Устройство для измерения симметричных составляющих трехфазной сети

(21 ва, петретьивыход ка у и вт щего ход с входу ства, рым в госудАРственный комитет сссРпо делАм изОБРетений и ОтнРцтий(71) Институт электродинамикиАН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 928255, кл. С 01 К 29/16, опублик.2, Авторское свидетельство СУ 1013875, кл, С 01 Б. 29/ 16,опублик. 1983.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХфАЗНОЙСЕТИ, содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, подключенныйчерез переключатель к информационному входу блока выделения ортогональных составляющих, содержащего первый ключ, вход которого являетсяинформационным входом блока выделения ортогональных составляющих, авыход подключен к первому входупреобразователя код - напряжение,выход которого подключен к первомувходу второго ключа, выход которогосвязан с входом блока усреднения,при этом четыре входа масштабногопреобразователя подключены соответственно к фазам сети, причем первыйвход масштабного преобразователя через умножитель частоты связан с входом синхронизации блока управления,первый выход которого подключен кпервому входу блока индикации, второй выход через пульт управления подключен к первому входу сумматора,второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройстрвый вход которого связан с м выходом блока управления, а сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, четвертый и пятый выходы блоправления подключены к первому орому входам второго запоминаюустройства соответственно, выумматора подключен к третьемувторого запоминающего устройвйход которого связан с втоходом преобразователя код - напряжение, третий вход которого свя эан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим входом первого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены три преобразователя код - напряжение, блок определения приращения и блок пороговыхэлементов, выход которого подключенк выходу блока усреднения, а выходсвязан с первым входом блока определения приращений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому идевятому выходам блока управлениясоответственно, при этом выход блокаопределения приращений связан с первым входом сумматора, выход второгозапоминающего устройства подключенк первым входам первого и второгопреобразователей код-напряжение соответственно, вторые входы упомянутыхпреобразователей также соответственно подключенены к десятому и одиннадцатому выходам блока управления,тринадцатый выход которого связан спервым входом третьего преобразователя код-напряжение, а второй и тре1145305 тий его входы связаны с выходом сумматора и выходом источника опорногонапряжения соответственно, выходтретьего преобразователя код-напряжение подключен к третьему входу второго преобразователя код-напряжение и 1Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения симметричных составляющих первой или высшей гармоник напряжений или токовтрехфазной сети.Известно устройство для измеренийсимметричных составляющих напряжений трехфазной сети, которое содержит каскадно подключенные к входнымшинам масштабно-суммирующий преобразователь, переключатель, ключи, пре-.образователь код - напряжение, преобразователь напряжение - код, а также умножитель частоты, блок индикации, блок формирования констант,сумматор, счетчик, регистр, вычисли.тельное устройство, логическиесхемы 1 3,Недостатком этого устройства является низкая точность, которая обусловлена погрешностями ключей и преобразователя код - напряжение.Известно также устройство для измерения симметрических составляющих Итрехфазной сети, содержащее .масштабно-суммирующий преобразователь,подключенный через переключатель кинформационному входу блока выделения ортогональных составляющих, со- ЗОдержащему первый ключ, вход которогоявляется информационным входом блокавыделения ортогональных составляющиха выход подключен к первому входупреобразователя код-напряжения, выход которого связан с входом блокаусреднения, при этом четыре входамасштабно-суммирующего преобраэова"теля подключены соответственно к фазам сети, причем первый вход масштабОно-суммирующего преобразователя через умножитель частоты связан свходом синхронизации .блока управлеи к первому выходу первого преобразователя код-напряжение, второй выход последнего подключен к пятомувходу масштабно-суммирующего преобразователя,шестой вход которого подключен к выходу второго преобразователя. 2ния, первый выход которого подключенк первому входу сумматора, второйвход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первый вход которого связан с третьимвыходом блока управления, а выходсумматора соединен с вторым входомпервого запоминающего устройствасоответственно, выход сумматора подключен к третьему входу второго запоминающего устройства, выход которого связан с вторым входом преобразователя код - напряжение, третийвход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выходпоследнего связан с управляющим входом первого ключа 23,Недостатком известного устройства является низкая точность, котораяобусловлена погрешностями блока выделения ортогональных составляющихи погрешностями аналогового регистрирующего устройства.Целр изобретения - повышение точности.