Устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений

с с с: ."э нс тфьн ОП И Союз СоветскихСоциалистических 788045 Республ ЗОБРЕТЕй АВТОРСКО ВИДЕТЕД Дополнительно вт. свид-в 1)М, Кл.(22) Заявлено 1812.78 (21) 269770 явки М В 29/1 ис нен нем с пр оеди тет(23) Приор ийОпубл Дата о сула веииыи коСССРм изобретоткрытий ите по ле 12,80 ллете икован.К. Шидловский, А.Д В.ф. Буденный 2) Авторыизобретения Музыченко, А.В. Допгннцев,А.П. Трофименко 71) Заявител нсти пектродинамики АН Украинской ССР 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИММГТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЦИХ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ОСНОВ,ОЙ И ВЫСШИХ ГАРМОНИК МНОГОФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ Изобретение от измерительной тех использовано при для измерения пар напряжений многоо пример трехфаэных зациты и управпен новок, например с быстродействуюцих нераторов,носится к электронике и может быть создании устройств аметров качества азных систем, наа также устройст ия многофаэных уст табилиэаторов и возбудителей геизм 1 О прятель Известны устройства для иэмерени симметричных составляюцих прямой и обратной последовательностей высщих гармоник трехфаэных систем напряжении, содержащие исследуемыи источник трехфазного напряжения, частотно-избирательные Фильтры и Фильтры симметричных составляющих, выполненные на активно-реактивных элементах и вольтметр переменноготока 13,И 1.Вследствие неточности и низкого быстродействия такие устройства не наыли примененияНаиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее иэ Фильтра одной из боковой частот, трансформаторного преобразователя числа Фаз, многофазного выпрямителя частотно-избирательного фильтра ивольтметра переменного тока31,11 едостаток этого устройства заключается в невозможности одновре 5 менного измерения симметричных составляюцих основной и высших гаРмониксистемы трехфазных напряжений.Цель изобретения - одновременноеерение симметричных составляющихмои и обратной последовательностейосновной и высших гармоник многофаэнои системы напряжении,Цель достигается тем, что в устройство для измерения симметричных15 составляюцих прямой и обратной последовательностей основнои и высщихгармоник многофазной системы напряжений, содержацее преобразовательчисла Фаэ и многофаэны симметричный2 О модулятор, включенный последовательнос. преобразователем числа фаз, введены источник многофаэных напряженийповьпденной частоты, дополнительныйпреобразователь числа фаз, блок иэ 25 мерения спектра однофазного напряжения и сумматор, причем первые входы сумматора подключены к входнымзажимам, вторые входы сумматорачерез дополнительный преобразова3 О числа Фаз подключены к источникумногофазных напряжений повышеннойчастоты, выход сумматора подключенко входу преобразователя числа фаэ,а выход многофазного симметричногомодулятора подключен к блоку измерения спектра однофазного напряжения,При этом частота й источника многафазного напряжения отвечает условиюЙЪ Й сети (Н + 3),где Е сети - частота основной гармоники напряжения исследуемого источника,И предельное значение порядкового номера измеряемой гармоники исследуемого источника.С целью измерения симметричныхсоставляющих прямой и обратной последовательностей некратных гармоники субгармоник многофазной системынапряжений, источник многофазных напряжений повышенной частоты выполнен 2 Орегулируемым по частоте, причем регулировка выполняется н сторонууменьшения частоты н диапазоне, непревышающем й сети.На фиг. 1 представлена функциональ- Д 5ная схема устройства, на Фиг, 2спектр однофазного напряжения на выходе модулятора,Устройство содержит исследуемыйисточник многофазного напряжения 1,источник многофазного напряжения понышенной частоты 2, дополнительныйпреобразователь числа фаз 3, сумматор4, преобразователь числа Фаэ 5,многофазный симметричный модулятор 6,блок измерения спектра однофаэногонапряжения 7, Конструктивно дополнительный преобразователь числа фаэ исумматор выполнены в одном элементе(трансформаторном преобразователечисла фаз), у которого одна из систем 40многофаэных обмоток выполнена гальванически развязанной.