SU1129563A1 - Устройство дл измерени симметричных составл ющих трехфазной системы переменных напр жений - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯНХЦИХ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННЕЙ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее трехфазный генератор мо ,дулирующих напр жений, три однофазных модул тора, первые выходы каждого из которых подключены соответственно к одному фазному проводу трехфазной системы, первый выход первого из упом нутых однофазных модул торов соединен с первым выходом второго однофазного модул тора, второй выход последнего св зан с первым выходом третьего однофазного модул тора , при этом второй выход последнего св зан с одним выводом регистрирующего прибора, а также первый фильтр, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены второй фильтр, нормирующий усилитель, регул тор калибровки и переключатель, первый входной контакт которого св зан с вторым выходом первого однофазного модул тора, первый выходной контакт переключател  через последовательно соединенные первый фильтр и регул тор калибровки подключен к другому выводу регистрирующего прибора, второй выходной контакт переключател  подключен к входу второго фильтра, выход которого через нормирующий усилитель соединен с вторым входным контактом упом нутого переключател .

Description

Изобретение относитс  к электро измерител м и может быть использов но дл  измерени  несимметрии трехфазной системы переменных напр жений при контроле показателей качес ва электрической энергии в промышленных сет х, автономных системах электроснабжени , а также в лабораторной практике. Известны устройства дл  измерени симметричных составл кадих .пр мой.и обратной последовательностей, основанные на умножении числа фаз и мно гофазном выпр млении ij . Недостатком указанных устройств  вл етс  частотна  погрешность изме рений, обусловленна  отклонением частоты трехфазной системы напр жений от номинального значени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство, содержащее трехфазный генератор модулирующих напр жений, три однофазных модул тора, выходы которых соединены последовательно между собой и образуют два выходных зажима модул торов, первые входы каждого из которых ..подключены соответственно к,одному фазному провод трехфазной системы и к выходу генератора модулирующих напр жений, а также последовательно соединенные между собой и подключенные к выходным зажимам модул торов первый фильтр, настроенный на одну из частот спектра выходного напр жени  модул торов, и измерительный прибор Данное устройство позвол ет измер т составл ющую обратной последователь ности, котора  выдел етс  фильтром настроенным на вторую боковую часто ту и + 52 спектра выходного напр ,жени  модул торов, где со - частота -трехфазной системы переменных напр  :жений; Я - частота генератора модулирующих напр жений 2J . Недостатком такого устройства . также  вл етс  частотна  погрешност измерений, котора  возникает в результате ухода рабочей точки амплитудно-частотной характеристики филь ра с вершины на боковые склоны при отклонении частоты трехфазной систе мы напр жений. Цель изобретени  - повышение точ ности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  симметричных составл ющих трехфазной системы переменных напр жений, содержащее трехфазный генератор модулирующих напр жений, три однофазных модул тора, первые выходы каждо го из которых подключены соответст венно к одному фазному проводу трех фазной системы, первый выход перво .го из упом нутых однофазных модул торов соединен с первым выходом вто рого однофазного модул тора, второй выход последнего св зан с первым, вы-, ходом третьего однофазного модул тора , при этом второй выход последнего св зан с одним выводом регистрирующего прибора, а также первый фильтр, введены второй фильтр, нормирующий усилитель, регул тор калибровки и переключатель, первый входной контакт которого св зан с вторым выходом первого однофазного модул тора , первый выходной контакт переключател  через последовательно соединенные первый фильтр и регул тор калибровки подключен к другому выводу регистрирующего прибора, второй выходной контакт переключател  подключен к входу -второго фильтра, выход которого через нормирующий усилитель соединен с вторым входным контактом упом нутого переключател . На чертеже изображена структурна  схема устройства дл  измерени  симметричных составл ющих трехфазной системы переменных напр жений. Устройство содержит генератор 1 модулирующих напр жений, соединенный с переключателем 2 пор дка чередовани  фаз, выходы которого подключены ко входам 3, 4 и 5 однофазных модул торов 6, 7 и 8. К другим входам 9, 10 и 11 этих модул торов подсоединены фазные провода трехфаз|ной системы переменных напр жений А, В, С. Выходы модул торов 12, 13 и 14 соединены последовательно между собой и образуют два выходных зажима 15 и 16 модул торов. Устройство включает также последовательно соединенные между собой первый фильтр 17, регул тор 18 калибровки и регистрирующий прибор 19, один из зажимов которого подсоединен к выходному зажиму 16 модул торов . Кроме того, в устройстве имеютс  переключатель Измерение - Калибровка 20 (контакты 21, 22, 23, 24, 25 и 26) и последовательно соединенные между собойвторой фильтр 27 и нормирующий усилитель 28, причем вход 29 второго фильтра 27 соединен .