Устройство для фильтрации симметричных составляющих электрических величин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1829 51)5 ЗОБРЕТЕН ПИС ВИДЕТЕЛ Ь СТВ ТОРС КО л. М 32 кий политехнический рджоникидзе с 88.8)идетель02 3 3/2идетель601 й тво СССР, 03.03.80, .тво СССР29/16, опуб ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН(57) Изобретение относится к электроизмерениям и электротехнике и может быть использовано в качестве входных цепей защиты, реагирующих на симметричные составляющие прямой или обратной последовательностии. Цель изобретения - повышение быстродействия, упрощение настройки и снижение погрешности - достигается введением третьей фазосдвигающей цепи 2 из последовательно со1674014 резистора 10 соединен с общей точкой соединения первого резистора и первого конденсатора 4, а общая точка соединения второго резистора 8 и второго кон денсатора 9 соединена с общей шинойустройства. 2 ил,Изобретение относится к области электроизмерений и электротехники, а именно к релейной защите электроэнергетических 15 систем, и может быть использовано в качестве входных цепей защит, реагирующих на симметричные составляющие обратной (прямой) последовательности. 20Целью изобретения является повышение быстродействия, упрощение настройки,снижение погрешности устройства,На фиг,1 приведена принципиальнаясхема устройства; на фиг.2 - векторные 25, диаграммы, соответствующие подаче навход фильтра системы напряжений соответственно прямой (а) и обратной (б) последовательностии.Устройство состоит из первого и второго фазоповоротных звеньев 1,2, которые всвою очередь состоят из резисторов и конденсаторов 3, 4-бделителя 7 напряжения,состоящего из резистора 8 и конденсатора9, резисторов 10-12, включенных на входе 35операционного усилителя 13 (ОУ) и в цепиего обратной связи.Н а диа гра м мах (фи г,2 а,б) принятыобозначения в соответствии с обозначением элемента на принципиальной схеме 40(фиг 1), Напряжения Ос 1, Ос 2, Оиз соответствуют напряжениям на конденсаторах С 1,С 2 и резисторе ЯЗ и отсчитываются относительно зажимов, В,С,А соответственно.Напряжения ОВ 4, Овц отсчитываются атносительно общей точки, образованной средней точкой делителя напряжения ЙЗ-СЗ.Напряжения ОВ 4 и Ояб показаны с учетомпреобразования напряжений Ос 1 о и Ос 2 о спомощью ОУ, включенйого по схеме инвертирующего сумматора и при этом справедливы соотношения ОВ 4 = -ОС 10 Яб/Я 4, Ойз =-Ос 2 о Яб/Я 5, но для удобства вектора Ом.Окб показаны совпадающими по направлению с Ос 10 и Ос 2 О соответственно. 55Для настр выполнение у вектора ОН 4 и положно напр единенных пятого резистора 5 и третьего конденсатора 6,.включенных между третьим и первым входами устройства, средняя точка соединения которых подключена к второму выводу четвертого резистора 11, второй вывод третьего йки фильтра необходим ловия) Ои) =1 Овб),а такжОВ 5 должны быть противалены,формирование выходного алгоритма напряжения Овых осуществляется поалгоритмуОвых =ОАВ ф К 1 - ОСд ф Ц+з+ Овс фК 2 - Осд фКзгде К 1, К 2, Кз имеют смысл вещественных коэффициентов, определяемых выраже- ниями Углы р 1,рцэр, могут быть заданы с помощью выбора параметров ЯС-цепей Я 1- С 1, Я 2-С 2, ЙЗ-СЗ соответственно.Оптимальными углами настройки являются углы у 1 = 30 и а = -ЗОО, а также р 1=120 и щ =+ 60 О. Задавшись, например, значениями р 1 иа, можно определить щ и К 2, а затем определить параметры Я 1, Я 2, ЯЗ, Я 4, Я 5 при заданных С 1, С 2, СЗ.При подаче на вход устройства системы напряжений прямой последовательности (фиг.2 а) составляющие ОВ 4 и ОВ 5 равны по модулю и противоположно направлены, что и обеспечивает нулевой выходной сигнал, При изменении частоты, например ее снижении, происходит изменение положения векторов Оя 1 и Оя 5, которые также практически остаются равными по модулю и смещаются в одном направлении (против часовой стрелки) на одинаковый угол. Вектора 084 и Оя 5 отсчитываются относительно общей точки, которая образуется путем соединения средней точки делителя напряжения ЯЗ-СЗ и общей точки источников питания ОУ, При изменении частоты положение точки 1 изменяется (в данном случае при снижении частоты) происходит перемещение в точку 2. Новое положение векторов показано пунктиром. НапряженияОс 1, Ос 2, Овз, Ов 4, Ов 5 могут быть представлены в виде Р сдЦ, =1 з 1)еда3 -г ь 3ч и) У, д = - а г с С д ЯЯи + д сд ),У а: . СУ Р С 2( Д),У д = о/2-а сну В С(о)Ьй),10 где р 1 в,дКо,язв - углы поворота цепей В 1-С 1, В 2 - С 2, ВЗ - СЗ при изменении частоты сети на величину Ьв .В этом случае напряжение на выходе уст ройства будет практически равно нулю и это позволяет отнестего к частотно-компенсированным с коэффициентом у, характеризующим стабильность характеристик при изменении частоты сети, равным нулю. 20При подаче на вход напряжения обратной последовательности (фиг,2 б) вектора ОВ 4 и Ов 5 совпадают по направлению, что в конечном итоге дает на выходе сигнал не равный нулю. 25Первоначальная точка 1 может быть выбрана на дуге полуокружности С - 1. - 2-А. Выбор точки 1 определяется как стремлением достичь показателя 3 г = О, так и получения минимальной инерционности З 0 фильтра. Вследствие того, что фазоповоротные звенья В 1 - С 1, В 2 - С 2, являются инерционными, то желательно углы р 1 и а устанавливать как можно меньшими для уменьшения инерционности, Звено ВЗ-СЗ является инерционно-дифференцирующим и поэтому для снижения его инерционности необходимо иметь угол рз как можно ближе к к/2. Поэтому наиболее оптимальной областью нахождения точки 1 является дуга 40 1 - 2-А, а углы р 1 и р 2 должны быть меньше 2 г% Выполнениеданнцхусловий позволяет построить фильтр напояжения Обратной послеровательности с временем затухания переходных процессов не более четверти пЕриода,Б устройстве отсутствует необходимость выравнивания коэффициентов усиления по обоим входам ОУ.Формула изобретения Устройство для фильтрации симметричных составляющих электрических величин, содержашее первый резистор, соединенный своим первым выводом с первым выводом первого конденсатора, второй вывод которого соединен с первым входом устройства, а второй вывод первого резистора соединен с вторым входом устройства, к которому вторым своим выводом подключен второй резистор, первый вывод которого соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с третьим входом устройства, а также операционный усилитель, инвертирую-щий вход которого соединен с общей точкой соединения первых выводов третьего и четвертого резисторов, неинвертирующий с обшей шиной, а выход является выходом устройства, о тл иа ю щ е е с я тем, что, с цельо повышения быстродействия, упрощения настройки и снижения погрешности, дополнительно введены пятый резистор и третий конденсатор, соединенные первыми своими выводами с вторым выводом третьего резистора, второй вывод четвертого резистора соединен с общей точкой первого резистора и первого конденсатора, а общая точка второго резистора и второго конденсатора соединена с общей шиной,1674014 Составитель В,Куча Техред М,Моргентал едактор О.Спесивых Корректор С,Че роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 10 аказ 2917 Тираж 397 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5