Измеритель параметров качества электроэнергии трехфазной сети

/О 51) С ТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОС ПО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 377705, кл. 001 К 29/16, 1973,2. Авторское свидетельство СССРР 375592, кл. С 01 К 29/16, 1973,3. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2607253, 1978,(54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий блоки умножения, , сумматоры и индикаторы, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с целью повывения, точности и быстродействия, в него введены запоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вйчитающее устройства, преобразователь напряжение-код и блок управления, при этом входные вины соединены через коммутатор с входом преобразователя напряжение-код, выход которо;,ЯО,)364616 А го подключен к первым входам первого и второго блоков умножения,вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами первого запоминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножения подключены к первым входам первого ивторого сумматоров, выходы которыхподключены к входам второго запоминающего устройства, выход которогосоединен с первым входом третьегоблока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьегозапоминающего устройства, выходтретьего блока умножения соединен спервым входом третьего сумматора,выход которого через последовательно соединенные квадратор, четвертыйсумматор и корнеизвлекающее устройство соединен с входами первого ивторого регистрирующих устройств,входы которых через вычитающееустройство соединены с третьим регистрирующим устройством, одна извходных шин через умножитель частотысоединена с управляющими входамипреобразователя напряжение-код иблока управления, выходы которогоподключены к соответствующим управляющим входай всех блоков устройства.Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, а 5 также при построении информационно-измерительных систем для контроля параметров качества электроэнергии.Известно устройство для измерения несимметрии режима многофазной цепи, основанное на симметричном умножении числа фаз сети, выпрямлении полученного многофазного напряжения и определении по огибающей выпрямленного напряжения обратной последовательности напряжения 11 1, Недостатки данного устройства - применение громоздких и сложных в изготовлении многофазных 20 трансформаторов, необходимость под. бора диодов по идентичным вольтамперным характеристикам, а также необходимость применения селективного фильтра настроенного на вторую гармонику, что существенно снижает точность определения напряжения обратной последовательности,Известно также устройство для измерения амплитудно-фазовой не симметрии трехфазной системы напряжений, содержащее генератор модулирующих напряжений, три одинаковых кольцевых модулятора входы которых присосдинены к фазовым проводам 35 трехфазной системы и генератору модулирующих напряжений, и индикатор. Недостатками указанного устройства является трудность получения щ трехфазной системы модулирующих напряжений, имеющих постоянный фазовый сдвиг равный 2 Т/3, наличие двух перестраиваейых фазосдвигающих цепей, что затрудняет настройку устройства по максимальному показанию индикатора, а также изменение характера несимметрии трехфазной системЫ напряжений, вызывающее расстройку фазосдвигающих цепей,а 50 следовательно, и дополнительную погрешность,Наиболее близок к предлагаемому по техничЕской сущности измеритель параметров качества электроэнергии трехфазной сети, содержащий блоки ф: умножения, сумматоры и индикаторы Ь Однако известное устройство характеризуется сравнительно низкой точностью, обусловленной наличием аналоговых блоков умножения, и низким быстродействием, связанным с возникновением переходных процес,сов при изменении параметров входных напряжений (амплитуда, фаза, частота). Кроме того, выходнойпараметр имеет вид ортогональныхсоставляющих напряжений, чтообусловливает необходимость дополнительных вычислений для определения амплитуды и фазы напряжений нулевой,прямой и обратной последовательностей напряжений трехфазнойсети,Цель изобретения в . повышениеточности и быстродействия устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в измеритель параметров качества электроэнергии трехфазнойсети, содержащий блоки умножения,сумматоры и индикаторы, введенызапоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вычитающееустройства, преобразователь напряжение-код и блок управления, приэтом входные шины соединены черезкоммутатор с входом преобразователя напряжение-код, выход которого".