DE3240625A1

DE3240625A1 - Verfahren zur bestimmung der elektroenergieguetekennwerte eines drehstromnetzes sowie einrichtungen zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE3240625A1
Application number: DE19823240625
Authority: DE
Inventors: Anatolij Korneevi&ccaron; Kiev &Scaron;idlovsky; Voldmir Vasilievi&ccaron; Kiev Braiko; Rafail Benediktovi&ccaron; Chusid; Roman Michailovi&ccaron; &Zcaron;itomir Galitsky; Bella Rafailovna Gilgurd; Isaak Pavlovi&ccaron; &Zcaron;itomir Grinberg; Oleg Leonovi&ccaron; Karasinsky; Oleg Mirakbarovi&ccaron; Kiev Mirfaiziev; Nikolai Ivanovi&ccaron; Moskva Nevmer&zcaron;itsky; Vitalij Vladimirovi&ccaron; Sobotovi&ccaron;; Pavel Stepanovi&ccaron; &Zcaron;itomir Sumaneev; Sergei Glebovi&ccaron; Kiev Taranov; Aleksandr Mifodievi&ccaron; Tsyganok; Viktor Alekseevi&ccaron; Ya&scaron;uk
Original assignee: Institut Elektrodinamiki Akademii Nauk Ukrainskoj Ssr Kiev; Insttitut Elektrodinamiki Akademii
Current assignee: Institut Elektrodinamiki Akademii Nauk Ukrainskoj Ssr Kiev; Insttitut Elektrodinamiki Akademii
Priority date: 1982-11-03
Filing date: 1982-11-03
Publication date: 1984-05-10
Also published as: FR2535852B1; FR2535852A1; JPS5988657A

Description

BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die ZIeßtechnik und betrifft insbesondere Verfahren zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte eines Drehstromnetzes sowie Einrichtungen zu deren Durchführung.
Die Erfindung kann beim Aufbau spezialisierter Informations- und Meßsysteme beziehungsweise kombinierter Vielfachmeßgeräte zur Messung aer Kennwerte von iilehrphasennetzen, insbesondere zur Messung der Elektroenergiegütekennwerte eines Drehstromnetzes, zum Einsatz gelangen. Dabei ist die Verwendung der vorliegenden Erfindung vor allem in rechnerunterstützten Meßsystemen bzw. in Geräten mit Mikroprozessoren von besonderem Vorteil.
Die gegenwärtige Etappe des technischen Fortschritts kennzeichnet sich durch eine hohe Energieintensität der Arbeit. Die dominierende Rolle spielt dabei die elektrische Energie, deren Vorteile hinsichtlich der einfachen ernübertragung, bequemen Benutzung, köglichkeit der Akkumulation bei geringem Platzbedarf sowie universeller Benutzung möglichkeiten eindeutig sind. Wie jede andere Produktion, kennzeichnet sich die Elektroenergie durch ihre Gute. Zu den Gütekennwerten der Elektroenergie gehören: Frequenzabweichung, Spannungsabweichung, Frequenzhub, Spaunungshub sowie Unsymmetrie-, Ungleichheits- und Nichtsinusförmigkeitsfaktoren der Spannungen.
Das Problem der Erhöhung der Energiegüte steht mit dem Problem der Uberwachung und Messung der (xröße einzelner Gütekennwerte der Elektroenergie in unmittelbarer Beziehung.
Das kann dadurch erklärt werden, daß nur die in Zahlen ausgedrückten Gütekennwerte der Elektroenergie die Information geben können, die eine Grundlage für die Festlegung von Maßnahmen zur Erhöhung der Energiegüte bilden können und sollen, so daß ohne die erwähnten Messungen keinerlei Erhöhung der Elektroenergiegüte möglich ist.
Es sei hier betont, daß gegenwärtig vier von den sieben Gütekennwerten der Elektroenergie (Spannungsabwe ichung V und Spannungshub sowie Unsymmetrie- und Ungleichheitsfaktor, entsprechend #2 bzw. #o) nach den symetrischen Komponenten der Mit spannung UiE, der Gegenspannung U2 und der Nullspannung Uo* ermittelt1 werden, deren Komplexwerte mit Hilfe der Komplexwerte der Phasenspannungen (UA, UB, UC) wie folgt ausgedrückt werden können: worin a = ej2#/3 der Drehoperator ist.
- Dabei betragen die Spannungsabweichung V, der Unsym-Metriefaktor #2 und der Ungleichheitsfaktor #o des Drehstromnetzes folgende Werte: worin UN der Spannungsnennwert des Drehstromnetzes ist.
Die Besonderheit der Messung der Elektroenergiegütekennwerte in Drehstromentzen liegt darin, daß ihre Werte um eine bis zwei Größenordnungen kleiner sind, +ls der Wert eines solchen keine Information bringenden Parameters, wie die Grundfrequenz-Mitspannung, deren Wert dem Nennwert gleich ist.
In Ubereinstimmung mit den Standards und anderen Normvors ohr iften darf die Größe der Elektroenergiegütekennwerte vom Nennwert jeweils um höchstens 2 bis 5 s abweichen, daher sollen die absoluten Meßfehler 0,05 bis 0,1 ,% nicht überschreiten, damit der relative Meßfehler 5 % nicht übertrifft.
Die gegenwärtig bekannten Verfahren zur Messung der Elektroenergiegütekennwerte nach der Größe der symmetrischen Spannungskomponent en in Mehrphasen-, insbesondere Drehstromnetzen, ergeben eine niedrige Meßgenauigkeit. Die sich bei der Messung der Elektroenergiegütekennwerte mittels der zur Durchführung dieser Verfahren verwendeten Meßgeräte ergebenden absoluten Fehler belaufen sich herkömlicherweise auf 0,5 bis 2 % und sind auf Fehler bei der Messung der symmetrischen pannungskomponenten zurückzuführen.
Bekannt ist beispielsweise ein Verfahren zur Bestitiimung der Elektroenergiegütekennwerte (DT-PS 1241524), welches auf der Messung der symmetrischen Spannungskomponenten eines Drehstromnetzes unter Verwendung der Filter für symmetrische xomponenten beruht, in denen mit Hilfe von Phasendrehgliedern eine Phasendrehung und Summierung der Phasenspannungen derart vorgenommen werden, daß die Realisierung der für aie Ermittlung der symmetrischen Spannungskomponenten eforderlichen obengenannten Umwandlungsfunktionen ermöglicht wird.
Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens und der Einrichtung zu seiner Durchfiüirung liegt in aer Brequenzabhängigkeit des Blindwiderstandes der Bauelemente der Einrichtung. Dager trten bei Netzfrequenzabweichungen vom Nennwert zusätzliche Meßfehler auf.
Das gleiche Verfahren ist auch in einer weiteren t;inrichtung (UdSSR-Urheberschein 517860) realisiert.