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для измерения симметричных составляющихтрехфазной сети;содержащее масштабно-суммирующийпреобразователь, подключенный черезпереключатель к информационному входу блока выделения ортогональньц составляющих, содержащего первьй ключ,вход которого является информационным,входом блока выделения ортогональныхсоставляющих, а выход подключен кпервому входу преобразователя код -напряжение, выход которого. подключенк первому входу второго ключа, выходкоторого связан с входом блока усреднения, при этом четыре входа масштаб.но-суммирующего преобразователя подключены соответственно к фазам сети,3 114530 причем первый вход масштабно-суммирующего преобразователя через умно- житель частоты связан с входом синхро .ниэации блока управления, первый вьг; ход которого подключен к первому входу блока индикации, второй выходчерез пульт управления подключен к первому входу сумматора, второй вход которого связан с выходом первого запоминающего устройства, первый вход 1 р которого связан с третьим выходом блока управления, а выход сумматора соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, четвертый и пятый выходы блока управления под ключены к первому и второму входам второго запоминающего устройства соответственно, выход сумматора подключен к третьему входу второго запоминающего устройства, выход кото рого связан с вторым входом преобразователя код - напряжение, третий вход которого связан с шестым выходом блока управления, седьмой выход последнего связан с управляющим 25. входом первого ключа, дополнительно введены три преобразователя код - напряжение, блок определения приращения и блок пороговых элементов, вход которого подключен к выходу блока усреднения, а выход связан с первым входом блока определения приращений, подключенного вторым и третьим входами к восьмому и девятому выходам блока управления соответствен- З но, при этом выход блока определения приращений связан с первым входом сумматора, выход второго запоминающего устройства подключен к пер. вым входам первого и второго преоб раэователей код - напряжение соот" ветственно, вторые входы упомянутых преобразователей также соответственно подключены к десятому и одиннадцатому выходам блока управления, три"45 надцатый выход которого связан с первым входом третьего преобразователя код - напряжение, а второй и третий его входы связаны с выходом сумматора, и выходом источника опорного напряжения соответственно, выход третьего преобразователя код - напряжение подключен к третьему входу второго преобразователя коднапряжение и к первому выходу первого преобразователя код - иапряжение, второй выход последнего подключен к пятому входу масштабно 5 4суммирующего преобразователя, шесЮтой вход которого подключен к выходу второго преобразователя.На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения симметричных составляющих трехфаэной сети.К входным шинам А, В, С каскадно подключены масштабно-суммирующий преобразователь 1, переключатель 2, блок 3 выделения ортогональных составляющих, в который входят ключи 4 и 5, преобразователь 6 код - напряжение, блок 7 усреднения, а также блок 8 пороговых элементов и блок 9 определения приращений. Выходы пульта 10 управления и блока 9 объединены и подключены к первоу входу сумматора 11, второй вход которого сое- динен с выходом запоминающего устройства 12. Выход сумматора 11 соединен с входами запоминающего устройства 12, блока 13 индикации, преобразователя 14 код-напряжение и постоянного запоминающего устройства 15, выход которого присоединен к входам преобразователя 16 и 17 код-напряжение и к выходам блока 3, а именно к входам преобразователя 6. Вход преобразователя 14 подключен к блоку опорного напряжения 20, а выход преобразователя 14 через преобразователи 16 и 17 связан с дополнительными входами масштабно-суммирующего преобразователя 1. Входная шина А через умножитель частоты 18 подключена к входу синхронизации блока 19 управления, выходы которого связаны с управляющими входами преобразователя 14, 16 и 17 постоянногЬ запоминающего устройства 15, запоминающего устройства 12, блока индикации 13, пульта 10 управления, блока 9 определения приращения и блока 3 выделения ортогональных составляющих.Нринцип действия устройства заключается в следующем.При помощи преобразователей 14, 16 и 17 создается система опорных квадратуриых напряжений 0, 0" с управляемой начальной фазой 9, и амплитудой А . Эта система напряжений в масштабно-суммирующем преобразователе 1 суммируется с исходной системой трехфазкых напряжений 0 А,0,0 с. При помощи блока 3 выделения ортогональных составлЯюЩих опРеДелЯютсЯ велкчины Даз 1,11453 О 5 и ЬЬ 1 соответствующие косинусной и сииусной составляющим разности измеряемого напряжения симметрич - ной последовательности П и опорного напряжения 0 , знак величины Ла и ВЬЮ использУетсЯ Для упРавления изменением начальной фазы ч" и амплитуды А системы опорных напряжений. Когда устройство находит- ся в установившемся режиме, начальная фаза и амплитуда напряжения П соответствуют начальной фазе и амплитуде измеряемого напряжения ОС входных шин на входы преобразователя 1 поступают напряжения У, 0 , П а с выходов преобразователей 16 и 17 - напряжения П Ц" соответственно. Эти напряжения в преобразователе 1 суммируются с определе ными весовыми коэффициентами, Выходные напряжения преобразователя 1 равны: водится на второй вход сумматора 11, Коды Ч 4 и К суммируются в сумматоре 11, а их сумма выводится на выход сумматора 11 и занооится в ту же ячей ячейку устройства 12. Одновременноэтот код поступает на адресные шины постоянного запоминающего устройства 15, с выхода которого можно снимать коды з 1 п - Чсоя Чгл 2 Т,. рИ й 10 . -81 и Г( Ч ; -соя гч Чв зависимости от сочетания сигналов на управляющих входах устройства 15, которые связаны с блоком 19.