подключен к первым входам первогои второго блоков умножения, вторыевходы которых соединены с первым ивторым выходами первого запоминающего устройства, выходы первого ивторого блоков умножения подключенык,первым входам первого и второгосумматоров, выходы которых подключены к входам второго запоминающегоустройства, выход которого соединенс первым входом третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего запоминающегоустройства, выход третьего блокаумножения соединен с первым входомтретьего сумматора, выход которогочерез последовательно соединенныеквадратор, четвертый сумматор и корнеизвлекающее устройство соединенс входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которыхчерез вычитающее устройство соединены с третьим регистрирующим устройством, одна из входных шин черезумножитель частоты соединена с упра3 11646 ляющими входами преобразователя напряжение-код и блока управления,выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам всех блоков устройства. 5На чертеже представлена блок-схема измерителя параметров качества электроэнергии трехфаной сети.Входные шины А, В и С через коммутатор 1 соединены с входом преобра О зователя 2 напряжение-код (ПНК). Выходы преобразователя 2 подключены к первым входам блоков 3 и 4 умножения, вторые входы которых присоединены к выходам первого запоминающего 15 устройства (ЗУ) 5, Выходы блоков 3 и 4 умножения через первый 6 и второй 7 сумматоры подключены к второму запоминающему устройству 8. Выходы ЗУ 8 соединены с пер выми входами третьего блока 9 умножения, вторые входы которого подключены к, выходам третьего запоминающего устройства 10. Выходы блока 9 умножения через третий сумматор 11, квадратор 12, четвертый сумматор 13 и корнеизвлекающее устройство 14 соединены с регистрирующими устройствами 15-17, причем регистрирующее устройство 15 соединено с 30 выходом корнеизвлекающего устройства 14 через вычитающее устройство 18, на управляющих входах которого установлен .код номинального значения напряжения. Входная шина А через умножитель частоты 19 соединена с управляющими входами преобразователя 2 и блока 20 управления (БУ).Одна из возможных структур блока 20 управления изображена на чер теже. Входная шина "Пуск" подключена к входу установки в "1" триггера 21, выход которого соединен логическим . элементом И 22, второй вход которой подключен к выходу умножителя 19 45 частоты, и входом Формирователя 23 импульса установки в "0" сумматоров 6 и 7. Выход логического элемента И 22 подключен к счетному входу счетчика 24. Выходы счетчика 24 50 через дешифратор 25 соединены с управляющими входами ЗУ 5, Выход переполнения счетчика 24 подключен к счетному входу счетчика 26, второму входу формирователя 23 и входу син хрониэации дешифратора 27. Выходы счетчика 25 через дешифратор 27 подсоединены к управляющим входам 16 4коммутатора 1 и входам синхронизации ввода в ЗУ Я. Выход переполнения счетчика 26 соединен с входом установки в "0" триггера 21 и входом установки в "1" триггера 28, Выход триггера 28 подключен к входу заторможенного мультивибратора 29, вход которого присоединен к счетному входу счетчика 30 к синхронизирующему входу логического элемента 31. Выходы счетчика 30 соединены с управляющими входами логического элемента 31, а его выход переполнения - с входом установки в "0" триггера 28. Выходы логического элемента 31 соединены с управляющими входами блоков 8-17.Рассмотрим работу измерителя параметров качества электрической энергии трехфазной сети.В исхоДном состоянии триггеры 21 и 28, счетчики 24, 26 и 30 находятся в состоянии "0",а мультивибратор .29 заторможен, так как на его управляющем входе "0".Период сети делится на и равных частей в умножителе 19 частоты,при этом в момент времениТигде Т - период сети;и - коэффициент умноженияумножителя 19 частоты, на выходе умножителя частоты 19 формируется импульс, который запускает ПНК 2, и поступает на управляющий вход БУ 20.После подачи сигнала "Пуск" на вход БУ 20 (на вход установки в "1" триггера 21) триггер 21 устанавливается в состояние "1", при этом перепад напряжений на выходе триггера 21 запускает формирователь 23, на выходе которого Формируется импульс, устанавливающий сумматоры 6 и 7 в нулевое состояние, а также открывается логический элемент И 22 Импульсы с выхода умножителя. 19 частоты через логический элемент И 22 поступают на счетный вход счетчика 24 и входы синхронизации работы блоков 3,4,6 и 7, Каждое состояние счетчика 24 дешифрируется в дешифраторе 25, при этом на одном из выходов дешифратора 25 присутствует сигнал "1", который выбирает нужные константы из ЗУ 5: -му состоянию счетчика 24 соответ 116461645 иЪа.О)со 50 которые заносятся в первую и вторую ячейки ЗУ 8, а счетчик 26 из 11 меняет свое состояние из 0 в 1После 2 п-го импульса на выходах сумматоров 6 и 7 присутствуют коды(7 х .1. 27с =О- )зи - 1 27 ствует выбор константы з 1 п - х кои торая поступает на входы блока 3 ум 2 ноженияи константы соя - 1, которая поступает на входи блока 4 умножения.