Фильтр симметричных составляющих

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1191 (11) 1 К 29/18 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА втоесному свидетельству о щиты иТруды31-40,альных оми споль ение может быть змерения симмет 57) Изобовано для чных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Устройства релейной запротивоаварийной автоматикиВНИИР, Чебоксары, 1985, с.рис. 4.Темкина Р; В. Измерительны релейной зашиты на интегмикросхемах. - М.: Электроа1985, с. 207-211.(54) ФИЛЬТР СИММЕТРИЧНЬЕ СОСТА составляющих напряжении и токов прямой и обратной последовательностейв трехфазных электрических сетях, вчастности, при построении измерительных органов устройств релейной защиты и противоаварийной автоматикиФильтр симметричных составляющих(СС) содержит блок 1 измерительныхпреобразователей, блок 2 подавлениянулевой последовательности, блок 3преобразования частоты сети в напряжение, фазовращатель 4, содержащийсумматоры 6, 7, 12, перемножители 8,1 О, интеграторы 9, 11, частотныйфильтр 5, включающий сумматоры 13,14, перемножители 15, 17 и интеграторы 16, 18. Фильтр СС не имеет частотной погрешности. 2 з.п. ф-лы,1 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля измерения симметричных составляющих напряжений и токов прямой и обратной последовательностей в трехфазньх электрических сетях, в частности,1 при построении измерительных органонустройств релейной защиты и противоаварийной автоматики. 10Целью изобретения является расширение функциональных возможностейпутем использования фильтра в услови ях изменяющейся частоты входных сиг-налов и при повышенной их несинусоидальности.На чертеже представлена блок-схема фильтра,фильтр содержит блок 1 измерительных преобразователей, выходы которого 20подключены к входам блока 2 подавления нулевой последовательности и блока 3 преобразования частоты сети внапряжение, причем первый и второйвыходы блока 2 подавления нулевой по следонательности подключены соответственно к первым входам фаэовращателя 4 и частотного фильтра 5, второйвход которого соединен с вьйодом фазовращателя 4, при этом выход блока3 преобразования частоты сети в на-пряжение подключен соответственно квторому входу фаэовращателя 4 и третьему входу частотного фильтра 5,фаэовращатель 4 содержит последовательно соединенные первый 6 и третий 7 сумматоры, первый перемножитель 8, первый интегратор 9 и второйперемножитель 10, выход которого соединен с входом второго интегратора11, ныход которого подключен к второму входу сумматора 7, а выход первого интегратора 9 подключен к второмувходу первого сумматора 6 и первомувходу второго сумматора 12, второй 45вход которого соединен с первым входом фазонращателя 4, а выход является выходом фаэовращателя 4Частотный фильтр 5 содержит последовательно соединенные четвертый 13и пятый 14 сумматоры, третий перемножитель .15, третий интегратор 16,четвертый перемножитель 17 и четвертый интегратор 18, выход которого .подключен к второму входу пятого сум.матора 14, перный и второй входы чет 55вертого сумматора являются соответственно первым и вторым входами фильтра 5, третий вход которого соединен с нторыми входами третьего 15 и четвертого 17 перемножителей.11 ринятые структуры фаэовращателя и частотного фильтра обеспечивают легкую подстройку коэффициентов их передаточных функций при наладке устройства, а также позволяют подстраивать значения фазового сдвига 9 Фазовращателя и резонансной частоты Гг полосового частотного фильтра в зависимости от частоты входных сигналов устройства.фильтр работает следующим образом.Входные сигналы (токи 1, или напряжения Ц) блока 1 измерительных преобразователей, подключенного к трехфазной.