После п-го импульса умножителя 15 частоты 18 код Ч равен н- где Ч, - исходное значение кода Ч20 в момент начала периода напряжения.Выходные коды устройства 15 заносятся в преобразователи 16 и 17, а вблоке 3 - в преобразователь 6. Приэтом в преобразователь 16 заносятся25 коды яп в " Ч, в преобразователь2 нМПри помощи переключателя 2 выбирается режим работы устройства: измерение нулевой, прямой или обратной последовательности, при этом на 35/входы блока 3 выделения ортогональ,ных составляющих, а именно на входы ключей 4, подаются напряжения прямой последовательности; П, и П при изменении напряжения обратной 40 последовательности; 0 и О при измерении напряжения нулевой последовательности.Выходные импульсы умножителя частоты 18 поступают на вход синхро низации блока 19 управления, После каждого и-го импульса умножителя частоты и = 0,1, Вблок 19 вырабатывает сигнал на управляющий вход пульта 10. При этом с выхода 50 пульта 10 считывается код К номера измеряемой гармоники, который посту-. пает на первый вход сумматора 11. Одновременно блок 19 формирует адрес ячейки устройства 12, в котб" 55 рой хранится код Чп, соответствующий текущему значению угла сдвига фазы опорных сигналов. Этот код вы - ( +П,+Пс)3и = - (о -- П- - П) - П1 1 1 13 " 2 ф 2 с 2 Ч . = шос 3(ПК + Ч,), (2) при и = 2, 6, 1 О,соз 23 Ч при и 3, 7, 11, ,И 1-гкод зж - Ч . Занесение кодов вМпреобразователи 16, 17 и 6 и управление устройством 15 осуществляетсясигналами на соответствующих выходахблока 19, подключенных к этим узлам.Блок 3 выделения ортогональныхсоставляющих из напряжений П, П"формирует на входах напряжения ЬЬ = Ъ 5 ц азм, 2 аз а+ Ь 1,(3) где Ь ,Ьз - синусные, а 1 а"- косинугцые ортогональные составляющиенИнапряжении П , Ц соответственно.Выделение составляющих Ъ, Ь , 1Юф зР а , аосуществляется путем интегрирования за период произведений напряжений У, Пз и Опорных сигналов, которые в виде кодов зп -йЯ2 йи ь соз г Чпоступают на вхоДы блокаМ3, При этом умножение реализуется при помощи преобразователя 6 код - напряжение, а интегрирование - блоком усреднения 7, и при помощи ключей 4 и 5 осуществляется разде-, ление во времени выполнения операцийумножения в преобразователе 6. Синхронизация работы блока 3 осуществляется блоком 19 путем подачи науправляющие входы ключей 4 и 5 сигналов. ЗО При помощи блока 8 пороговых элементов определяется полярность напря. жения ь Ьи д ав конце пеРиода, Выходные сигналы блока 8 посту 10 пают в блок 9 определения приращений, который формирует коды +1 или -1 в зависимости от того, отрицатель ная или положительная полярность напряжения Ь ихи а . В конце пери - .-1ода блок 19 формирует сигналы, которые поступают на управляющие входы блока 9 и запоминающего устройства 12. При этом на первый вход сумматора 11 из блока 9 поступают коды 20 приращения угла сдвига фазы опорных сигналов д 1, и амплитуды опорных сигналов ьА , которые суммируются с содержимым соответствующих ячеек, в которых хранятся коды ц и Ао,25 устройства 12. Одновременно новое значение амплитуды опорных сигналов А заносится в преобразователь 14 код - напряжение. Затем начинается новый цикл работы устройства.Укаэанная последовательность взаимодействия между блоками устройства продолжается до тех пор, пока оно не переРдет работать в установившемся режиме, при котором после каждого периода меняется полярность напряжений а аи а Ь на выходезКблока 3.Учитывая, что в каждом шаге величины д аз и д Ьизменяются оченьмало (на величину кванта), в устаноиме да Офчто возможно только в том случае,если напряжения К -й гармоники на выходах блока, 3 равны О. Последнее возможно только тогда, когда напряжениеП совпадает по амплитуде и фазе сизмеряемой К-й гармоникой 8-й последовательности. Результат измеренияв виде амплитуды и угла сдвига фазызаносится в блок 13 индикации в момент передачи кодов А и и(прии = О) с вйхода сумматора 11 в правобразователь 14 или устройство 15,соответственно по сигналу, поступающему на управляющий вход блока 13из блока 19,Точность предложенного устройства полностью определяется точностьюпреобразователей 1, 14, 16 и 17,которая может быть не менее 0,0050,01%. Погрешности других узлов устройства, например блоков 3 и 8, невлияют на результат измерения, таккак они используются не для получения измерительной информации, атолько как нуль-индикаторы.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипомпозволяет на порядок повысить точность измерения симметричных составляющихе1145305 Сос Тех тель Н. Варламов Редактор М Цитки орректор Г. Решетни.Кузык Заказ 1166 34 Тираж 748. Подписи ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4