с контактом 23 переключател  20, а выход 30 нормирующего усилител  28 соединен с контактом 22 этого переключател . Контакт 21 переключател  20 подсоединен к выходному зажиму 15 модул торов, а контакты 24 и 25 этого переключател  подключены ко входу 31 первого фильтра. 17. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Напр жени  отдельных фаз трехфазной системы А, В, С -подаютс  на входы 9, 10 и 11 модул торов 6, 7 и 8. При наличии несимметрии эти напр жени  можно представить через симметричные составл ющие лиоп,51пи1+и,п,е,пи1 иг 5;пы1, Ug--Uo в,,„в,)tUг„91n(wЬф yc Uo 5mUlVU 5; u)t tll2n,5(, где Uon, , и, , Uzm амплитуды симметричных составл ющих нулевой, пр  мой и обратной последовательностей соответственно. На другие входы 3, 4 и 5 модул торов 6, 7 и 8 с выхода генератора 1 модулирующих напр жений через переключатель 2 пор дка чередовани  фаз подаетс  трехфазна  система модулирующих напр жений в виде, напри мер, однопол рных пр моугольных импульсов частоты и , длительность ко торых равна паузе между ними (скваж ность равна двум) «м ft 4 + : , 51 п , . 2 «в-I4| «- - H t f). -гЯ,), где 5 - р д чисел 1, 2, 3, ... В каждом из модул торов производитс  перемножение модулирующих и соответствующих фазных напр жений. Дл  получени  выходного сигнала ре зультаты модул ции суммируютс  в общем контуре и на выходных зажима 15 и 16 модул торов по вл етс  напр жение . ,,--U«ft-UA U,...Uc.. (3) С учетом (1) и (2) после р да преобразований получают при . + ,,co9(n-u),(5 i wH-i- ( ИЭ Ч -53 i5a-uH С05 In (ОИ . в выходном напр жении модул торов на зажимах 16 и 17 присутствую гармоники: -5-Uom5inul,7rUop,Co«sl )n-(jH, .Н + uit частот ь),)П-со, соо ветственно, с1мплитуды которых пропо циональны амплитуде симметричной составл ющей нулевой последовательн ости Uo№ ; гармоники luco U-uH, Ui coslSn4(jjt частот Q-CO и 5 Q + (О соответстве амплитуды которых пропорциональны амплитуде симметричной составл ющей I пр мой прследо,р,ате 1ьности и,W гармоники -|и,„сови - Н, (,5п-сои частот   + м и5  -ы соответственно , амплитуды которых пропорциональны амплитуде симметричной составл ющей обратной последовательности Устройство реализует два режима работы - Измерение и Калибровка . В режиме Измерение замыкаютс  контакты 21-24 и 22-26 переключател  20 и вход 31 первого фильтра 17 подключаетс  к выходному зажиму .15. Если первый фильтр настроен, например , на частоту и) в спектре выходного напр жени  модул торов, то согласно (4) на выходе фильтра 17 по вл етс  напр жение, пропорциональное амплитуде симметричной составл ющей нулевой последовательности Uj, , которое через регул тор 18 калибровки попадает на прибор 19 и измер етс  им. Если первый фильтр 17 настроен, например на частоту Q - о в спектре выходного напр жени  модул торов, то согласно (4) на выходе фильтра 17 по вл етс  напр жение, пропорциональное амплитуде симметричной составл ющей пр мой последовательности U(n,, которое через регул тор 18 калибровки попадает на прибор 19 и измер етс  им. Аналогично, при настройке фильтра 17, например на частоту П + со прибор 19 измер ет напр жение, ампли-, туда которого пропорциональна симметричной составл ющей обратной последовательности сети Ij . Можно предусмотреть в качестве первого фильтра 17 систему из трех фильтров, включенных параллельно и настроенных каждый на одну из указанных частот. В этом случае при наличии трех приборов, аналогичных 19, будут одновременно измерены амплитуды всех трех симметричных составл ющих . Частоты ы , П - W , + о или другие согласно (4) определ ютс  стабильностью по частоте как трехфазного генератора модулирующих напр жений (частота Q ), так и трехфазной сети (частота со ) . При отклонени х этих частот рабоча  точка на амплитудно-част1этной характеристике фильтра 17 смещаетс  с вершины на боковые склоны и показани  измерительного прибора 19 существенно мен ютс ,т.е. повл етс  дополнительна  частотна  погрешность измерений . Дл  снижени  этой погрешности предусмотрен режим калибровки, который всегда предшествует режиму измерений. В режиме Калибровка замыкаютс  контакты 21-23 и 22-25 переключател  20 и вход 29 второго фильтра 27 подсоедин етс  к выходному зажиму 15, а вход 31 первого фильтра 17