сети (Фазы А, В и С), преобразуются в трехфазную систему на/пряжений Ц 4, Ц и О, причем общая точка устройства является точкой нулевого потенциала. Напряжения Ц, Ц и О подаются на входы блока 2 подавления симметричной составляющей нулевой последовательности и блока преобразования частоты сети в напряжение. Вьг ходные напряжения Ц" и Ц блока 2подаются на первые входы фазовращателя 4 и частотного фильтра 5, при этоми иЮд и Ц уже не содержат составляющей нулевой последовательности несимметричной в общем случае системы напряжений Ц, Ц и Ц . На выходе блока 3 преобразования частоты в напряжение формируется постоянное напряжениеЦ= К(Егде К - коэффициент преобразованияблока;Г - частота трехфазной сети, подаваемое на дополнительные входы фазовращателя 4 и частотного фильтра 5 и используемое для подстройки фазового сдвигафазовращателя 4 и резонансной частоты Г частотного Фильтра 5 при изменении частоты сети. Смена значения Ц производится автоматически через заданные промежутки времени, например через период входного сигнала; Для повышения надежности работы блока 3 при обрыве фазы и использовании измерительных преобразователей тока, когда исчезает вьг ходное напряжение соответствующего измерительного преобразователя тока, в данном блоке предусматривается предварительное получение сигнала Ц14688 где ад (Р) и 11) (р) - операторные ц"изображения выходных напряжений блока подавления нулевой последовательности.Заменяя в соотношениях (3) н (4)параметр р на 2 Г, получа)от выражения для фазового сдвига Ч фазовращателя 4 и резонансной частоты Г па О ласового частотного фильтра 5 ч) = -2 ахссс) = 1/(2 ц "а) где ы = 2 о Г - круговая частота.Подставляя в (6) и (7) выражения 20 для постоянных времени С, и с , сучетом (1) и (2) имеют К = К (0,1 Б) Р 2 г К 0 С Ч = -2 агсд Я "Р +Р , Р + гь Р 0,1 К 30(4) 35 50Передаточная функция (4) справедлива для каждого из входов частотного фильтра. С учетом выражения (3) и (4) операторное изображение выходного сигнала фильтра симметричных составляющих принимает вид из совокупности сигналов Б, Б и Б, частота которого измеряется в блоке 3 й/Б. В качестве П может быть взято, например, значение П = Пд - ПАналоговые перемножители в фазовращателе 4 и фильтре 5 выполняют функции потенциометров с регулируемым напряжением Б коэффициента передачи. Изменение последнего происходит пропорционально сигналу, подаваемому на вход х перемножителя. Выход пере- множителя подключается к резистору К , входящему в состав интегратора и подключенному к инвертирующему. входу операционного усилителя интегратора, Такая структура эквивалентна включению на входе интегратора резистора с эквивалентным сопротивлением Учитывая, сказанное, можно записатьследующие выражения для передаточныхфункций фазовращателяпо первомувходу и частотного фильтра 1 . г фЪ РФз+1 р+ 2 р где з =К,С и Т =К С - эквивалентг а 2ные постоянные времени интеграторов фазовращателя и частотного фильтра соответственно,К и К -эквивалентные сопротивления2по входам указанных интеграторов;Ы, 1 и у - весовые коэффициенты сумматоров по соответствующим входам;С и С - емкости входящие в указанные 1Финтеграторы.(р) (Р)П (Р)М (Р (Р)(5) где Ки К- сопротивленпя резисторов .зключаемых между выходом перем" нажителя и инвертиру.ющим входом операционного усилителя, интегратора, Фазавращателя и частотного Фильтра соответственно.Из (8) и (9) следует, что фазовый сдвиг Фазовращателя не зависит атчастоты трехфазной сети (при неспнусоидальном режме - от частоть) основ.най гармоники), а резонансная частотаполосового частотного фильтра прямопропорциональна частоте трехфазнайсети. Поскольку при номинальной частоте сети фильтр симметричных составляющих, например фильтр обратной последовательности, настраивают так,чтобы при симметрии в трехфазнай се-.