Diese Einrichtung enthält Messer für symmetrische Komponenten der Mit- und Gegenspannung eines Drehstromnetzes, deren Ausgänge miteinander gekoppelt sind und als Eingangs kleinen der Einrichtung, dienen. Die Einrichtung schließt ferner einen Divisionsblock ein, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Messer für symnetrische Komponenten der Mit-- und Gegenspannung des Drehstromnetzes gekoppelt sind, deren Ausgangssignal die Information über die Gütekennwerte der Elektroenergie liefert. An den Ausgängen beider esser für symmetrische Komponenten und des Divisionsblocks ist über einen Kommutator ein Registrierungsserät geschlossen.
Jeder Messer für symmetrische Komponenten schließt nebengeschaltet eine Eingangsvorrichtung, ein Filter für symmetrische Komponenten, ein Frequenzbandfilter, einen Wechselspannung--Gleichspannung-Umformer sowie eine Subtraktionsvorrichtung ein, deren Ausgang den Ausgang des betreffenden ifessers bildet und der andere Ausgang über einen Frequenzab- weichungs-Meßwandler mit dem Ausgang der Eingangsvorrichtung gekoppelt ist.
In dieser zinrichtung weichen die Übertragungsfaktoren der Bauelemente der Filter für symmetrische Komponenten hinsichtlich der keine Inforamtion bringenden Parameter (d.h.
solcher,welche mit der gegebenen Einrichtung nicht gemessen werden sollen) wegen der temperatur- und zeitbezogenen Instabilität dieser Bauelemente von Null ab.
Infolgedessen ergibt sich ein Meßfehler, gleich der Summe der Produkte aus den Übertragungsfaktoren hinsichtlich der keine Information bringenden Parameter und den Beträgen dieser Parameter im Drehstromnetz. Besonders stark macht sich der Einfluß der Mitspannung bemerkbar, da ihre Größe den Betrag der symmetrischen Komponenten der Gegen- und Nullspannung um eine bis zwei Größenordnungen überschreitet, nach denen der Unsytametrie- und der Ungleichneitsfaktor der Spannungen eines Drehstromnetzes bestimmt werden. Dies gestattet es nicht, die Meßgenauigkeit der Elektroenergiegütekennwerte zu erhöhen, und beschränkt den Betriebsbereich der Meßgrößen von unten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte eines Drehstromnetzes zu entwickeln, in denen durch Kompensation des keine Information bringenden Parameters der Einfluß des Übertragungsfaktors hinsichtlich des keine Information bringenden Parameters auf das Meßergebnis wesentlich herabgemindert und folglich die Genauigkeit der Bestimmung der Gütekennwerte erhöht werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Verfahren zur Bestimmung der Gütekennwerte der Elektroenergie eines Drehstromnetzes, welches auf der Bestimmung ihrer symmetrischen Komponenten beruht, nach deren Betrag über die Grobe der Elektroenergiegütenkennwerte geurteilt wird, gemäß der Erfindung zunächst die Amplitude und Anfangsphase der Referenzspannungen ermittelt werden, dann ein symmetrisches dreiphasiges Referenzsystem der Mitspannungen geformt wird, dessen Anfangsphase und Amplitude den vorher bestimmten Werten der Anfangsphase und Amplitude gleich ist und die Frequenz mit der Netzfrequenz übereinstimmt, und dann von den Eingangsspannungen die Referenzspannungen phasenweise subtrahiert werden, während die symmetrischen Komponenten nach der Differenz zwischen den 3ingangs- und den Referenzspannungen bestimmt werden.
Bei dem genannten Verfahren gestattet es die phasenweise Substraktion des fleferenzspannungssystems mit den genannten Werten der Amplitude und Eingangsphase aus dem Eingangsspannungssystem, den Einfluss der keine. Information liefernden Parameter praktisch auszuschalten und folglich den Messfehler herabzumindern sowie den Messbereich zu erweitern.
Gemäss einer Ausführungsvariante werden die Amplitude und Anfangsphase der Referenzspannungen durch dessen der Amplitude und Anfangsphase der Mit spannung des Drehstromnetzes bestimmt.
Eine derartige Modifikation des erfindungsgemässen verfahrens ermöglicht es, die grösstmögliche Genauigkeit zu erreichen, da der Einfluss der Mitspannung auf die Ergebnisse der Messung anderer Gütekennwerte der Elektroenergie völlig behoben wird. Dabei hängen die Messfehler nur von den relativen Fehlern der Übertragngsfaktoren der Linrichtung in bezug auf den Informationsparameter.
folglich ist im wesentlichen die multiplikative hlessfehlerkomponente vorhanden, so dass der Arbeitsbereich der Messgrössen von unten nicht begrenzt wird.
Mit dem grössten Nutzeffekt kann diese Verfahrensmodifikation bei der Messung der Elektroenergiegütekenn werte in Netzen mit geringen Beträgen der Unsymmetrie-und Nullversatzfaktoren angewendet werden.
3ei einer anderen Verfahrensvariante wird vorgeschlagen, die Amplitude des Referenzspannungssystems flir dem Spannungsnennwert des Drehstromnetzes gleich anzunehmen und die Anfangsphase durch Messen der Anfangsphase der Mitspannung des zu untersuchenden Netzes zu bestimmen.
Diese Modifikation gestattet es, den Messvorgang etwss zu vereinfachen, da die Amplitude der Referenzspannungen auf den vorher bekannten ert ohne zusätzliche Messungen eingestellt wird. Ein weiterer Vorteil der erwähnten Modifi- kation besteht darin, daM uie aus dcr Differenz der Eingangs- und der Refernzspannungen abgetrennte Mitspannung der Spannungsabweichung direkt proportional ist. Diese kann auch zur Bestimmung der Spannungshube des Drehstromnetzes angewendet werden. Dabei nimmt die Genauigkeit der Messsung dieser Parameter wesentlich zu.
In einer noch weiteren Verfahrensvariante wird die Amplitude des Referenzspannungssystems durch Messen der Amplitude der Mitspannung, und die Ani'angspnase durcn llessen der Anfangsphase einer der Phasenspannungen (beispielsweise der Phasenspannung A) bestimmt.
Auch diese Verfahrensmodifikation gestattet es, den Meßvorgang zu vereinfachen, da die Anfangsphase einer der Phasenspannungen an Zeitpunkt, zu dem der Momentanwert der entsprechenden Phasenspannung den Nullpegel überquert, leicnt ermittelt werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß die binrichtung zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte, mit deren Hilfe das Verfahren durchgeführt wird und welche je nach der Anzahl der zu messenden Gütekennwerte Vorrichtungen zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstroinnetzes enthält, deren Ausgänge die Ausgänge der gesamten Einrichtung sind und deren Ausgangssignal die Information über die Gütenkennwerte der Elektroenergie liefert, gemäß der erfindung zusätzlich drei Substraktionsschaltungen, deren Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen der jeweiligen Vorrichtung zur Messung, der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes gekoppelt sind, sowie ein Dreiphasenfilter für symmetrische Komponenten der Mitspannung einschließt, dessen Eingänge mit den entsprechenden nichtinvertierenden Eingängen der Subtraktionsscnaltungen gekoppelt und die Ausgänge an den invertierenden Eingängen der betreffenden Substraktionsschaltungen geschaltet sind.