оказываетс  подключенным к выходу 30 нормирующего усилител  28. Пусть например, производитс  калибровка по пр мой последовательности. При этом переключатель 2 пор дка чередовани  фаз ставитс  в положении пр мого пор дка и трехфазна  система модулирующих напр жений на его выходе описываетс  системой (2). Напр жение на выходных зажимах модул торов 15 и 16 описываетс  уравнением (4). Оно поступает на вход : 29 второго фильтра 27. Этот фильтр настраиваетс  на ту же частоту П О , что и первый фильтр 17 при измерении составл ющих пр мой последовательности . Выходное синусоидальное напр жение второго фильтра 27 нормируетс , т.е. приобретает стандартную , например, пр моугольную ;форму в нормирунидем усилителе 28, который, таким образом, может представл ть собой, например, усилительограничитель . При отклонении частоты С - 0) от номинального значени  на выходе 30 нормирующего усилител  28 мен етс  только частота сигнала при сохранении неизменными его амплитуды и формы.

Этот сигнал через замкнутые контакты 22-25 переключател  20 поступает на вход 31 первого фильтра .17, т.е. на выходе этого фильтра изменение напр жени  вызываетс  только изменением частоты входного сигнала, т.е. частоты Я - W

Изменившеес  значение напр жени  на входе первого фильтра 17 поступа ет на регул тор калибровки, который может представл ть собой, обыуный масштабный усилитель.с .регулированием коэффициента усилени . Снижени выходного напр жени  фильтра 17 компенсируетс  ручной подстройкой регул тора 18 калибровки, в результате чего при отклонении частоты О -со показани  измерительного прибора 19 не мен ютс .

Если калибровка производитс  по обратной последовательности, то переключатель 2 пор дка чередовани  фаз ставитс  в положение обратного пор дка и правые части втор&го и третьего уравнений (2) мен ютс  местами. Тогда выходное напр жение на зажимах 15 и 16 приобретает вид

л.

(Зп,иН4иоп,соб( ,п,соб( + со),„сов(5гг-о Н :и,

2m

-co9(5n.u))t-|u,cosU- lt.