Счетчик 24 имеет п устойчивых состояний, поэтому после и-го импульса на входе, на его выходе Формируется импульс переполнения, кото. рый запускает Формирователь 23, сигнал с выхода которого сбрасывает сумматоры 6 и 7 в состояние "0" и прибавляет единицу к содержимому счетчика 26. Счетчик 26 имеет три устойчивых состояния: 0;1;2, Так как выходы счетчика 26 через дешифратор 27 присоединены к управляющим входам коммутатора 1 и ЗУ 8, то состоянию "0" счетчика 26 соответствует подключение Фазы А через коммутатор 1 к входу преобразователя 2 и занесе. ние в первую и вторую ячейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напряжения БАсостоя-. нию "1" счетчика 26 - подключение Фазы В через коммутатор 1 к входу преобразователя 2 и занесение в третью и четвертую ячейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напряжения П ,состояние "2" счетчика 26 - подключение фазы "С" через коммутатор 1 к входу преобразователя 2 и занесение в пятую35 и шестую ячейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напряжения 0После п-го импульса с выхода умножителя частоты 19, который про 40 шел через логический элемент И 22, на выходах сумматоров 6 и 7 имеются коды- ви )которые заносятся в третью и четвертую ячейки ЗУ 8, а счетчик 26 принимает состояние "2",После Зп-го импульса на выходах сумматоров 6 и 7 будут кодыи ( х.1. "ис . си ) и 1 а 1которые заносятся в пятую и шестуюячейки ЗУ 8.После переполнения счетчика 26,импульс с его выхода устанавливаеттриггер 21 в состояние "0", а триггер 28 - в состояние "1". Соответственно заканчивается работа блоков21-27 и начинают работать блоки 2831, при этом заторможенный мультивибратор 29 начинает генерироватьимпульсы Импульсы с выхода мультивибратора 29 поступают на счетныйвход счетчика 30 и синхронизирующийвход логической схемы 31. Импульспереполнения счетчика 30 устанавливает триггер 28 в состояние "0",при этом цикл работы устройства заканчивается.Величины с, си с можно интерпретировать как синусные составляющие, а ЬА, Ь Ьс - как косинусныесоставляющие первой гармоники напряжений Б (С) и Пв.(Т) трехфазнойсети.Порядок выбора констант из ЗУ 10и кодов из ЗУ 8 определяется состоянием логического элемента 31,который строится таким образом, чтобы на сумматоре 11 последовательново времени получали кодыб Зс = -с с с в -Ь + - Ьс+ ЗА б Вбсб вб сУЗ ГЗЬ = -Ь Ь - Ь + - с Ь7 1 где с+, Ь+, с, Ь, с и Ь - орто-гональные составляющие, соответ- ственно синусные и косинусные, напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей.Например, при определении отклонения напряжения трехфазной сети формируются импульсы, которые устанавливают в "0" сумматоры 11 и 13, на выходах БУ 20 формируются управляющие сигналы, которые последовательно выводят коды с , с , с Ь 4 иВфЬ из ЗУ. 8, а также сигналы, которые выводят константы +1/3, -1/б, -1/6, -О/6, + 1/3/б из ЗУ 10. Эти коды попарно умножаются в блоке 9 умно жения, а произведения суммируются в сумматоре 11. После получения кода с+ в сумматоре 11 он поступает на входы.квадратора 12 и го сигналам с соответствующих выходов блока БУ 20 возводится в квадрат и заносится в сумматор 13. Затем на одном из выходов блока 20 управления Формируются импульс, который устанавливает в "0" сумматор 11, и управляющие сигналы, которые последовательно выводят коды Ь 4, Ь , Ь , с с из ЗУ 8, а на других выходах БУ 20 - сигналы, которые выводят константы +1/3, -1/6, -1/6, +1(3/6, -1 ГЗ/6 из ЗУ 10; эти коды также попарно умножаются в блоке умножения 9, а произведения суммируются в сумматоре 11, После того, как в сумматоре 11 получится код Ь , он поступает на вход квадратора 12 и по сигналу с БУ 20 воз- водится в квадрат и заносится в сумматор 13, после чего по сигналу с соответствующего выхода БУ 20 код из сумматора 13 поступает в корнеиэвлекающее устройство 14. 164616Таким образом, на выходе корне- извлекающего устройства будет кодЭтот код поступает на входы вычитающего устройства 18, на вторые входы которого подается код Йн,лл ) номинального значения напряжения.Выходной код блока 1810О=О -ОФиксируется в регистрирующем устройстве 15 по сигналу с выхода БУ 20Аналогично происходят определение несимметрии трехфазного напряжения, которое определяется по форму,ле"н:Р ь20и смещение нейтрали, которое определяется по ФормулеО 2 2 см нейтрали со+ Несимметрия напряжения фиксируется в регистрирующем устройстве 16,БУ, а смещение нейтрали - в регист- рирующем устройстве 17 по сигналамс соответствующих выходов БУ 20.Таким образом, измеритель параметров качества электроэнергии .трехФазной сети повыщает точность измерения симметричных составляющих 1напряжения трехфазной сети в 35 раз, что при совместной работес устройствами автоматики предназначенными для управления исполнительными устройствами в энерго системах, обеспечивает выработкууправляющих воздействий за минимальное время., д. 4/5 ППП "Пат г. Ужгород, ул. Проектная,Фил РедакторЗаказ 418 Тираж 748 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, МоскваЖ, РаушПодмитета ткрытий ая наб.