Diese Einrichtung zeichnet sich durch ihre bauliche Einfachheit aus, da sie gestattet, in derselben Baueinheit - dem Dreiphasenfilter für symmetrische Komponenten -zugleich die Messung der Mitspannung und die Formung der dreiphasigen Referenz-Mitspannung vorzunehmen.
Die gestellte Aufgabe wird weiterhin dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte eines Drehstromnetzes, mit deren Hilfe das Verfahren durchgeführt wird und welche eine Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Komponenten des Drehstromnetzes enthält, deren eine Ausgänge die Ausgänge der gesamten Einrichtung sind und das Ausgangssignal die Information über die Gütekennwerte der Elektroenergie liefert, gemäß der Erfindung zusätzlich drei Addierschaltungen, deren erste Eingänge die Eingangskle:=me-n der 3inrichtung bilden und Wie Ausgänge mit den Eingängen der Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes verbunden sind, einen steuerbaren Drehstromgenerator, dessen Ausgänge mit den anderen Eingängen der Addierschalunten gekoppelt, und die Steuereingänge mit dem anderen Ausgang der Vorrichtung zur messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromneztes verbunden sind, sowie einen Former einschließt, dessen Ausgang an den Synchronisiereingang des Drehstromgenerators geschaltet und der Eingang mit einer dar Eingangsklemmen der besamten Einrichtung verbunden ist.
Diese Einrichtung zeichnet sich durch ihre vielseitige Einsatzmöglichkeiten aus, denn sie kann zur Messung sämtlischer Gütekennwerte der Elektroenergie verwendet werden.
Darüber hinaus kann auf die Verwendung zusätzlicher Meßvorrichtungen zur Bestimmung der Amplitude der Referenzspannungen verzichtet werden da sie nach dem Ausgangssignal der Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes eingestellt wird. Dabei kann die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht werden, indem die erwähnte Einrichtung in Betriebsart "Messung der Mitepannung" als Nullindikator der Spannung in den Ausgangssignalen der Subtraktionsschaltungen angewendet wird.
Bei einer Ausführunasvariante dieser Einrichtung enthält der steuerbare Spannungsgenerator drei Digital-Analog--Umsetzer, deren Ausgänge die Ausgänge des steuerbaren Generators sind, den vierten Digital-Änalog-Uiiisetzer, dessen Ausgang an den Analogeingängen der drei erwähten Digital -Analog-Umsetzer geschaltet ist, ein Register, dessen ein gänge die Steuereingänge des steuerbaren Drehstromgenerators sind und der Ausgang mit den Eingängen des vierten Digital-Analog-Umsetzers gekoppelt ist, eine zonstantenformereinheit, deren Ausgänge mit den Eingängen des ersten, des zweiten und des dritten Digital-Anaiog-LJuisetzers gekoppelt sind, einen Zähler, dessen Ausgänge mit den Einzwängen der Konstantenformereinheit verbunden sind, sie einen Frequenzvervielfacher, dessen Ausgang mit dem Zähl eingang des Zählers gekoppelt ist, während sein Eingang mit dem Synchronisiereingang zum Rückstellen des Zählers verbunden ist und als Synchronisiereingang des steuerbaren Drehstromgenerators dient.
Eine solche Aufbaustruktur des Drehstromgenerators ermöglicht es, erstens, die maximaLe Operationsgeschwindig keit zu erreichen, da er keine trägheitsbeiiafteten glieder einschließt, und, zweitens, die maximale Genauikeit zu erzielen, welche durch die Genauigkeit der Digital-Analog-Umsetzer bedingt ist. Sein wesentlicher Vorteil besteht auch in der Möglichkeit, den Äusgangskode der Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes unmittelbar zu steuern.
Bei einer anderen Ausführungsvariante der Einrichtung enthält der steuerbare Drehstromgenerator zusätzlich ein zweites Register, dessen Eingänge mit den Steuereingängen des steuerbaren Drehstroagenerators gekoppelt sind, während die Ausgänge dieses registers an den Rückstelleingängen des Zählers geschaltet sind.
Eine solche Strukturschaltung bietet die Möglichkeit, d ie IIitspannung am Eingang der Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Komponenten des Drehstromnetzes völlig zu kompensieren, wodurch die Genauigkeit der Messung der Elektroenergiegütekennwerte erhöht wird.
Im weiteren wird das Wesen der Erfindung an ihren Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen Fig. 1 Spannungszeigerdiagramm, Fig. 2 Blockschaltplan einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gemaß der Erfindung, Fig. 3 Blockschaltplan einer Einrichtung zur Durchführung einer Ausführungsvariante des Verfahrens, gemäß der Erfindung, Fig. 4 Blockschaltplan einer Einrichtung zur Durchführung einer anderen Ausführungsvariante des Verfahrens, gemäß der Erfindung, Fig. 5 Blockschaltplan einer Ausführungsvariante der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gemäß der Erfindung, Fig. 6 Blockschaltplan einer anderen Ausführungsvariante der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, gemäß der Erfindung, und Fig. 7 Blockschaltplan des Drehstromgenerators der in Fig. 6 gezeigten Einrichtung.
Das erfindungsaemälje Verfahren zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte eines Drehstromnetzes basiert auf der Ermittlung der symetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes, nach deren- Betrag über den Betrag der Gütekennwerte beurteilt wird, und besteht darin, daß zunächst die Amplitude und Anfangsphase der Referenzspannungen bestimmt werden, dann ein symmetrisches dreiphasiges Referenzsystem der Mitspannungen geformt wird, dereren Anfangsphase und Amplitude ihren vorher bestimmten Werten gleich sind und die Frequenz mit uer Netzfrequenz übereinstimmt. Danach werden von den Eingangsspannungen die Referenzspannungen phasenweise subtrauiert, aus deren Differenz die Eymmetrischen Komponenten ausgeschieden werden, nach deren Betrag über die Gütekennwerte der Elektroenergie geurteilt wird.
Bekanntlich lassen sich die symmetrischen Komponenten eines dreiphasigen Spannungssystems aus folgenden Gleichungen ermitteln: (1) Hierin bedeuten: U1*, U2*, U3* Komplexwerte der symmetrischen Komponenten entsprechend der Mit-, Gegen- und llulspannung; UA, UB, UC Komplexwerte der Phasenspannungen; a = ej2#/3 Drehoperator.
Das Wesen des Verfahrens ist im Spannungszeigeradiagramm (Fig. 1) veranschaulicht. Es wird ein symmetrisches dreiphasiges Referenzsystem der Mitspannungen UA1, UB1, UCl geformt und von den Eingangsspannungen UA, UB, UC des Drehstromnetzes die Referenzspannungen phasenweise subtrahiert.
Aus der Differenz dieser Spannungen aU = U; - UAl' #UB = UB-#UC = UC-werden die symmetrischen Komponenten ausgeschieden.
