Способ определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК зсю С 01 К 19/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВУ ВТОРСНОМУ СВ ичаю тем, чт цел ния 31Н.И.Невмержиц.Гринберг, кий, О.Л.Караев, В,В.Собото Цыганок идетельство СССР 29/16, 1974. тельство СССР 29/16, 1973, ЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТЕСКО 11 ЭНЕРГИИсравнения апряжений, о тотр ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧТРЕХфАЗНОИ СЕТИ путемвходного и опорно;о н 801109655 А ью повышения точности и расширеамплитудного диапазона, определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сетв, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети, а затем иэ разности входных и опорных напряжений выделяют симметричные составляющие наении, по величине которых судятчестве электрической энергиифазной сети.109655 1Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, и может быть использовано при построении прецизионных измерителей симметричных составляющих токов, напряжений, измерителей параметров качестваэлектроэнергии, так как параметры качества электроэнергии трехфазной сети 1 отклонениеи колебание напряжения, несимметрия, смещение нейтрали) определяются по симметричным составляющим трехфазного напряжения.Известны способы измерения симметричных составляющих трехфазного напряжения с использованием фильтров симметричных составляющих, заключающиеся в суммировании линейных напряжений, каждое из которых умножено на комплексный коэффициент, осуществляющий масштабное преобразование и сдвиг по фазе этого напряжения 13.Однако Выходнои сигнал фильтровр 25 построенных по этим способам, сущест. венно зависит от частоты исследуемого напряжения, что вносит значительные погрешности в результат измерения.Наиболее близким по технической сущности является способ определения качества электрической энергии трехфазной сети путем сравнения входного и опорного напряжений 1.2335 Недостатками известного способаявляются сравнительно низкая точностьизмерения, обусловленная погрешностями определения максимального показания прибора и фазовой подстройкой 40опорного напряжения по этому показанию, и погрешность от влияния неинформативных параметров на результатизмерения. Последняя погрешностьв основном сказывается при измерении напряжений обратной и нулевойпоследовательностей, так как вреальных электрических сетях напряжение прямой последовательности в10-100 раэ больше, чем напряжениеобратной и нулевой последовательностей. При измерении напряжений обратной и нулевой последовательностей,величина которых меньше 0,01-0,02величины напряжения прямой последовательности, относительная погреш 55ность измерения превьппает 003, чтоограничивает рабочий диапазон измеряемых величин,Целью изобретения является повышение точности и расширение амплитудного диапазона определения симметричных составляющих трехфазных напряжений, а следовательно, и параметров качества электрической энергии.Цель достигается тем, что согласно способу определения параметров качества электрической энергии трехфаэной сети путем сравнения входного и опорного напряжений определяют начальную фазу прямой последовательности напряжений трехфазной сети, формируют опорную трехфазную систему напряжений прямой последовательности, начальная фаза которой равна начальной фазе прямой последовательности напряжений трехфазной сети, а амплитуда равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфаэной сети, а затем из разности входного и опорного напряжений выделяют симметричные составляющие напряжений, по величине которых судят о качестве электрической энергии трехфазной сети.На фиг.представлена блок-схема устройства для реализации способа определения параметров качества электрической энергии трехфазной сети; на фиг. 2 - векторные диаграммы напряжений, поясняющие предлагаемый способ.Устройство для определения параметров качества электрической энергиифиг. 