.. - соответственно нас -f пряжение сети, составляющие прямой и обратной последовательности напряжения сети; (J/ , . коэффициенты передачи на Пряжения прямой последовательности фильтров 1 и 3; - коэффициенты передачи напряжения обратной последовательности фильтров 1 и 3, J , fb,5ip «,oti . При измерении напряжения прямой последовательности напряжение Йц на входе измерительного прибора 6 равно (фильтр 3 является фильтром прямой последовательности, для которого ъ ;t Ь /ь « 1) JVM rj АК КфссЧ И4ф 4К Ц; (а.гЦ Р|Ог)К А,сК„4фК4к, Ctol,,U,ICAKl M4d 4ll , измерении отклонения частоты напряжение и„-,,на выходе измерительного прибора равно (фильтр 3 является фильтром прямой последовательности) г - и .j/ v v v v i иг Фссп фсса Ак;Фссг ча Ук г((,Р,(|1,:)Кд(Кц4ф К са о О /i /i. /i li К A К -и -Adi v Чi . Vf4(P лг 1 ДА. / % I А Mj х . л КИАС} АК. где Af - отклонение частоты напряжения сети. При измерении коэффициента несину соидальности, определяемого напряжением высших гармоник, действующее значение напряжения ии4-на выходе из мерительного прибора 6 равно (фильтр 3 является фильтром обратной после довательности) I . . фССИ фССИ ( 4cc4i C.-VA. . .i. (4 где обозначения с индексом 1. являютс коэффициентами передачи и напряжения ми для i-и гармоники; о4л - соответственно коэффициент передачи второго фильтра симметричных составляющих прямой последовательности для i-й гармоники и коэффициенты передачи этого фильтра для напряжения прямой 0 и обрат ной Uj последовательности i-и гармоники. 5) 1 где комплексно сопряженное напряжение для U 4- Напряжение малой и обратной последовательности первой гармоники на входе измерительного прибора 6 отсут ствует , так как коэффициенты передачи о(, , fb. , cxf3/f Ф льтров 1-1 для первой гармоники т.е. последовательное соединение фильтров симметричных составляющих прямой и обратной последовательности препятствует прохождению напряжения первой гармоники, на выходе такого последовательного соединения выделяется напряжение суммы высших гармоник. Частотный корректор 5 необходим для получения равномерной амплитудночастотной характеристики измерителя. Точки над коэффициентами и напряжениями показывают, что рассматривают ся комплексные величины коэффициенты и напряжения без точек - модули этих величин. При наличии неидентичности отдельных звеньев фильтров симметричных составляющих суммарная погрешность измерения отклонения частоты и коэффициента несинусоидальности зависит от последовательности соединения этих фильтров. Особенностью структурной схемы предлагаемого измерителя 73 .6 является наименьшая погрешность от неидентичности звеньев при измерении этих показателей, котора достигается структурным методом - наличием определенных связей между блоками. Устройство позволяет выделять напряжение суммы высших гармоник из трехфазного напряжения и использует блоки измерителя, необходимые для измерения других показателей. Традиционный подход к выделению напряжения высших гармоник с помощью фильтров верхних частот приводит к использованию трех сложных фильтров верхний частот высокого (10-15) порядка с идентичными амплитудно-частотными характеристиками. Для структурной схемы измерителя коэффициента несинусоидальности на основе фильтров симметричных составляющих нет высоких требований к идентичности звеньев фильтров симметричных составляющих. Снижение требований к идентичности звеньев фильтров симметричных составляющих позволяет изготавливать точные измерители показателей качества электроэнергии с малыми затратами труда с использованием недорогих элементов. Экономическая эффективность заключается в повышении производитель ности труда при изготовлении точных и простых измерителей показателей качества электроэнергии и снижении их стоимости. Одни и те же блоки используются при измерении различных показателей качества электроэнергии, что снижает стоимость измерителей показа-; телей качества электроэнергии. Формула изобретения Измеритель показателей качества электроэнергии, содержащий фильтры симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей, полосовой частотный фильтр, частотный корректор, измерительный прибор, аналоловый ключ, блок управления, причем выход фильтра симметричных составляющих обратной последовательности соединен с входом фильтра симметричных составляющих прямой последовательности, выход полосового частотного фильтра соединен с первым входом частотного корректора, выход которого соединен с измерительным прибором.

выходы блока управления соединены с управляющими входами аналогового ключа и частотного корректора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в него введены последовательно соединенные фильтр симметричных составляющих и второй фильтр симметричных составляющих прямой последовательности, причем вход и выход фильтра симметричных составляющих обратной последовательности и выход первого фильтра симметричных составляющих прямой последовательности соединены с тремя входами аналогового ключа соответственно, выход которого соединен с входом фильтра симметричных составляющих, выход которого соединен с входом полосового .частотного фильтра, а выход второго фильтра симметричных составляющих прямой последовательноети соединен с вторым входом частотного корректора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 517860, кл. G 01 R 29/16, 197.

2.Авторское свидетельство СССР № 752196, кл. G 01 R 29/16, 1978 (пЕрототип).