Bekanntlich lassen sich die Meßergebnisse X.. der ten Folge (S nimmt die werte von 1, 2, 3 an) als eine Linearkombination sämtliche im Netz anwessenden symmetrischen Komponenten darstellen: Hierin bedeuten: U1* Komplexwert der Spannung der i-ten Folge; Übertragugsfaktor der Meßvorrichtung hinsichtlich der i-ten Folge.
Bei der Messung der S-ten Folge ist der Nennwert des Übertragungsfaktors hinsichtlich des informationsliefernden Parameters, d.h. der gemessenen S-ten Folde, gleich 1, und die Nennwerte der Übertragungsfaktoren hinsichtlich der keine Information liefernden Parameter, d.h. der symmetrischen Komponenten, gleich Null.
Die Ist-Werte dieser Faktoren weichen vJn den Nennwerten ab und gleichen: Hierin sind absolute Abweichungen der Ubertragungs faktoren von den Nennwerten.
Das Vorliegen von Fehlern der Übertragungsfaktoren hat Fehler bei der Messung der symetrischen Spannungskomponenten zur Folge. Der absolute Meßfehler beträgt dabei: und der relative Fehler beträgt: Die Analyse der letzgebrachten Gleichung ergibt, daß sogar geringe Abweichungen #i einen sehr großen relativen Fehler bei der Messung der S-ten Folge verursachen können, fails der Spannungsmodul der S-ten Folge den Spannungsmodul einer beliebigen anderen Folge um das jjehrfache überschreitet.
Besunders stark macht sich der Einfluß des Fehlers des Übertragungsfaktors hinsichtlich der Mitspannung U1M bemerkbar, da sein Betrag die Gegen- bzw. Nullspannung um eine bis zwei Größenordnungen überschreitet. So führt beispielsweise der Betrag der Abweichung #1 von 0,5 % zu einem absoluten Fenler bei der Messung der Gütekennwerte von 0,5%.
Die untere Grenze der gemessenen Gütekennwerte gleicht also 1 bis 2 %, während die anderen fehler bei der Messung der Gütekennwerte in einen Bereich von 1 bis 5 % sich auf 10 bis 50 % belaufen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein dreiphasiges System der Referenzspannungen geformt, deren Momentanwerte die folgenden sind: Hierin sind U., Y1 Amplitude und Anfangsphase des Referenzspannungssystems.
Den Momentanwerten der Referenzspannungen entsprechen folgende Komplexwerte: Da die Referenzspannungen ein dreiphasiges symmetrisches System bilden, so belaufen sich ihre symmetrischen Komponenten auf folgende werte U21X=0, U31X=0 Nach der phasenweisen Subtraktion erhält man folgende Differenzspannungen: #UA=UA-UA1 #UB=UB-UB1 (9) #UC=UC-UC1 Hierin sind UA, UB, UC die Momentanwerte der Phasenspannungen.
Den Diffetenzspannungen entsprechen ebenfalls die Komplexspannungswerte: #UA=UA-UA1 #UB=UB-UB1, (10) #UC=UC-UC1, deren symmetrische Komponenten nach Gleichung (1) folgende Werte betragen: #U1X=U1X-Ul1X, #U2X=U2X (11) #U3X=U3X Wie es aus der letzgebrachten Gleichung ersichtlich ist, werden nur symmetrische Mitkomponenten subtrahiert, während die symmetrischen Gegen- und Nullkomponenten unverändert bleiben und folglich nach einem beliebigen bekannten Verfahren ermittelt werden können.
Ausgehend von den symmetrischen Gegen- und Nullkompo nenten können solche Gütekennwerte der Elektroenergie ermittelt werden, wie der Unsymmetriefaktor E2 und der Ungleichheitsfaktor #0: Hierin ist U der Spannungsnennwert des Drehstromnetzes.
Ähnlicherweise erhöht es bei der Messung der symmtrischen Komponenten von höheren Harmonischen, welche nach der Substraktion der Referenzspannungen von den Eingangsspannungen unverändert bleiben.
Nachstehend wird veranschaulicht, daß das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, die Genauigkeit der Messung der symmetrischen Spannungskomponenten und folglich der Elektroenergiegütekennwerte, zu erhöhen.
Die Amplitude und Anfangsphase des Referenzspannungssystem werden derart vorgegeben, dab der r:fodul der Mitspannung #U1X den Wert von U1X bei weitem unterschreitet.
Zur Erfüllung dieser Bedingung ist die Kitspannungsgröße in den Spannungen #UA, bUB und #UC zu kontrollieren und die Anfangsphase #1 sowie die Amplitude UMl des Referenzspannungssystems in abwechselnder Reihenfolge solange nachzustellen, bis der Mindestwert bU1 erreicht ist. Solchenfalls wird der Einfluß der Ubertragungsfaktoren der Einrichtungen hinsichtlich der Mitspannung um soviel Male verkleinert, wieviel Mal die Spannung #U1X kleiner ist, als die Mitspannung U1X des Drehstromnetzes. Wenn beispielsweise #1=0,5% und a #U1X = 0,1 ul, so beträgt die Komponente des absoluten Meßfehlers, bedingt durch den Einfluß der Mitkomponente, nur 0,05 , was es gestattet, Gütekennwerte der Elektroenergie angefangen vom Pegel 0,1 bis 0,2 % Zu messen.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es also, die Meßgenauigkeit zu erhöhen und den Meßbereich zu erweitern, weil der Einfluß der keine Information liefernden Kennwerte auf die Meßergebnisse herabgemindert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte kann mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten zinrichtung durchgeführt werden.
Diese Einrichtung enthält eine Kompensationseinheit 1 für die mitspannung sowie ein Meßsystem 2, das über die Kompensationseinheit 1 an die Eingangsschienen A, B und C anÖeschlossen ist. Zu der Koapensationseinheit 1 gehören auch Subtraktionsschaltungen 3, 4 und 5, deren nichtinvertierende Eingänge als Eingänge der Kompensationseinheit 1 dienen und die Ausgänge diese der Einheit 1 bilden, sowie ein steuerbarer Drehstromgenerator 6, dessen Ausgänge mit den invertierenden Eingängen der Schaltungen 3, 4 und 5 verbunden sind. Die Steuereingänge des Generators 6 bilden die Eingänge 7 und 8 zur Einstellung der Amplitude und der Anfangsphase der Referenzspannungen.
Zum Meßsystem 2 gehören ferner Vorrichtungen 91,...,9n zur Messung der Elektroenergiegütekennwerte, deren Eingänge miteinander gekoppelt sind und die Eingänge des Meßsystems 2 bilden.
Von den Ausgängen der Vorrichtungen 91, ..., 9n wird die Information über die Gütekennwerte der Elektroenergie abbegriffen.
Die Einrichtung (Fig. 2) arbeitet folgenderweise.
Der Generator 6 formt ein symmetrisches System der Referenz-Mitspannungen gemäß Gleichungen (6). Die Werte der Amplitude UMi und der Anfangsphase SOL der Referenzspannungen werden an den Steuereingängen des Generators 6 eingestellt.
in den Substraktionsschaltungen 3, 4 und 5 werden von den Phasenspannungen UA, Ug und UG die Referenzspannungen UA1, UB1 und UC1 subtrahiert. Die Spannungsdifferenzen #UA, #UB und #UC gelangen von den Ausgängen der Subtraktiunsschaltungen 3, 4 und 5 an die Eingänge der Meßvorrichtungen ..., 9n, welche die symmetrischen Komponenten ausscheiden, nach denen dann die Gütekennwerte der Elektroenergie bestimmt werden.
