Устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной сети

СОЮЗ СОВЕТСНИХааввяюм кснииРЕСПУБЛИК Юии 1 10 всю 6 01 й 29/ 6 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ерг,мики ьтры симИ, 1962,тво СССР свидетел 097/2517.04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДУПЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИИИЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ. содержащее две активнореактивных цепи, состоящие из соединенных между собой резистора и конденсатора, преобразователь периодав сигнал управления и исполнительныйблок, первый вход которого соединенс выходом преобразователя периодав сигнал управления, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены четыре сумматора, коммутатор, генератор синусоидального .напряжения, блок памяти, формирователь команд, четыре цифроаналоговыхпреобразователя, причем общая точкаактивно-реактивных элементов каждойактивно-реактивной цепи соединенас первой парой входов коммутатора,промежуточные выводы реактивных элементов подключены к сигнальным входацифроаналоговых преобразователей соответственно, управляющие входы которых соединены с выходом исполнительного блока, а выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с первыми входами сумматоров, вторые входы первого и третьего сумматоров соединены с промежуточными выводами реактивных элементов емкостного характера, вторые входы второго и четвертого сумматоров соединены с промежуточными выводами реактивных элементов индуктивного характера, третьи входы первого и второго сумматоров, а также третьего и четвертого сумматоров объединены и соединены соответственно с третьей парой входов коммутатора, три четвертых входа которого являются тремя входными зажимами устройства, к одному из которых подключен вход формирователя команд, выход которого соединен с пятым входом коммутатора, шестая пара входов которого соединена с активными элементами активно-реактивных цепей, выход и вход генератора синусоидального нафпряжения соединены с седьмым входом и первым выходом коммутатора соответственно, второй выход коммутатора через преобразователь периода в сигнал управления, блок памяти соединен с вторым входом исполнительного блока.2. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, активно-реактивные цепи состоят из соединенных в звезду резистора конденсатора и катушки индуктивности, причем реактивные элементы имеют промежуточные выводы.1 1095Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения напряженийи токов прямой и обратной последовательностей трехфазной электрической 5сети.Известно устройство для выделениясимметричных составляющих прямой иобратной последовательностей трехфазной сети, состоящее из активноиндуктиьных плеч, подключенных непосредственно к фазам сети 11 1.Недостатками указанного устройства являются высокая температурная,временная и частотная погрешности, 15а также погрешность, обусловленнаявысшими гармониками сети,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является устройство для измерения напряжения и 20тока прямой и обратной последовательностей трехфазной электрическойсети, в котором исключена частотнаясоставляющая погрешности. Данноеустройство содержит два активно-реактивных плеча, электрически связанных с фазами сети и состоящих из пос"ледовательно соединенных реактивногоэлемента, постоянного активного элемента, точки соединения которых образуют выходные зажимы плеч, и компенсатора, один вход которого соединен с выводом активного элемента, атакже исполнительного блока и преобразователя периода в управляющий сигнал, первый выход которого соединен спервым входом исполнительного блока,выход которого соединен с другимивходами компенсатора Г 2 3Недостатками этого устройства являются погрешность, обусловленная температурной и временной зависимостямиреактивных элементов активно-реактивных плеч, а также значительное влияниевысших гармоник на результат измерения симметричных составляющих.Целью изобретения является повыше-,ние точности .Поставленная цель достигаетсятем, что в .