Работа устройства осуществляетсяследующим образом. Многофазная системанапряжений источника повышенной частоты 2 преобразуется дополнительным преобразователем числа Фаэ 3 вмногофазную систему напряжения повышенной частоты с числом Фаэ, равнымчислу Фаз исследуемого источника 1.На сумматоре 4 происходит циклическоесуммирование напряжений исследуемогоисточника с напряжениями источникаповышенной частоты. Преобразонатель. числа фаз 5 преобразует полученнуюсистему напряжений в систему напряженйй с большим количеством фаэ,например трехфазную в двадцатисемиФаэную (чем больше число Фаэ, темвыше точность измерения), Преобразованная суммарная система напряжений яподается на многофазный симметричныймодулятор, например многофазныйвыпрямитель, на выходе которого получается однофазное напряжение, каждаягармоника в котором однозначно 65 соответствует прямой или обратнойпоследовательности определеннойгармоники исследуемого источника,Соответствие между частотой гармоникин секторе однофазного напряжения ичастотой соответствующей гармоникинапряжения исследуемого источника устанавливается по следующей зависимостий, - Е если й, Ъ й, (1)и й - й , если Й,Й;где Г - частота гармоники напряжения исследуемого источникаГ - частота источника повышеннойичастоты;й - частота гармоники в спектреоднофаэного напряжения.Если порядокчередования Фаз исследуемого источника и источника повышенной частоты одинаков, то амплитуды гармоник н спектре повышеннойчастоты пропорциональны амплитудампрямых последовательностей гармоникнапряжений исследуемого источника,а амплитуды гармоник в спектре однофазного напряжения с частотамибольше частоты источника повышеннойчастоты пропорциональны амплитудамобраных последовательностей гармоник напряжения исследуемого источника, Ы случае, если порядок чередования фаз источников не одинаков,амплитуды прямых последовательностейпропорциональны амплитудам гармоник,частоты которых выше частоты источника повышенной частоты, а амплитудыобратных последовательностей пропорциональны гармоникам с частотойниже частоты источника повышеннойчастоты. В качестве примера рассмотрим спектр однофаэного напряженияна ныходе модулятора (Фиг, 2) приналичии в напряжении исследуемогоисточника прямых и обратных последовательностей основной гармоники50 Гц, второй 100 Гц, третьей 150 Гци двадцать седьмой -1350 Гц причастоте многофазного источника повышенной частоты 1500 Гц.При одинаковом чередовании Фаэисследуемого источника и источникаповышенной частоты амплитуды прямыхпоследовательностей гармоник основной, второй, третьей и двадцатьседьмой пропорциональны соответственно амплитудам гармоник в спектреоднофазного напряжения 1450 Гц,1400 Гц, 1350 Гц и 150 Гц, а амплитудыобратнык последовательностей ньзаеукаэанных гармоник пропорциональнысоответственно амплитудам гармоник1550 Гц, 1600 Гц, 1650 Гц и 2850 Гц(спектр изображен сплошными линиями). При неодинаковомчередованииФаэ источников и при наличии тех жегармоник амплйтуды прямых последовательностей основной, второй,третьей и двадцать седьмой гармоникпропорциональны соответственноамплитудам гармоник 1550 Гц,1600 Гц, 788045. 1350 Гц и 150 Гц (спектр изображенпунктирными линиями)Таким образом, на выходе много 5Фазного симметричного модулятораполучаем однофазное напряжение, каждая гармоника которого однозначносоответствует прямой или обратнойпоследовательности соответствующейгармоники исследуемого источника.Однофаэное напряжение подается наблок измерения спектра однофазногонапряжения 7, который производитодновременное измерение симметричныхсоставляющих прямой и обратной последовательностей гармоники напряжения исследуемого источника. Блок 7может быть выполнен, например, в видепараллельно соединенных фильтров, квыходам которых подключены вольтметры, щВ результате проведенных экспериментов и расчетов на ЦВЯ было установлено, что на выходе модулятораприсутствуют гармоники с частотами50 Гц, .100 Гц и (2 йи - 100) Гц, 25(2 йи - 50) Гц, которые обусловленысистемой модуляции, Поэтому, должновыполняться условие Й Ь Е сети(И + 3),В напряжении исследуемого источникамогут присутствовать некратные гармоники и субгармоники, для измеренияих симметричных составляюцих источникмногофазных напряжений повышеннойчастоты выполняется регулируемым почастоте, причем диапазон измерениячастоты источника не превышает йсе . З 5Работа устройства в Этом случаеосуществляется следующим образом.