Angenommen, die Meßvorrichtung 91 ist zur Messung der Mitspannung bestimmt. Durch Änderung des Wertes der Anfangsphase #1 und der Amplitude UM1 der Referenzspannungen erzielt man die minimalen Anzeigen der Vorrichtung 91. Dieser Arbeitsschritt kann sowohl automatisch als auch vom Bedienenden ausgefürt werden.
Eine der Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der Güte kennwerte der Elektroenergie eines Drehstroinnetzes besteht darin, daß die Amplitude und Anfangsphase des Referenzspannungssystems durch Messen der Amplitude #2U1X und der Anfangsphase #1X der Mitspannung des Drehstromnetzes bestimmt werden.
D.h. die werte UM1 und #1 nehmen entsprechend die Beträge der Werte #2U1X #1, an, wobei die Werte der Mitspannung U1X und ihrer Anfangsphase #1X durch Messung dieser Parameter im zu untersuchenden Drehstromnetz ermittelt werden.
In Fig. 3 ist die Einrichtung zur Durchführung dieser Verfahrensmodifikation darg.estellt. Diese Einrichtung enthält ebenfalls eine Kompensationseinheit 1 für die Mitspannung sowie ein Meßsystem 2, das über die Einheit 1 mit den Eingangsschienen koppelt ist.
Darüber hinaus gehört zur erwähnten Einrichtung eine Vorrichtung 10 zur Messung der Amplitude und Anfangsphase der Mitspanung. Die Eingänge der Vorrichtung 10 sind an die Eingangsschienen, und ihre Ausgänge an die Eingänge 7,8 der Einheit 1 angeschlossen, an welchen die vierte der Amplitude und Anfangsphase der Referenispannungen eingestellt werden.
Die Arbeitsweise dieser Einrichtung weicht von der Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung (Fig.2) etwas ab.
Mit Hilfe der Vorrichtung 10 werden die Amplitide und Anfangsphase der Mitspannung gemessen. Die Information über diese wird von den entsprecnenden Ausgängen der Vorricütung 10 abgegriffen und an die Eingänge 7, 8 zur Einstellung der Amplitude und Anfangspnase der Referenzs-pannungen gelegt. Dabei formt der Generator 6 (Fig. 2) ein dreiphasiges Referenzspannssystem, welches der Amplitude und Anfangsphase nach mit der Mitspannung des Drehstromnetzes übereinstimmt. Folglich wird die Mitspannung in den Differenzspannungen #UA, #UB und #UC nicht enthalten sein und die Fenler der Übertragungsfaktoren hinsichtlich der Mitspannung werden auf die Genauigkeit der Messung der Elektroenergiegütekennerte keinerlei Einfluß ausüben.
Diese Verfahrensmodifikation ermöglicht die maximale Meßgenauigkeit und kann bei der Messung der Elektroenergiegütekennwerte in netzwerken mit geringen Beträgen der Unsymmetrie- und Nullversatzfaktoren sinnvoll angewendet werden.
Eine andere Verfahrensmodifikation besteht darin, daß nur die Anfangsphase der Mitepannung des Drehstromnetzes, nach deren Betrag man die Anfangsphase des Referenzspannungssystems einstellt, gemessen und die Amplitude <er etaerenzspannungen gleich dem Spannugsnennwert des Drehstromnetzes eingestellt wild. D.g.: UM1=#2UN, während #1=#1X.
Es gibt praktisch keinen Unterschied zwischen der wirkungsweise der soeben beschriebenen Einrichtung im Vergleich zu der in Fig. 3 gebrachten, mit Ausnahme dessen, daß der Stromkreis zwischen der Vorrichtung 10 und dem Eingang 7 der Einheit 1 unterbrochen und am Eingang 7 der Nennwert der Amplitude der Referenzspannungen eingestellt wird.
Da aber das Referenzspannungssystem und die £itspannungen des Drehstromnetzes phassenmäßig zusammenfallen, so liegt in den Differenzspannungen AUA, #UB und UC die i.iitspannung vor, ueren Betrag U1X U1 gleich ist. Da aber U1 = UN, so ergibt sich die Möglichkeit, die Spannungsabweichung des Drenstromnetzes zu messen, welche durch die Gleichung umschrieben werden kann.
Die Vorteile der beschriebenen Verfahrensmodifikation bestehen also darin, daß, erstens, der Meßvorgang selbst vereinfacht werden kam, da die Amplitude der Referenzspannungen auf den vorbestimmten Nert eingestellt wird, und, zweitens, sich die Möglichkeit ergibt, die Spannungsabweichung und den Spannungshub des Drehstromnetzes zu messen, wobei sicn auch die Genauigkeit der Messung dieser Kennwerte erhöht.
Die nächstfolgende Verfahrensmod-ifikation besteht darin* daß die Amplitude der Referenzspannungen durch dessen der Amplitude der Mitspannung des Drehstromnetzes,-und die Anfangsphase der Referenzspannungen durch Messen der Anfangsphase einer der Phasenspannungen (beispielsweise der Spannung der Phase A) ermittelt werden.
D.h. UM1 = #2 U1*, und #1 #A, wobei #A die Anfangsphase der Spannung UA ist-.
Der Blockschaltplan der Einrichtung zur Durchführung dieser Verfahrensmodifikation ist in Fig. 4 gebracht. Zu dieser gehören außer der Kompensationseinheit 1 für die Ziitspannung und des Meßsystems 2 auch eine Vorrichtung 11 zur essung der mitspannung, deren Eingänge mit den Eingangsschienen A, B una C verbunden und der Eingang mit detn Eingang 7 der Einheit 1 gekoppelt ist, an welchem die Amplitude der Referenzspannungen eingestellt wird, sowie ein an die Schiene A angeschlossener Former 12, dessen Ausgang mit dem Eingang b der Einheit 1 gekoppelt ist, an dem die An-Fangsphase der eferenzspannungen eingestellt wird.
Die Amplitude der Referenzspannungen wird also gleich der Amplitude der Mitspannung des Dr-ehstromnetzes eingestellt. Die AnfangSphase der Referenzspannungen wird zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung UA und daher bleich der Anfangsphase YA eingestellt.
Da mit der Verminderung der Unsymmetrie- und Ungleichheitsfaktoren der Differenzmodul der Komplexwerte der Spannungen UA der Phase A und der Mitspannung U1* abnimmt, so vermindert sich auch der Differenzmodul zwischen dem Komplexwert der Referenzspannung U1 und U1*. Demzufolge wird sich der Einfluß der Ubertragungsfaktoren hinsichtlich des teine Information bringenden Kennwertes, wie bei den vorstehend beschriebenen Verfahrensmodifikationen, ebenfalls vermindern, wobei mit der Abnahme-des Betrags der die Information liefernden Kennwerte die Mitspannungskomponente im uystem der Ausgangsspannungen der Subtraktionsschaltungen 3, 4, 5 (Fig. 2) auch abnimmt.