устройство для измерениясимметричных составляющих трехфазной сети, содержащее две активнореактивные цепи, состоящие из соединенных между собой резистора и конденсатора, преобразователь периодав сигнал управления и исполнительныйблок, первый вход которого соединенс выходом преобразователя периодав сигнал управления, допопиительно 109введены четыре сумматора, коммутатор, генератор синусоидального напряжения, блок памяти, формирователь команд, четыре цифроаналоговых преобразователя, причем общая точка активно-реактивных элементов каждой активно-реактивной цепи соединена с первой парой входов коммутатора, промежуточные выводы реактивных элементов подключены к сигнальным входам цифроаналоговых преобразователей соответственно, управляющие входы которых соединены с выходом исполнительного блока, а выходы цифроаналоговых преобразователей соединены с первыми входами сумматоров, вторые входы первого и третьего сумматоров соединены с промежуточными выводами реактивных элементов емкостного характера, вторые входы второго и четвертого сум-. маторов соединены с промежуточными выводами реактивных элементов индуктивного характера, третьи входы нервого и второго сумматоров, а также третьего и четвертого сумматоров объединены и соединены соответственно с третьей парой входов коммутатора, три четвертых входа которого являются тремя входными зажимами устройства, к одному из которых под" ключен вход формирователя команд, выход которого соединен с пятым входом коммутатора, шестая пара входов которого соединена с активными элементами активно"реактивных цепей, выход и вход генератора синусоидального напряжения соединены с седьмым входом и первым выходом коммутатора соответственно, второй выход коммутатора через преобразователь периода в сигнал управления, блок памяти соединен с вторым входом исполнитель. ного блока.Кроме того, активно-реактивные цепи состоят из соединенных в звез" ду резистора, конденсатора и катушки индуктивности, причем реактивные элементы имеют промежуточный вывод.На чертежвизображена структурная схема предлагаемого устройства.устройство содержит коммутатор 1, активно-реактивные цепи 2 и 3, состоящие из резистора 4, конденсатора 5, катушки б индуктивности, резистора 7, конденсатора 8, катушки 9 индуктивности, сумматоры, 10"13, цифроаналоговые преобразователи 14-17, генератор 18, преобразователь 19 пеЭ 1095 риода в сигнал управления, блок 20 памяти, исполнительный блок 21 и формирователь 22 команд .При этом первые входы коммутатора 1 соединены с первыми выводами кон- . денсаторов 5 и 8, резисторов 4 и 7 и катушек 6 и 9 индуктивностей активно-реактивных цепей 2 и 3, вторые выводы конденсаторов 5,8 и катушек 6,9 индуктивностей соединены с сиг нальными входами цифроаналоговых преобразователей 14-17соответственно, управляющие входы цифроаналоговых преобразователей 14-17 соединены с выходом исполнительного блока 21, а выходы цифроаналоговых преобразователей 14-17 подключены к первым входам сумматоров 10 - 13 соответствен,но. Вторые входы сумматоров 10-13 связаны с третьими выводами конденсатора 5, катушки 6 индуктивности, конденсатора 8 и катушки 9 индуктивности соответственно, а также подключены к вторым входам коммутатора 1, а третьи входы всех сумматоров связаны попарно в каждой активно-реактивной цепи и присоеди" иены к третьим входам коммутатора 1. Четвертые входы коммутатора 1 соединены с фазами сети А, В, С, к одной из которых подключен также формирователь 22 команд, Выход формирователя 22 команд соединен с пятым входом коммутатора 1, шестые входы коммутатора 1 подключены к вторым выводам резисторов 4 и 7 активно- реактивных цепей 2 и фЗ. Седьмые входы коммутатора 1 связаны с входными и выходными зажимами генератора 18, восьмые подключены к входу преобразователя 19 периода в сигнал управления, первый выход которого соединен с входом блока 20 памяти, а второй выход - с первым входом иаполнительного блока 21, второй вход которого связан с выходом блока Ю43 памяти.Устройство работает в двух режимах следующим образом.В режиме измерения на вход коммутатора 1 через .четвертые зажимы поступает трехфазное напряжение. Одновременно, через восьмые входы ком- мутатора 1 одно из фазных напряжений сети поступает на вход преоб" разователя 19 периода в сигнал уп,.равления. С выхода преобразователя 19 управляющий сигнал, пропорциональный отклонению периода сети от но" 109 аминального значения, поступает в исполнительный блок 21, где суммируется с сигналом, поступающим в исполнительный блок 21 с выхода блока 20 памяти. Суммарный сигнал поступает на входы цифроаналоговых преобразователей 14-17. На выходе цифроаналоговых преобразователей получаем следующие сигналы:3й 5 5 44(2)16 Ь 15(" 2);.(1)11 Ь 6 8 16( 1 2) где Й 1 - управляющий сигнал, поступающий в виде кода в исполнительный блок 21 из преобразователя 19 в режиме измерения;Й - сигнал В Видекода поступающий в исполнительныйблок 21 из блока 20 памятив режиме измерения; КК = - коэффициент передачи аоот 5 6=К элемента по промежуточномувыходу;05,0 Я,О- напряжения соответствующихреактивных элементов напервых выводах;,М,Щ- коэффициент преобразования й б% Пцифроаналоговых преобразователей.