, например, первый фильтр 17 дл  измерени  составл ющих обратной последовательности на частоту Я + со (см. уравнение (4)). По уравнению (5) в выходном напр жении модул торов гармоника этой частоты имеет амплитуду U ,т.е. пропорциональна амплитуде составл ющей пр мой, последовательности (i rnПоэтому при данной калибровке 5 даже -при малых уровн х составл ющей обратной последовательности в трехфазной сети в выходном напр жении (5) будет значительна  амплитуда гармоники частоты П + (о . Это на0 пр жение поступает, как и ранее, в режиме Калибровка, на вход 29 второго фильтра 27, который в данном случае должен быть настроен на частоту Я + СО .

5 Можно предусмотреть отдельные фильтры, настроенные на частоты Я+О) , переключение которых производитс  одновременно с переключател ми 2 и 20. После

Q нормирующего усилител  28 сигнал неизменной формы и амплитуды поступает на первый фильтр 17 и затем на его уровень корректируетс  регул тором 1В калибровки.

5 Если калибровка производитс  по нулевой последовательности, то переключатель 2 ставитс  в положение нулевого пор дка.

.При этом на выходе переключател  2 присутствует модулирующее напр 0 жение только на одном выходе, например на том,.который подсоединен ко входу 3 модул тора.б, св занного по входу 9 с фазой А трехфазной се- i ти А, В, С. Тогда в (2) U,(, ис О

5 и уравнение (4) при приобретает вид

Bbi 2 m5 iwb-Uon co5(u-aH-co5lcj+n)-l +-5U,s;nu),co5lu-sili:-co5(ut5tlil+ .

2 2 ;n 2m co5iU--n)t-C09(u+n)t

Пусть, например, первый фильтр 17 при измерении составл ющих нулевой последовательности настраиваетс  на частоту со (см. уравнение (4)). Согласно уравнени  (6) в выходном напр жении модул торов гармоника этой частоты имеет амплитуду

TCUflr - Im fJzm) т.е. даже лри малых уровн х составл ющих.нулевой tlofn и обратной и, последовательное тей в трехфазной сети в выходном напр жении (6) за счет Ц, будет значительна  амплитуда гармоники частоты ш .

Это напр жение также поступает на указанную последовательную цепочку: второй фильтр 27, нормирующий усилитель 28, первый фильтр 17, регул тор 18 калибровки, измерительный прибор 19. При этом производитс  необходима  калибровка показаний

прибора 19.

Таким образом, предлагаемое устройство осуществл ет режим калибровки и измерени  и обеспечивает повышение точности измерений симметричных составл ющих при отклонени х частоты U трехфазной сети А, В, Си частоты Я генератора модулирующих напр жений. Предлагаемое устройство имеет технические преимущества по сравнению с базовым объектом, в качества которого может быть вз т прибор Ф4330, используемый дл  измерени  несимметрии трехфазных промышленных сетей. Устройство обеспечивает измерение амплитуд пр мой, нулевой и обратной последовательностей , т.е. получение более полной информации о характере и степени несимметрии втрехфазных сет х по сравнению с базовым объектом.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащее трехфазный генератор модулирующих напряжений, три однофазных модулятора, первые выходы каждого из которых подключены соответственно к одному Фазному проводу трехфазной системы, первый выход первого из упомянутых однофазных модуляторов соединен с первым выходом второ- го однофазного модулятора, второй выход последнего связан с первым выходом третьего однофазного модулятора, при этом второй выход последнего связан с одним выводом регистрирующего прибора, а также первый фильтр, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй фильтр, нормирующий усилитель, регулятор калибровки и переключатель, первый входной контакт которого связан с вторым выходом первого однофазного модулятора, первый выходной контакт переключателя через последовательно соединенные первый фильтр и регулятор калибровки подключен к другому выводу регистрирующего прибора, второй выходной контакт переключателя подключен к входу второго фильтра, выход которого через нормирующий усилитель соединен с вторым входным контактом упо- g мянутого переключателя. **