Folglich gewährleistet auch diese Verfahrensmodifikation eine Erhöhung der meßgenauigkeit und Erweiterung des Bereiches der zu messenden Kennwerte. Diese Modifikation bietet ferner die ioglichkeit, den Meßvorgang zu vereinfachen, da die Anfangsphase einer der Phasenspannungen nach dem Zeitpunkt, zu welchem der Momentanwert der entsprechenden Phasenpsannung den Nullpegel durchquert, ohne Schwierigkeiten ermittelt werden kann.
In FiL. 5 ist eine der erfindungsgemäßen Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt, in welcher ein symmetrisches Dreiphasensystem der Referenz-Mitspannungen geformt wird, deren Anfangsphase und Amplitude der Anfangsphase und Amplitude der Mitspannung des Drehstromnetzes bleich sind.
Diese Einrichtung enthält ein Meßsystem 2, zu welchen Vorrichtungen 91, ... 9n zur Messungder symmetrischen Komponenten, deren Eingänge miteinander verbunden sind, sowie Subtrakt ionsscnaltunten 3, 4, 5 gehören, deren erste nicntinvertierende Eingänge nit den Eingangsklemmen A, B und C verbunden und die Ausgänge mit den Eingängen der Meßvorrichtungen 91,..., 9n gekoppelt sind. Darüber hinaus gehört zu der Einrichtung ein Dreiphasenfilter 13 für symmetrischen Komponenten der Mitspannung, dessen Eingänge an die Eingangsklemmen A, B und C, und die Ausgänge an die entsprechenden itlvertierenden Eingänge der Subtrakt ionsschaltungen 3, 4, 5 angeschlossen sind.
BekanntLich bilden die Spannungen am Ausgang des Drei phasenfilters für symmetrische Komponenten der Mitspannung ein symmetrisches System der Mitspannungen, dessen Anfangsphase und Amplitude mit der Anfangsphase und Amplitude der Mispannung des Drehstromnetzes übereinstimmen. Das Dreiphasenfilter 13 kennzeichnet sich genauso, wie auch eine beliebige Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Komponenten, durch bestimmte Übertragungsfaktoren hinsichtlich der Mit-, Gegen- und Nullspannung. Wenn man aber berücksich--iõt, daJ der Betrag der Unsymmetrie- und Ungleichheitsfaktoren in einem Drehstromnetz nerköl:ìmlicherweise gering ist und 5 % selten übertrifft, und die Beträge der Ubertragungsfaktoren des Drephasenfilters 13 für symmetrische Komponenten der Mitspannung entsprechend K1 = (1 + K2 R K3 = #3, wobei #1 << 1, #2 << 1, #3 << 1, so sind die auf die Ausgangsspannungen des Filters durch die Unsymmetri'e und Ungleichheit der Spannungen des Drehstromnetzes ausgeübten Einflüsse vernachlässigbar klein. Folglich wird die itspannung in der Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltungen 3, 4, 5 völlig ausbleiben, während die Gegen- und Nullspannluig unverändert bleiben werden.
Die Aus£:angsspannungen der Substraktionsschaltungen 3, 4, 5 gelangen an die Eingänge der Vorrichtungen 91, ..., 9n für die Messung der symmetrischen Komponenten der Gegen- und Nullspannungen, nach deren Betrag man über die Gütekennwerte der Elektroenergie urteilt.
Diese Einrichtung (Fig. 5) zeichnet sich durch ihre minfachneit aus, da sie gestattet, in einer Baueinheit - dem Dreiphasenfilter für symmetrische Komponenten - zugleich die Messung der Mitspannung und die Formung einer dreiphasigen Referenz-Mitspannung vorzunenmen.
Das beanspruchte Verfahren kann auch mit ilfe einer in Fig. 6 gezeigten digitalen Einrichtung durchgeführt werden, welche auch der Erfindungsgegenstand ist.
Diese Einrichtung enthält Addierschaltungen 14, 15, 16-, deren erste Eingänge mit den Eingangsschienen A, B, C gekoppelt sind, einen steuerbaren Drehstromgenerator 17, dessen Ausgänge an den anderen Eingängen der Addierschaltungen 14, 15, 16 geschaltet sind, einen Sommer 16, dessen eingang an der Eingangsschiene A- und der Ausgang am Syncghronisiereingang 19 des Generators geschaltet ist, sowie eine Vorrichtung 20 zur Messung der symmetrischen Komponenten. Zur Meßvorrichtung 20 gehören ein Analogspeicher 21, ein Komstator 22, ein Spannungs-Kods-Wandler 25, eine Synchronisationseinheit 24 sowie ein Recimer 25. Dabei sind die Addierschaltungen 14, 15, 16 ausgangsseitig über den Analogspeicher 21 und den Kommutator 22 mit dem Eingang des Spannungs-Kode-Wandlers 23 verbunden, dessen Ausgang am Informationseingang des Rechners 25 geschaltet ist. Von den Aus- gängen 26, 27, 28 des Rechners 25 wird die Information über die Gütekennwerte der Elektroenergie und vom zusätzlichen Ausgang 29 die Information über die Amplituoe der Referenzspaltungen abgegriffen. Der Ausgang 29 ist mit dem £teuereingang des Generators 17 verbunden. Die Steuereingänge des Analogspeichers 21, des Kommutators 22 und des Spannung -Kode-Wandlers 23 sind an den entsprechenden Ausgängen der Synchronisationseinheit 24 geschaltet.
Die Arbeitsweise der Einrichtung besteht in folgendem Die Spannung UA gelangt an den Eingang des Formers lu, an dessen Ausgang zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung UA ein Impuls geformt und von hier aus an den Synchronisiereingang 19 oes Generators 17 gelegt wird. Dabei formt der Generator 17 ein direiphasiges System der Spannungen, deren ;;omentanwerte durch die Gleichungen (p) umchrieben sind, wobei ciie Anfangsphase #1 der Anfangsphase der Spannung UA entspricht (ihr Momentanwert wird gleich Null zum Zeitpunkt, zu dem an dem Eingang 19 ein Signal ankommt), und die Amplitude der Referenzspannungen U;i durch den Kode bestimmt wird, der vom Ausgang 29 des Kechners 25 an Steuereingang des Generators 17 ankommt.
Die Synchronisationseinheit 24 formt ein Signal zur Auslösung des Analogspeichers 21, wobei in diesem die Momentanwerte der Spannungen festgehalten werden, welche a Eingang der Meßvorrichtung 20 zur, Zeitpunkt des Anlegens eines Signals an den Steuereingang des Analogespeichers 21 anlagen.
