Устройство для измерения параметров качества трехфазных напряжений

(5 Р0 16 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ыченко,о 6 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электродинамики АН Украинской ССР(56) 1Пьяных Б.Е.и Корольков К.М..Измерение амплитудно-фаэовой несимметрии в трехфазных .системах. -Проблемы технической,электродинамикиКиев, Наукова думкаф, 1.977, вып, 61, с. 84-86.2. Авторское свидетельство СССР В 473129 кл. 6 01 В 29/16, 17.04,73 .(прототип)(54)(57)1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ТРЕХФАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее преобразователь числа фаз, многофазный фильтр третьей гармоники, а также последователь-. но соединенные многофазный выпрямитель, частотно-избирательный усилитель и индикатор, о т л и ч а ю щ е-, е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точностй, в него ввеДены источник.опорного напряжения, а также последовательно соединенные второй многоФазный выгрямитель,сумматор и Фильтр инфранизких частот, причем входные зажимы .подключены к преобразователю числа фаз, выходы которого соединены с вторым многофаэным выпрямителем и через фильтр третьей Е гармоники - с первым многофазным . выпрямителем, источник опорного напряжения подключен к другому входу сумматора.1049835 2, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что преобразователь числа фаз выполнен с двумя гальванически развязанными выходами, причем первый выход соединен с входом фильтра третьей гармоники, а второй выход - с вторым многофаэным выпрямителем.3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что пре 1Изобретение относится к электротехнике и может быть использованои"и создании устройств для измерениякоэффициента обратной последовательностинапряжений, отклонений и колебаний трехфазных напряжений, атакже при создании устройств защитыи автоматики высоковольтных и низко-вольтных сетей,Известно устройство, основанноена модуляции измеряемйх напряжений с помощью определенной системы .фазовых последовательностей,содержащее электронные ключи исумматоры, генераторы напряженийфазовых последовательностей(1Недостатком устройства является неидентичность трех генераторов фазовых последовательностейи нестабильность работы электронныхключей, в результате чего устройство имеет большие основные погрешности.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащеепреобразователь числа фаз, многофазный выпрямитель, частотно-избирательный усилитель и вольтметр переменного тока, причем между исследуемой сетью и многофаэным преобразователем включен трехфазныйфильтр одной из боковых частот,служащий для уменьшения погрешности измерения составляющих трехфазныхнапряжений 2).Устройство позволяет измерять сиьметричные составляющие прямой и обратной последовательности высшихгармоник трехфазных напряжений,ОДнако ГОСТ 13109-67 нормирует такие важные параметры качества на 1пряжений, как отклонения и колебания трехфаэных напряжений, от которых зависит нормальная работа практически всех потребителей электри"ческой,энергии. параметры необходимоконтролировать, но функциональныевозможности устройства не позволяютэто сделать. образователь числа фаз выполнендевятифазным. 4, Устройство по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что индикатор через переключательсоединен с выходом частотно-избирательного усилителя или выходом фильтра инфраниэких частот. 2 Кроме того, известное устройство имеет невысокую точность измерениясимметричной составляющей обратной последовательности напряжения основ. ной гармоники.Низкая точность измерения коэффициента обратной последовательности напряжения обусловлена невозможностью получения на практике высоких метрологических характеристиктрехфазного фильтра одной из боко"вых частот (при измерении коэффициента обратной последовательности - фильтра третьей гармоники).Это обусловлено тем, что сердечники,15 на которых намотан трансформаторныйпреобразователь числа фаз (ТПЧФ",имеют неодинаковые параметры, вчастности неодинаковые токи намагничивания, Поэтому нагрузка трех 20 фазного фильтра является, как правило, несимметричной, что приводит кбольшой дополнительной погрешностиизмерений,Кроме того, индуктивные элементы25 (дроссели) имеют большой вес и габариты, а также, вследствие того,что они должны выполняться регулиру.емыми, высокую стоимость.Целью изобретения является. расши.ЗО рение функциональных возможностей,а именно: измерение отклонений иколебаний трехфазных напряжений, атакже повышение точности измерениякоэффициента обратной последовательности напряжения.