Измеритель симметричных составляющих

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СеветскикСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 К 2916 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий. 3 088. 8) Дата опубликования описавия 07. 02. 83ф бар.,й .;.-:., С э 1"е 5 фффно В.В. Брайко, Е. Н. Коцюба, И.П. Грини Ю.Ф.Тесик 72) Авторы изобретенияинской ССР 71) Заявитель ститут электродинамики АН Ук(54) ИТЕЛЬ С РИЧНЬИ СО Х наперва- З 0 ляющи Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения напряжений и токов прямой и обратной последовательностей трехфазной электрической .сети.Известно устройство для выделения симметричных составляющих. прямой и обратной последовательностей трехфазной сети, которое состоит из активно-индуктивных плеч, подклЮченных непосредственно к фазам сети 1.Недостатком указанного устройства является погрешность, обусловленная высшими гармониками сети.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения симметричных составляющих трехфаэной электрической сети, которое состоит из двух каналов, содержащих последовательно соединенные трансформаторы, фильтры симметричных составляющих, селективные преобразователи, включающие избирательный усилитель, выпрямитель и сумматор, а также переключателя, делителя и преобразователей частоты в напряжение 2,Недостатком этого устройства является низкая точность преобразо ния основной. гармоннки симметричнойсоставляющей в постоянное напряжение, что определяется температурной и временной нестабильностью элементов избирательных усилителей. Поэтому селективный преобразовательсодержит основной преобразовательный тракт, тракт тсоррекции, преры О ватель, масштабный преобразовательи формирователь импульсов. Работаселективного преобразователя основана на синфаэности измеряемого иопорного сигналов, что имеет местопри отсутствии сдвига фаз в преобразователе, который запитан от тогоже источника сигнала, который питает и формирователь импульсов.Однако угол сдвига фаз симметричной составляющей напряжения на выходе фильтра симметричных составляющих изменяется в широких пределах(от 0 до 360 ф ), а выходной .сигналфильтра симметричных составляющихявляется полигармоническим, причемуровни высших гармоник часто превышают уровни симметричных составляющих. Все это приводит к тому, чтовход тракта сравнения сигналывых гармоник симметричных составх с выхода фильтра симметрич-, 995023ныХ составляющих н опорнов напряже-ние с выхода масштабного преобразователя поступают сдвинутые нв наЦчто необходимо для обеспечения работы селектинного преобразователяв нормальном режиме, а на любой 5другой угол от-Ж до+В).Компенсация фазового сдвига сравниваемых н тракте сравнения сигналов отсутствует, что приводит к появлению напряжения, которое усилинается полосовым усилителем тракта.сравнения, выпрямляется синхроннымдетектором, и через фильтр нижнихчастот подводится к сумматору, врезультате чего нарушается режим 15стабилизации всего устройства. Приэтом селективный преобразовательперестает функционировать или работает с большой погрешностью,Целью изобретения является повы,шение точности,Поставленная цель достигаетсятем, что в измеритель симметричныхсоставляющих, содержащий фильтр симметричных составляющих и селективныйпреобразователь, состоящий из изме-.рительного тракта, тракта сравнения,прерывателя, масштабного преобразователя и формирователя импульсон,причем источник трехфазного напряжения подключен к входам фильтра симметричных составляющих выход котороРго подключен к входам тракта измерения и тракта сравнения, выход .которого подключен к другому входу тракта измерения, выход которого через.прерыватель и масштабный преобразователь соединен с другим входомтракта сравнения, а выход формирователя импульсов соединен с вторымвходом прерйвателя и,третьим входом 40тракта сравнения, введены последовательно соединенные круговой фазовращатель, избирательный усилитель, фазоповоротный блок иааф.,перемножи.тель, фильтр нижних частот, компаратор и исполнительный блок, причем первый вход круговог 6 фазовращателясоединен с одной из Фаз сети, второйвход соединен с выходом исполнитель=ного блоха, выход Фильтра симметричных составляющих соединен с вторымвходом перемножителя, а выход избирательного усилителя соединен с.