Danach werden die Ausgangsspannungen des Analogspeichers 2L über den Kommutator 22 in abwechselnder Reihenfolge an den Eingang des Spannungs-Kode-Wandlers 23 gelegt. Die Steuerung des Kommutators 22 und die Auslösung des Spannungs-Kode-Wandlers 23 kommen mittels an den entsprechenden Ausgängen der Synchronisationseiheit 24 erzeugter Signale zustande. Die vorstehend erwähnte Reihenfolge wiederholt sich in dem Analogspeicher 21, dem Kommutator 22 und dem Wandler 23 n-mal je Spannungsperiode T. In den Rechner 25 gelangen vom Ausgang des Wandlers 23 Kodes XAi, XBi und XCi (i = 0,1,..., n-1) der Spannungsmomentanw'erte am Eingang der Meßvorrichtung 20: Im rechner werden diese Kodes nach dem bekannten Algorhitmus verarbeitet: Zunächst werden di-e Mesinus- und die sinusförmigen Kom- nach denen danach die sinus- und kosinusförmigen Komponenten der mit-, Gegen- und Nullspannungen berechnet werden: nach denen ihrerseits die Ist-Werte der Mit- und Gegenspannungen berechnet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, Daß in der Spannung am eingang der Subtraktionsschaltungen 14, 15, 16 das System der Referenz-Mitspannungen anwesend ist, zu der kosinus- und der sinusförmigen Komponente al, bl jeweils die kosinus- und die sinusförmige Komponente des Referenzspannungssystems hinzuzufügen sind, welche, entsprechend, folgende Werte betragen: O, UM1 (Die kosinusförmige Komponente ist gleicn Null, da der Beginn der Zeitzählung dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Spannung UA entspricht). Dann Nach den Werten U1, U2# Uä2 werden die Gütekennwerte der Elek troenergie gemessen: Am Aus ang 26 die Spannungsabweichung im Drehstromnetz: am Ausgang 27 der Unsymmetriefaktor: am Ausgang dd der Ungleichheitsfaktor: Darüber hinaus wird am Ausgang 29 die Information in Gestalt eines Codes, gleich #2 U1, abgegriffen, welcher zur Einstellung eines neuen Wertes der Amplitude der Referenzspannung benutzt wird.
Ausser der genannten Gütekennwerten lassen sich mit der beanspruchten Einrichtung auch andere Kennwerte bestimmen, beispielsweise der Nichtsinusförmigkeitsfaktor, die Pegel der höheren Harmonischen in den Phasenspannungen und andere Kennwerte, welche aus den Kodes der Spannungsmomentanwerte ermittelt werden können. Der Nichtsnnusförmigkeitsfaktor der Spannung U wird beispielsweise aus der Gleichung bestimmt.
Dazu braucht die Strukturschaltung der Einrichtung durch aus nicht umgebaut zu werden. Es genugt schon, in den Rechner 25 das entsprechende lnformationsverarbeitungsprogramm einzugeben.
Die wichtigsten Vorteile der vorgeschlagenen Modifikation der Einrichtung sind folgende: 1. Erweiterte Ein.satzmöglichkeiten, da mit dieser sEmtliche Gütekennwerte der Elektroenergie gemessen werden können.
2. Verzicht auf die Verwendung zusätzlicher Vorrichtungen zur Bestimmung der Amplitude der Referenzspannungen, da diese im Verlaufe der Ermittlung der Elektroenergiegütekennwerte bestimmt wird.
3. Möglichkeit zu einer wesentlichen Erhöhung der Genaugkeit der Einrichtung durch Verwendung der Meßvorrichtung 20 als Nullindikator der Nitspannungen, d.h. durch eine derartige Änderung der Amplitude der Referenzspannungen, daß die Kosinus- und die sinusförmige Komponente, entsprechend al, bl, nahe Null zu liegen kommen.
Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsvariante der Einrichtung enthält der Drehstromspannungsgenerator 17 (Fig. 8) einen ersten, -inen zweiten, einen dritten sowie einen vierten Digital-Analog-Umsetzer 30, 31, 32, 33 eine Konstantenformereinheit 34, einen Zähler 35, einen Frequenzvervielfacher 36 sowie ein Register 37.
Dabei bilden die Ausgänge der Umsetzer 30, 31, 32 die Ausgänge des Generators 17 und sind an die zweiten Eingänge der Addierschaltungen, entsprechend 14, 15, 16, angeschlossen. Die Steuereingänge der Umsetzer 30, 31, 32 eine über die Einheit 34 mit dem Ausgängen des Zählers 35 verbunden, dessen Zähleingang am Ausgang des Frequenzvervielfachers 36 geschaltet ist. Der Eingang des Frequenzvervielfaches 36 ist mit dem Rückstelleingang des Zählers 25 gekoppelt und bildet deii Synchronisiereingang 19 des Generators. Die Analogeingänge der Umsetzer 30, 31, 32 sind miteinander verbunden und an den Ausgang des Umsetzers 35 geschlossen, dessen Steuereingänge mit den Ausgänge des Registers 37 gekoppelt sind. Die Eingänge des Registers 37 sind die Steuereingänge des Generators 17.
Die Wirkungsweise des Generators 17 besteht in folgendem.
Der aus dem Rechner ankommende Kooe U@ wird in das Register 37 eingegeben. Da der Digital-Analog-Umsetzer 33 am Ausgang de-s Registers 37 geschaltet ist, so stellt sich an seinem Ausgang eine Gleichspannung U,, ein (Dies ist eine Minus-Spannung, weil die Referenzspannungen zu den Eingangsspannungen in Gegenphase liegen sollen).
Das Signal um Eingang 19, dessen Folneperiose der Periode T der Spannung UA gleich ist, gelangt an den Rückstelleingang des Zählers 35 sowie an den Eingang des Frequenzvervielfachers 36, welcher Impulse mit einer Folgeperiode von T/n formt. Der Zähler 35 iiat n stationäre Zustände. Nach jedem Kode 1, i = 0,..., n-l am Ausgang des Zählers 35, der in die Konstantenformereinheit 34 gelangt, formt die Einheit 34 Kodes sin 2#i; sin#2#i - 2##; sin n n 3 #2#i + 2##,welche den Steuereingänger der Digital-Analogn 3 -Umsetzer 30, 31, 32 zugeführt werden.
Da an die Analogeingänge der Umsetzer 30, 31, 32 vom Eingang des Umsetzers 33 die Spannung -U 1 gelegt wird, sind ihre Ausgangsspannungen im Zeitinterval t##Ti, T(i+ n n gleich -UMlsin 2# i; -UMl sin (2#i-2#); -UMl sin n n 3 #2# + 2## entenrechend. Die Spannungen am Ausgen ( n + 3 ), entsprechend. Die spannungen am Ausgang des Generators 17 sind als "treppenförmige" Sinuskurven gestaltet, dies übt aber keinerlei einflüß auf die Meßgenauigkeit aus, weil die Momentanwerte der Spannung am Eingang der Vorrichtung 20 in den Kode nur zu den. Zeitpunkten R i umgewandelt werden; daher kommt das Gesetz der Änderung der Referenzspannungen im vorstehend erwähnten Zeitintervall nicht ganz zur Geltung.