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измере- .ния параметров качества трехфазных,напряжений, содержащее преобразователь числа фаз, .многофазный фильтр4 О третьей гармоники,а также последоваф.тепьно соединенные многофазный вы-прямитель, частотно-избирательныйусилитель и индикатор, введены источник опорного напряжения, а также по 45 следовательно соединенные второй многофазный выпрямитель, сумматор ифильтр инфранизких частот, причем10 15 20 25 2 третьей гармоники, многофазныйвыпрямитель 3, частотно-избирательный усилитель 4, индикатор 5, втоРой многофазный выпрямитель б, сумматор 7, источник 8 опорного напряжения, фильтр .9 инфранизких частот,переключатель 10,Входные зажимы устРойства черезпреобразователь 1 числа Фаэ, фильтр2 третьей гармоники, многофазныйвыпрямитель 3 и частотно-избирательный усилитель 4 соединены с первым .неподвижным контактом переключатет.;:ля 10 40Выход преобразователя 1 числафаз через второй многофазный выпрямитель б, сумматор 7, фильтр 9 инФранизкой частоты соединен с вторымнеподвижным контактом переключате. 45ля 10Подвижный контакт переключателя10 соединен с индикатором 5, источник 8 опорного напряжения соединен,с сумматором 7.50Устройство работает следуют(имобразом,Исследуемое трахфаэное напряжение, спектр которого содержит основную и высшие гармоники сетй, подается .на вход многофазного преобГвходные зажимы подключены к преобраэователю числа фаз, выходы которого соединены с вторым многофазным выпрямителем и через фильтр третьей гармоники - с первым многофазным выпрямителем, источник опорного напряжения подключен к другому входу сумматора.При этом преобразователь числа фаз выполнен с двумя гальванически развязанными выходами, причем первый выход соединен с входом фильтра третьей гармоники, а второй выход - с вторым многофазным выпрямителем.Преобразователь числа фаз выполнен девятифазным. Кроме того, индикатор через переключатель соединен с выходом частотно-избирательного усилителя или выходом фильтра .инфранизких частот.. На фиг. 1,представлена функциональная схема устройства; на фиг.2. функциональная схема устройства с ТПЧФ,:выполненным с двумя гальванически развязанныМи выходами и од- ним индикатором.Устройство содержит преобразователь 1 числа фаз, многофазный фильтр раэователя 1, симметрично преобразующего три фазы в в фаз, причем выходная система напряжений преобразователя имеет число фаэ большее трех(пОЗ). Полученная многофазная система напряжений поступает на много" Фазный фильтр 2 третьей гармоники,который настроен на гФямую последовательность третьей гармоники иссле,цуемой сети. Отфильтрованное Ъйо 9гофаэное напряжение (без третьихгармоник) далее выпрямляется многофазным выпрямителем 3. Иэ спектравыпрямленного напряжения с помощьючастотно-избирательного усилителя 4выделяется вторая гармоника исследуемой сети и ее величина, пропорцио.нальная составляЮщей обратной последовательности,измеряется с помощьюиндикатора 5.За счет включения фильтра третьей гармоники между трансформаторнымпреобразователем числа фаэ и многофазным выпрямителем и выполненияэтого фильтра многофазным, а такжеза счет выполнения многофазного выпрямителя с параллельным выпрямлевием Фаз погрешность измерения коэффициента обратной последовательностинапряжения снижается с 0,3-0,4 до0,1 Ъ:по отношению к номинальномузначению напряжения сети, что приизмерении коэффициента обратной последовательности напряжения величиной 2 составляет соответственно 1520 и 5. Это объясняется тем, чтопри укаэанном включении фильтратретьей гармоники достигается одина-.ковая нагрузка на каждое плечо филь-;тра, т,е, нагрузка является симметричной и, в результатеотсутствует дополнительцая погрешность, вызываемая в известном устройстве не;симметричной. нагрузкой фильтра.Кроме того, снижается дополнительнаяпогрешность, вызываемая выполнениемв известном устройстве многофазногофильтра в виде последовательно. соединенных двухполупериодных выпрямителей, так как в каждый момент времени проводят группы диодов,:состоящие всего из двух элементов,Так как нагрузка фильтра третьейгармоники является симметричной ивысокоомной, поскольку входное сопротивление фильтра может быть дос- .таточно большим (1 мОм и более), тофильтр может быть выполнен на ВСэлементах с большим продольным сопротивлением (10 кОм и более), чтоприводит к снижению весо-габаритных .показателей и стоимости, Также уменьшается в результате выполнения многофаэного выпрямителя с параллельнымвыпрямлением.