входом формирователя импульсов.На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Измеритель симметричных составляющих состоит иэ фильтра 1 симметричных составляющих и селективного устройства, состоящего из основного измерительного тракта 2, прерыватвля3, источника 4 трехфазного напряжения, тракта 5 сравнения, масштабно.го преобраэонателя б, кругового фазонращателя 7, избирательного уси лителя 8, Фазоповоротного блока 9 на (/2, первмножителя 10, формирователя 11 импульсов, исполнительного блока 12, Фильтра 13 нижних частот и компаратора 14, Основной измерительный, тракт 2 состоит из последовательно соединенных избирательного .усилителя 15, амплитудного детектора 1 б.и сумматора 17, а тракт 5 сравнения содержит последовательно включенные вычитающее устройство 18, полосовой усилитель 19, синхронный детектор 20 и Фльтр 21 нижних частот.Измеритель работает следующим образом.Выходной сигнал фильтра 1 усиливается н основном измерительном трак- те 2 избирательным усилителем 15, настроенном на основную гармонику трехфазного напряжения, и выпрямляется амплитудным детектором 16, после чего поступает на первый вход сумматора 17, на второй вход сумматора 17, который одновременно является другим входом основного измерительного тракта 2, поступает сигнал с выхода Фильтра 21 нижних частот, который также является выходом тракта 5 сраннения. Сумматрный сигнал с выхода сумматора 17 поступает на вход прерывателя 3, который управляется сигналом с выхода Формирователя 11 импульсов.1Меандр с выхода прерывателя 3 делится масштабным преобразователем б н К раз, где К - номинальное значение коэффициента усиления основного измерительного тракта 2. Выходной сигнал масштабного преобразователя б поступает на первый вход вычитрщего устройства 18, являющийся третьим входомтракта 5 сравнения, на нторой вход вычитающего устройства первый вход тракта 5 сравнения поступает преобразуемый сигнал с выхода Фильтра 1 симметричных составляющих. Благодаря наличию в тракте 5 сравнения избирательного усилителя 19 сигналы сравниваютея по первым гармоникам,. Если коэффициент передачи основнЪго тракта равен Йоминальному значению К, то разностное напряжение первой гармоники на выходе вычитающвго устройства 18 отсутствует. При отключении коэффициента передачи основного тракта 2 от номинального значения на выходе вычитающего устройства 18 и, следовательно, на выходе тракта 5 сравнения появится разностное напряжение, поступающее на второй вход сумматора 17, которое компенсирует приращение напряжения основного тракта 2. Для функционирования схемы селективного преобразователя не= обходимо, чтобы частота и фазовый сдвиг выходного напряжения формирова- теля 11 совпадали с частотой и фаэовым сдвигом первой гармоники преобразуемого сигнала Равенство частот обеспедивается подачей сигнала на Фильтр 1 непосредственно, а на Формирователь 11 через Фазовращатель 7 и избирательный усилитель 8 с одного и того же источника 4 трехфазного напряженияКомпенсация .Фазового сдвига между первыми гармониками сигналов с выхода Фильтра 1 и с выхода масштабного преобразователя б осуществ-. ляется путем изменения .начального угла сдвига Фаэ сигнала на выходе .Фаэовращателя 7 и, соответственно,: на выходах избирательного усилителя 8 и Фазоповоротного блока 9, а также на входе Формирователя 11 импульсбв. Это достигается тем, что результат перемножения входного сигнала формирователя 11, повернутого . на 4;/2 фазоповоротным блоком 9, и выходного сигнала Фильтра 1 в виде.постоянного напряжения через Фильтр .13 нижних частот, коммутатор 14 и исполнительный блок 12 поступает на. управляющий вход Фаэовращателя 7,Если векторы первых гармоник перемножаемюх сигналов сдвинуты на Ж/2, то на выходе перемножителя 10 постоянная составлякщая равна нулюЦ =К Оо =К ОЬевО чэ(,ай,жП)=40 111Я.=К,ОоДсоМаР)соэМ+Я=КО,Окц (,2.Одр ) О) ;где О - выходное напряжение. пере.вмножителя,К - коэффициент преобразования .перемножителя;П О П - соответственно мгновенные:и действующие значения1 Ь гперемножаемых напряжений.Переменная .составляющая выходного сигнала перемножителя подавляется фильтром 13 нижних частот. Таким образом, на входе компаратора напряжение отсутствует иисполнительный блок 12, управляющий фазовращателем 7, не включается .