ти выходное напряжение Фильтра (напряжение неоаланса 11 ) была равнанулю, то, как эта следует из (5)1411688 Составлте,ь ц, ИихяпевРедактор О., 10 ркаветдкая Техред Л,0 л.лй.,тык Корректор Э, Лончакова Заказ 3650/41 Тираж 7/2 Подписное 11116.П 1 Росу т-ярстве шага:.:Оььтетя СССР гО делам изобретений:.:. Открь"тий1 13035 11 асква. Н, Раушска 1 наб, д, 4 5 Производственно-полиграфическое пре-,прлятке, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 гай частоте Х, которой соответствуетнапряжение Б, не выхадяпее за пределы допустимого для примененногоперемножктеля. Аналогична заключаютчто казффициент передачи Фильтра аб-.Ратнай ПОСЛЕДОВЯТЕтЬНОСТИ ДЛЯ СОСТЯВ"ляюЩРк Обватнай поспедаеателье 1 астла Г Т ЯР П С ЯЕЬ З,ЕНт; ПРК К ЗМЕН ЕНИН гЛЯстаты сети, Таким образам, прецлагаемый Фильтр симглетрлчных составляюпих не имеет частотной погре 1 остл,Формула изобретения3,ФИЛЬТР С:ЛЛМЕтрЛттНЫХ СОСТЯВЛЯЮ1 т Т.:Г,СОДЕРЖЯпй ЧЯСОТНЫй фитттТт,Фазавращатель, блок зметительньхпреобразователей тока, подключенныйк трехфязнок с тла т л и ч я о -" 2;,щ к й с я тем: чта, с.:,елью ргсп 51 Р РНАЯ ФУНКЦКОНЯЛЬ 11 ЫХ В ОЗ ОЖНО СТРт 1; В,;ега ввецены блок подавления скммет; ричной составляющей нупевой последо, вательности и блок преобразования 25частать сети в напряженке, я Фазовра щатель и частотный фильтр снабженыдополнительным входомпричем Входь:1блока изьеритРТььь(х пвеабваВОН ЯтелеиТОКа ЯВЛЯЮТСЯ ВХОДа 1 И УСТРОйСТВЯВЫХОДЫ бЛОКЯ КЗМЕКТЕЛЬНЬХ ПтаобГЯ ЗО"вателей тока саеднею с входами блока преобразования частоты в напряжение, и входами блока подавления с;ьт-.МЕТРИтной СОСТЯВЛЯЮЩЕй НУГЕВай ПОСЛЕ,довательнастк, первьпй выход которогосоединен гс первым вхацом частотногофильтра, второй Вьгхад бяака поцавлентляСИММЕтРИЧНОй СаСтаВ 1 ЯЮЩЕй НУЛЕВай По следовательности саедиен с первымвходом Фазоврящатсля, вг;ад катарогасоеотле 1 с тгарьь зтгада . ЯстатнатОФКЛттр: В.ХОт блатЯ ттЕабт" я;ОвяПЛНЧаСТОТЬ В НЯПРЯЖЕНПЕ СОЕД.тНЕП С УаПОЛНИТЕЛЬНЬИ ВХОЦО.Л ФЯЗОВпататьттчастотного Фильтра., Вьхад которОГОявл 5 етс 51 ВыхОдОм устра 1 лства,2. Фильтр пап, 1, О тли ч аЮ щ К К С я ТРМ ЧТО фа"-О-В:ПЯТЕЛЬ содержит первый, второй и третийсумматоры, первый и второй интеграторы, первый и второй перемножители,причем первый вход фазовращателя соединен с первыми входами первого ивторого сумматоров, выход первогосумматора соединен с первым входомтретьего сумматора, выход которогосоединен с первым входом первого перемножителя, выход последнего соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго сумматоров ипервым входом второго перемножителя,зыхад которого соединен с входомвторого интегратора, выход которогосоединен с вторым входом третьегосумматора дополнительный вход фазовращателя соединен с вторыми входамипервого к второго перемножитепей,выхац второго сумматора является выходом Фазовращателя. 3, Фильтр па и. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что частотный Фильтр содержит четвертый и пятый сумматоры, третий и четвертый интеграторы третий и четвертый перемно ЛТР 1 Л, ПРИЧЕМ ПЕРВЫЙ И ВтОРОй ВХОДЫ чястстнага Фильтра соединены соответственна с первым и вторым входами четвертого сумматора, вьгход которого соединен с первым входом пятого сумматора, выход последнего соединен с гервым входом третьего перемножителя, выход которого соединен с входом третьего интегратора, выход последнего соединен с третьим входои четвертого сумматора и первым входом четвертого, перемнажителя, выход которого соедине.: с Входам четвертого интегратора ВЬхадт, ПОСЛЕДНЕГО СОЕДИНЕН С ВТОРЫМ Вхадст ПятаГО СУММатора., ДОПОЛИЛТЕЛЬНЬт 1 ВХОД ЧаетатНОГО фИЛЬтра СОЕДИНЕН с вторыми Входами третьего и четвертого перемножителей, выход третьего интегратора является выходом частотн:га Фильтра.