Eine solche Aufbaustruktur des steuerbaren Drehstromgenerators gestattet es, erstens, die maximale Operationsgeschwindigkeit, da er keine trägheitsbelaste Glieder enthält, zweitens, die ' maximale Genauigkeit zu erreichen, weil chr durch die Genauigkeit der Digital-Analog-Umsetzer bedingt ist, und, drittens, genört zu seinem wesentlichsten Vorteil die Möglichkeit, den Ausgangskode der Vorrichtung 20 unmittelbar zu steuern.
Bei einer anderen Modifikation des steuerbaren Drehstromgenerators 17 ist die Möglichkeit vorgesehen, die Anfangsphase der Referenzspannungen einzustellen. Zu diesem Zweck-besitzt er ein zusätzliches Register 38, dessen Eingange rit den Steuereingängen des Generators 17 verbunden sind, welche ihrerseits mit den Ausgängen 29 des Rechners 25 in Verbindung steilen. Die Ausgänge des Registers 38 sind an die ein stelleingänge des Zählers 35 geschlossen.
Die Wirkungsweise des Generators 17 ist dieselbe Seblieben. Das Signal am Eingang 19 bringt jedoch den Zänler 35 in den Ausgangszustand qo, welchner in das Register 3c eingegeben wurde. Dabei ist die Anfangsphase der Referenzspannungen gleich Y1 = 2# q0.
Diese Strukturschaltung des Generators 17 bietet die Möglichkeit, die Mitspannung am Eingang der Vorrichtung 20 völlig zu kompensieren, wodurch die Genauigkeit der Messung der Elektroenergiegütekennwerte erhöht wird.

Claims

VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER ELEKTROENERGIEFÜTERKENNWERTE EINES DREHSTROMNETZES SOWIE EINRICHTUNGEN ZUR DURCH-FÜHRUNG DESSELBEN PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Bestimmung der Elektroenergiegutekennwerte eines Drehstromnetzes, welches auf der Bestimmung ihrer symmetrischen Komponenten beruht, nach deren Betrag die Größe der Elektroenergiegütekennwerte beurteilt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zunächst die Amplitude und die Anfangsphase der Referenspannungen ermittelt werden, dann ein symmetrisches dreiphasiges Referenzsystem der M'itspannungen geformt wird, dessen Anfangsphase und Amplitude den vorher bestimmten Werten der Anfangsphase und Amplitude der Referenzspannungen gleich ist und dessen Frequenz mit der Netzfrequenz übereinstimmt, und dann von den Eingangsspannungen die Referenzspannungen phasenweise substraniert werden, während die symmetrischen Komponenten nacn der Differenz zwischen den Eingangs- und den Refernzspannungen bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a å u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Amplitude und Anfanbsphase der Referenzspannunen durch }essen der Amplitude und Anfangsphase der Mitspannung des Drehstromnetzes bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Amplitude der Referenzspannungen für dem Amplitudennennwert gleich angenommen und die Anfangsphase durch Messen der Anfangsphase der Mitspannung des Drehstromnetzes bestimmt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Amplitude der Referenzspannungen nach der Amplitude der Mitspannung des Drehstromnetzes, und die Anfangsphase nach der Anfangsphase eimit der Phasenspannungen, beispielsweise der Phase A, bestimmt wird.
5. Einrichtung zur Bestimmung der Elektroenergiegütekennwerte eines Drehstromnetzes, mit deren Hilfe das Verfahren nach Anspruch 1 durchgeführt wird und welche eine Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes enthält, deren eine Ausgänge die Ausgänge der gesamten Einrichtung sind und das Ausgang signal die Iniormation über die Gütekennwerte der Elektroenergie liefert, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß sie zusätzlich drei Addierschaltungen (14),(15), (16), deren erste Eingänge die Eingangsklemmen der Einrichtung bilden und die Ausgänge an die Eingänge der Vorrichtung(20) zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes geschlossen sind, einen steuerbaren Drehstromgenerator (17), dessen Ausgänge mit den anzieren Eingängen der Addierschaltungen (14), (15),(16) gekoppelt, und die Steuereingänge mit den anderen Ausgängen der Vorrichtung (20) zur Messung der symmetrischen Komponenten des Drehstromnetzes verbunden sind, sowie-einen Former (18) einschließt, dessen Ausgang an den Synchornisiereingang des Drehstromgenerators (17) geschaltet und der Eingang mit einer der Eingangsklemmen der gesamten zinrichtung verbunden ist.
6. zinrichtung nach Anspruch 5, d a d u r oh g ek e n n z e i c h n e t, daß der steuerbare Spannungsgenerator drei Digitanl-Analog-Umsetzer (30), (31), (32), deren Ausgänge die Ausgänge des steuerbaren Generator (17) sind, einen vierten Digital-Analog-Uuisetzer (33), dessen Ausgang auf die Analogeingänge der drei erwähnten Digital-Analog-Umsetzer (3C), (31), (32) geschaltet ist, ein Register (3), dessen Eingänge die Steuereingänge des steuerbaren Drehstromgenerators (17) bilden und der Ausgang mit den Eingängen des vierten Digital-Analog-Umsetzers (33) gekoppelt sind, eine Konstantenformereinheit (34), deren Ausgänge mit den Eingängen des ersten, des zweiten und des dritten Digital-Analog-Umsetzers (30),(31), (32) gekoppelt sind, einen Zähler (35), dessen Ausgänge auf die Eingänge der Konstantenformereinheit (34) geschaltet sind, sowie einen Frequenzvervielfacher (36) enthalt, dessen Ausgang mit dem Zähleingang des Zählers (35) gekoppelt ist, während sein Eingang mit dem Synchronisiereingang zum Rückstellen des Zählers verwunden ist und den Synchronisiereingang des steuerbaren Drehstromgenerators (17) bildet.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß der steuerbare Drehstromgenerator zusätzlich ein zweites Register enthält, dessen Eingänge mit den Steu ereingängen des steuerbaren Drehstromgenerators gekoppelt sind, während die Ausgänge dieses Registers auf die Bindestelleingänge des Zählers geschaltet sind.
8. Einrichtung zur Bestluirnung der Elektroenergiegütekennwerte, mit deren Hilfe das Verfahren nach Anspruch 1 durchgeführt wird und welche je nach der Anzanl der zu messenden Gütekennwerte Vorrichtungen zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes enthält, deren Ausgänge dìe Ausgänge der gesamten Einrichtung sind und deren Ausgangssignal die Information über die Gütekennwerte der Elektroenergie liefert, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß sie zusätzlich drei Subtraktionsschaltungen, deren Jeder Ausgang jeweils an den entsprechenden Eingang jeder Vorrichtung zur Messung der symmetrischen Spannungskomponenten des Drehstromnetzes gekoppelt ist, sowie ein Dreiphasenfilter für syemetrische Komponenten der Mitspannung einschließt, dessen Eingänge mit den entsprechenden nicntinvertierenden Eingängen der Subtraktionsschaltungen gekoppelt und die Ausgänge auf die invertierenden eingänge der entsprechenden Subtraktionsschaltungen geschaltet sind.