Погрешность устройства определяется стабилвностью коэффициентов передачи активно-реактивных цепей 2 и 3 устройства, которые могут быть выражены следующим образомфО,К=(21+(где К вкоэффициент передачи активно-реактивной цепи 2(3);О - падение напряжения найреактивном сопротивлениицепи 2(3)0 - падение напряжения на резисторе 4(7) цепи.В свою очередь:Ф(3)0= ХК;сгде 1 - ток неразветвленной цепи2(3);К - активное сопротивление резистора 4,(7) цепи;1095109 Э = - - -К УФР 51 Ы 1,У --- 1 реективное сопротивление1-ию 1 С цепи 2(3)Токи в разветвленной части реактивной цепи равны: УШ 1 о 1.Сс=М+ 1-и ЬС1 со С1 1-о ЬС1 1 ыС где Ь, С - параметры реактивных элементов конденсатора 5,катушки 6 индуктивностицепей;3 - ток через конденсатор 5,имеющий емкостной хагорактер;1 - ток через катушку 6 индукЬтивности, имеющий индуктивный характер.В неразветвляемой части цепи 2 ток 1 равен: где П - линейное напряжение сети.АПодстановка выражения (5) в уравнение (4) при частоте сети (М) равной номинальному значению (ио= 1 КЙ ) приводит к следующим значениям токов в индуктивной и емкостной ветвях ре 35 активной части цепи 2: где С - емкость конденсатора активно-реактивной цепи междувторым выводом и землей.ТогдаСуммарный ток рассматриваемой разветвленной части цепи 2 равен:Хс= 1 с +1(10) Подстановка в выражение (10) значения 1 .из выражения (9) и решение уравйения (10) относительно 1 дает следующее выражение:3 1)с 1 е(С,уС К К, (Йрт Выбрав= .ц и(1 2 ГУ С 40" О где йТ - отклонение периода сети от номинального значения, а Т - номинальное значение периода сети, и подставив эти значения в выражение (11), получаем:Эд СО СО О (с Т1+ -огде Т=(То + дТ) - текущее значениепериода сети.Определим падение напряжения на контуре из выраженияСОТО, сОТО:3 - :-:-1 13)Е САМС 1 юСТ 2 йС-мО Оц (ьлСо 1 в С1Находим ток, протекающий в реактивной части цепи 2, имеющей емкостной характер, под возДействием выходного напряжения цифроаналогового преобразователя 14:ц . тп;О,соС,К КрК(И,+М,)ес ( со С 1 р 1 О и . 50(Т 3 где С 1 - емкость конденсатора сумматора 10.Напряжение бу.может быть определе 55 но иэ выражения:о:з - ,", юс 1 со С Аналогичное выражение О может быть получено для цепи Э .и через токи и падения напряжений в индуктивной части разветвленной цепи.Подстановка уравнения (13) в уравнение (2) дает:(14)К = сопят.Последнее равенство свидетельствует о стабильности коэффициентов передачи каждой из активно-реактивных цепей 2 и 3 и значительном повыше"онии точности выделения симметричных составляющих, причем наряду с температурной, частотной н временной погрешностями исключается погрешность от высших гармоник.Режим автокалибровки предназначен для выработки кода Ю 2, пропорционального отклонению значений параметров реактивных элементов конденсаторов 5 и 8, катушек 6 и 9 от номинальных95109 КИПИ Заказ 3588/27 одп е атеит фили жгород,ул.Проектна 7 10 значений, При этом реактивные элементы - конденсаторы 5,8 и катушки 6,9 - с помощью коммутатора 1 подключаются к генератору 18, выход которого при помощи коммутатора 1 соединяется с входом преобразователя 19 периода в сигнал управления, пропорциональный отклонению ЬТ 2 периода колебаний генератора 18 от номинального .значения периода колебаний генератора 18, которое выбирается равным периоду колебаний сети Т. При этом период колебаний генератора определяется значениями параметров реактивныхэлементов - конденсаторов 5,8 и катушек 6,9. Номинальные значения последних соответствуют периоду То, а отклонение параметров от номинальных значений приводит к возникновению д Тг, которому соответствует код И 2, Этот код запоминается в блоке 20 памяти н во время режима измерений с выхода последнего поступает на вход исполнительного блока 21, куда с выхода преобразователя 19 в режиме изме 8рения также поступает код И, пропорциональный отклонению периодасети ЛТ 1 от номинального значенияТ . В исполнительном устройстве ворежиме измерения получаем суммарныйкод В 1+Иг б пропорциональный дт ==дТ+ ТТаким образом, дополнительноевведение в устройство для измерения 1 О симметричных составляющих трехфазной сети двух реактивных элементовс промежуточными выводами, имеющихиндуктивный характер, четырех сумматоров, коммутатора, генераторасинусоидального напряжения, запоминающего устройства, формирователякоманд, четырех цифроаналоговыхпреобразователей повышает болеечем на порядок точность выделениясимметричных составляющих при помощи активно-реактивных цепей. Этозначительно расширяет сферу использования подобных устройств длявыделения симметричных составляющихи повышает эффективность их использования.