в два раза количестводиодов . А в результате выполненияТПЧФ с гальванически связанной вторичной системой обмоток сокращается количество вторичных обмоток ТПЧФи их выводов. Например, для девятиФазной системы количество обмотоксокращается с 18 до б, и выводов -с 36 до 21Многофазное напряжение с транс Форматорного преобразователя 1 числа Фаз подается также на дополни-.тельный многофазный выпрямитель б,где выпрямляется.При числе Фаз многофазного выпрямителя.в=9,. цри условиии 0,2 КЗО(К - коэффициент обратной последовательности напряжения входной сис-темы напряжений) постоянная составляющая (1), напряжения многофазнолго выйрямйтеля практически не зависит от К Фаэного угла между прямойи обратной последовательностями Жи пропорциональна.;напряжению симметричной составляющей прямой последовательности входной трехфазной системынапряжений (1) )О=р 1) у, (1)где р - масштабный коэффициент,Чтобы измерить отклонение трехФаэных напряжений, которое (соглас.но ГОСТ 13109-67) определяется выраЦн (2)где О - номинальное значение трехфазных напряжений, выпрямленное напряжение с многофаэного выпрямителя по.фдается на сумматор 7.На .второй вход;сумматора 7 подается напряжение источника 8 опорного напряжения,котор:.рое пропорционально номинальному напряжению трехфаэной сети. Сумматор 7,реализует выражение .(2) и на его выходе .получаем сигнал, пропорциональный отклонению трехфазных напряжений Ь Б; который через Фильтр инфра-низких частот поступает на индикатор 5,.где и измеряется, Так какотклонение напряжения представляетсобой разность между фактическимзначением напряжения прямой последовательности, взятой по основнойгармонике, и его номинальным значением, возникающей при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость измерениянапряжения меньше 1% в секунду,тофильтр инфранизких частот настраивается таким образом, чтобы пропускать низкие частоты и подавлятьвысокие. Для измерения колебанийнапряжений Фильтр низких частотнастраивают на.полосу пропускания001-25 Гц,Чтобы избежать нежелательного.влияния наводок через гальваническую связь канала измерения коэффициента обратной последовательнос-ти напряжений на канал измеренияотклонения и наоборот, трансфорМаторный преобразователь числа фазвыполнен с двумя гальванически раэ.вязанными выходами .(с двумя система.ми вторичных обмоток).Таким образом, устройство позволяет проводить измерение параметров,качества электрической энергии,нормируемых ГОСТ 13109-67;коэффицйентаобратной последователЬности напряжения, отклонения и колебания трехфазных напряжений. Устройство такжеможет измерять и симметричные сос"танляющие высших гармоник трехфазных напряжений., В этом случае много:фаэный выпрямитель 3 и частотноиэбирательный усилител 1 ь 4 должны10 быть выполнены перестраиваемыми почастоте,1 ФЭффективность предлагаемого устройства по сравнению о известнымзаключается в снижении погрешности15.измерения коэффициента обратной последовательности напряжений (с 0,30,4 до 0,1% по отношению к номинальному значению напряжения сети),снижении весо-габаритных показателейи возможности измерения .(наряду с коэффициентом обратной последовательности) отклонений и .колебаний трех-:фаэйых напряжений . В настоящее времяизмерение коэффициента обратной по"25 следовательности и отклонений сис"теьы трехфазных напряжений осуществляется фметодом трех вольтметров-измеряются линейные напряжения и посоответствующим математическим вы.ражениям определящтся. указанные параметры. Этот метод обладает следующими недостатками: наличие трех операторов при снятии показаний. вольтметров, так как показания необходимоснимать одновременно; необходимостьЗ 5 математической обработки показанийс использованием ЭВИ; чтобыобеспечить удовлетворительную точностьопределения параметров качества трехфазных напряжений, необходимо исполь 40 эовать только вольтметры класса 0,10,2 уне обеспечивается быстродействие измерений; невозможность автоматической регистрации результатов измерений,45 По сравнению с методом трехвольтметров 1 эффективность предлагаемого устройства заключается всокращении обслуживающего персоналадо одного человека, в отсутствиипромежуточных математических вычислений (значения параметров качества трехфазных напряжений определяются непосредственно прибором)в обеспечении высокого быстродейст-.вия измерений, в возможности автоматической регистрации данных,например , с,помощью самопишущего прибора. Ожидаемый экономическия эФ-фект от использования предлагаемогоустройства составляет окло 5-6, тыс,:60 руб. в год.1049835 и Редакто Тираж 710 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-.35, Рауиская наб., д, 4/5 аказ 8410 42 лиал"ППП фПатентф, Г. ужгород, ул. Проектн Составитель О.ПанчерниковЮрковецкая ТехредМ,Тепер Корректор А,ЗимокосоФ