11 содержит управляемый по фазе источник 1 опорного трехфазного напряжения прямой последовательности, блоки 2 - 4 вычитания напряжений, прямые входы которых соединены с входными шинами А,В,С, а вычитающие входы - с источником 1, измерительный преобразователь 5 трехфазного напряжения в симметричные составляющие, входы которого подключены к выходам блоков 2 - 4, а выходы - к регистрирующему устройству 6, измеритель 7 начальной фазы прямой последовательности напряжений трехфазной сети, входы которого подключены к входным шинам А,В,С, а выход - через блок 8 управления источником опорного напряжения к управляющему входу источника 1. В соответствии с последовательностью операций предлагаемого способа сначала в измерителе 7 определяъ ется начальная фаза Ч напряжения1109655 только одной симметричной составляющей, например напряжения обратнойпоследовательности, то модуль коэффициента передачи Кг по напряжениюО 2 во много раз больше К 1 и КоОтносительная погрешность определения напряжения О 2 равнао, - о,кО 1/г 20 2где К - номинальное значение коэффициента Кг;р - мультипликативная погрешО Кность коэффициента Кг =К 11+5 2 грВ реальных трехфазных сетяхО 1 2О 10поэтому, например, при К 1(К =0,02,Ко/К 2 =0,001, коэффициенте несимметрйй Ог /О =0,05, коэффициентесмещения нейтрали О /) =0,05,мультипликативной погрешности у =0,01максимальное значение относгнтельнойпогрешностиц равно З) = 0,411,5 т,е. погрешность равна 417,а при 02 101= 0,02 она превышает 1007 Таким образом, прямоеизмерение преобразователем 5 напря"жения обратной последовательности со 0 провождается значительными погрешностявождается значительными погрешностями и практически незозможно прималых значениях несимметрии.В устройстве, реализующем способ(фиг. 1), на входы измерительногопреобразователя 5 подается разностьнапряжений трехфазной сети и оисточника 1 опорных напряжений, При этомвследствие линейности преобразова 40 теля 1 его выходной параметр равен,о,:к,(о,-и)к,и,+к вгде О - величина опорного напряжения прямой повледователь 45 ности источника 1.Так как начальные фазы напряжений Ч и У равны, то выражение(3)1 опможно записать в видеО:К О -О )е +К О+К ОС , 3150 В 6 х 1 1 10 п гг 00Для рассмотренного примера измерения напряжения обратной последовательности относительная погрешностьопределения напряжения при использовании предлагаемого способа равна поступают на входы измерительного преобразователя 5, который в зависимости от назначения выделяет напри жение прямой, обратной или нулевой последовательностей(могут быть использованы, например, различные фильтры симметричных составляющих). Выходной параметр преобразователя 2 5(напряжение или код )регистрируется устройством 6.Векторные диаграммы напряжений показаны на входах блоков 2 - 4 вычитания(фиг. 2 а) и на входе измерительного преобразователя 5 (фиг. 26 . Значения начальных фаз 11 иотсчитываются от действительной оси произвольно выбранной прямоугольной системы координат (фиг. 2). Начальнь 1 е фазы Ч и Ч (фиг. 2) условно показаны неравными друг дРугу ( это может наблюдаться, например, в процессе регулировки У,Рассмотрим погрешность определения, например, напряжения обратной последовательности, если измерительный преобразователь 5 подключен непосредственно к входным шинам А, В, С,Выходной параметр реального измерительного преобразователя 5 в общем случае есть функция от напряжений прямой обратной и нулевой последова" тельностей. Если преобразователь 5 линейный, то его выходной параметр (например, напряжение)равенО =К О+К О+К ОВЬх 1 1 г 2 О О ф прямой последовательности трехфазной сети, Выходной параметр измерителя 7(например, напряжение или код)поступает в блок 8 управления источником 1. Выходной сигнал блока 8 регулирует начальную фазу Уопорной системы трехфазных напряжений прямой последовательности, которая снимается с выхода источника 1, Амплитуда опорного напряжения постоянна и равна номинальному значению амплитуды напряжения трехфазной сети. Регулировка начальной фазы Ч продолжается до равенства с начальной фазой 1 . Затем разности напряженийА 4 Аоп Ь где К 1, К 2, Кв - комплексные коэффициенты передачи соответственно напряжений прямой О 1, обратной 02 и нулевой Ов последовательностей,Если измерительный првобразователь 5 предназначен для выделения 2 ЕЬХ йф 1 1 1 ОП1+109655 Составитель В,БагановИ.йулла Техред Ж.Кастелевич Корректор М,Максимишине Редак Подписноеомитета СССРоткрытийская наб д.4 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4",е (,-",1 1 Р",2 20 2 акоп Кго О 2 г Погрешность угуменьшается посравнению с)" вследствие уменьшенияпервого слагаемого в формуле(5) . При1 Оуказанных численных соотношениях ипри отклонении напряжения на +103,Заказ б 023/29 Тираж 711ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и13035, Москва, ЖРау т,е. " "ф =О,1, погрешность 11 оп равна у 1=0,051, т.е. погрешность3 и =52, а при 112/01=0,02, она равна112. Погрешность равна 1003 прикоэффициенте несимметрии, равном0,002.Таким образом, предлагаемыйспособ позволяет на порядок расширитьрабочий диапазон и в 3-5 раз ловысить точность измерения параметровкачества электрической энергии.