Так как фильтры блока измеренияспектра настроены на,частоты, соответствующие кратным гармоникам напряжения используемого источника прификсированной частоте источника повьзаенной частоты, то при изменениичастоты источника на фй из выражения (1) получим45(К-+ди) Е; ес цЛ и) т;1 п- д 1 и , -И +д),Есин(7 И д 1 И) т.е. гармоники в спектре однофазного напряжения тех же частот, что и при фиксированной частоте источника, при изменении его частоты соответствуют некратным гармоникам напряжения исследуемого источника. Задавая положительные приращения частоте источ55 ника повьхаенной частоты в пределах от 0 до Е ,4, можно измерить все некратные гармоники в диапазоне от й до Е ,где В - максймалвныйсети кфпорядковый номер измеряемой, гармоники я при фиксированной частоте. Еслидавать отрицательные приращения частоте источника в диапазоне от 0 до Е г то иэ выражения (2) следует, чтоможно измерить все субгармоники у и некратные гармоники в диапазонеот ОдойПоэтому, для измерения симметричных составляющих субгармоник и некратных гармоник в диапазоне частотот 0 до й)4 достаточно изменять частоту источника повышенной частотыв сторону уменьшения в диапазоне,не превышаюцем йоши.и,Для случая, когда нужно исследовать спектральный состав напряженияисточника с быстроизменяющимися режимами работы, устройство можетработать совместно с магнитофоном,который позволяет запомнить информацию на практически любом отрезкевремени, а после окончания процессаизмерения блок измерения спектра,подключенный к выходу магнитофона,производит измерение симметричныхсоставляющих гармоник напряженйяисследуемого источника,Эффективность применения устройства заключается в том, что оно позволяет проводить одновременное измерение симметричных составляющихпрямой и обратной последовательностейосновной и высших гармоник, а такженекратных высших гармоник и субгармоник системы многофазных напряжений,что дает возможность производитьпараллельный анализ качества многофазногЬ напряжения.устройство может быть использованодля создания приборов для измеренияпараметров качества напряжений многофаэных систем, например трехфаэных,для создания устройств защиты, контроля и управления в многофазныхустановках. 1, Устройство для измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофаэной системы напряжений, содержацее преобразователь числа фаэ и многофазный симметричный модулятор, включенный последовательно с преобразователем числа фаз, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью одновременного измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей основной и высших гармоник многофазной системы напряжений, введены источник многофаэных напряжений повышенной частоты, дополнительный преобразователь числа Фаэ, блок измерения спектра однофаэного напряжения и сумматор, причем первые входы сумматора подключены к входным зажимам, вторые входы сумматора через дополнительный пре" образователь числа фаэ подключены к источнику многофаэных напряжений повышенной частоты, выход сумматог7 г . 1 кд. ", 7 88045 г,фие.й Составитель В. Дубковедактор Н . Кегля Техред Н.Бабурка ректор М, Вигул 3 Тираж 1019НИИПИ Государственного кпо делам изобретений и035, Москва, И, Раушс 345 ак Подписноитета СССРткрытийая наб, д 4/5Пате нтф , г,Филиал ород, ул, Проектн ра подключен ко входу преобразователя числа фаз, а выход многофазного симметричного модулятора подключен к блоку измерения спектра однофазного напряжения.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью измерения симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей некратных гармоник и субгармоник многофазной системы напряжений, источник многофазных напряжений повышенной частоты выполнен регулируемым по частоте.Источники информации, принятые во внимание при экспертизеФ 1. Дунаев А.А. Анализатор гармо ник и несимметрии в энергосистемах. Труды Рязанского радиотехнического института, Информационно-измерительная техника, Рязань, 1972. 52. Ахмеджанов Р.А. Исследованиеметодов и разработка средств измерения несимметрии и несинусоидальности в системах энергоснабжения электрических железных дорог. Авторевю, канд. ф дис., Омск, 1973. 3. Авторское свидетельство СССРР 473126, кл. С 01 В 29/16,17.04.73 (прототип),