в работу. В этом случае сигнал на входе Формирователя 11 синфазен с -выходным сигналом фильтра 1.При возникновении Фазового сдвига между первыми гармониками преобразуемого сигнала и сигнала с выхода Формирователя 11 на выходе Фильтра 13, соединенного с пвремнод жителем 10, появляется постоянное на пряжениеО, О,О,К,Чю ЕЬ ф ЬЧ)МэСва+(Дий,4 ЯЬ-КД,091 МЬФ, Ю где 0- выходное напряжениефильтра 1369- угол сдвига фаз междувекторами первых гармоник преобразуемого 5напряжения и напряженияна выходе Формирователя 11.Постоянное напряжение с Фильтра13 поступает на компаратор 14, который срабатывает в соответствии суровнем и знаком этого напряженияи запускает йсполнительный блок 12,сигнал которого воздействует наФазовращатель 7 таким образом, что бы скомпенсировать угол сдвига ФазЬЧ.Таким образом, дополнительноевведение в измеритель симметричных составляющих фазовращателя 7, ,Я избирательного усилителя 8, фаэоповоротного блока 9 на Щ(2, фильтра 13нижних частот, компаратора 14 иисполнительного блока 12 позволяетна порядок повысить точность иэме рения сияаетричных составляющих.Кроме. того,- это дает возможностьизмерить угол сдвига Фвэ между изме. ряемым сигналом с выхода фильтра 1. и любым из напряжений источника 4 ЗО трехфазного напряжения, для чегос выхода Фаэовращателя информациюв виде сигнала, пропорционального углу сдвига Фаз между исследуемам иопорным напряжениями, достаточно под.З 5 вести к измерительному прибору, про".градуированиому в градусах, Это поз"воляет отказаться от изготовления дополнительных Фазометрических приборов, делает прибор на основе предлагаемого устройства более универсальным и повышает эффективность вгоиспользования.Повышение точности измерения сим-.метричных составляющих и созданиеприборов с расширенными Функциональ ными возможностями на основе предлагаемого технического решения способствует повышение качества электроэнергии и, как следствие, уменьшению зкономического ущерба, наносимо О го приемником электрической энергиииз-за неудовлетворительного качества последней.Экономический эффект от внедрения приборов на основе предлагаемого 55 технического решения при полном. удовлетворении нужд народного хозяйства составит около 10 мпн,руб.За счет. использования предлагаемого технического решения в прибово ре 43204 последний обладает по сравнению с известным прибором Ф 433 С,выпускаемым для измерения показателей качества электроэнергии, следукщими преимуществами; высшим в 10 65 раэ классом точности, меньшими в 3995023 Формула изобретения Составитель О. ПанчерниковТехред А.Бабинец . Корренюг Демчик Гунь едакт Заказ 633/30 Тираж 708 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскПодпистета СССРкрытийнаб., д, 4 ППП "Патент, г ужгород ул П Фи раза габаритами и весом, более высокой технологичностью, а также оснащен цифровой индикацией,Измеритель симметричных составляющих, содержащий фильтр симметричных составляющих и селективный преобразователь, состоящий из измерительного тракта, тракта сравнения, прерывателя, масштабного преобразователя и формирователя импульсов, причем источник трехфазного напряжения подключен к входам фильтра симметринных составляющих, выход которого подключен к входам тракта измерения и тракта сравнения, выход которого подключен к другому входу тракта измерения, выход которого через прерыватель и масштабный преобразователь соединен с другим входом тракта сравнения, а выход формирователя ,импульсов соединен с вторым входом прерывателя и третьим входом тракта сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные круговой фазовраватель, избирательный усилитель, фазоповорот ный блок на 1 Г/2, перемножитель, фильтр нижних частот, компаратор и ;исполнительный блок, причета первый вход кругового фазовращателя соедн нен с одной из фаз сети, второй входсоединен с выходом исполнительного блока, выход фильтра, симметричных составляющих соединен с вторым входом пере- множителя, а выход избирательного усили, еля соединен с входом формирователя,импульсов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЩ 1. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих. ГЭИ, 1962,с. 100-106.2. Авторское свидетельство СССРР 517860, кл. 0 01 В 29/16, 1976.