HU192435B

HU192435B - Circuit arrangement for measuring the negative sequence component of three-phase voltages or currents

Info

Publication number: HU192435B
Application number: HU339784A
Authority: HU
Inventors: Jenoe Kisvoelcsey
Original assignee: Budapesti Mueszaki Egyetem
Priority date: 1984-09-07
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1987-06-29
Also published as: HUT39267A

Abstract

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés háromfázisú feszültségek vagy áramok negatív sorrendű öszszetevőjének mérésére, ahol a mérendő fázisokra primer feszültségváltók (la-lc) vannak csatlakoztatva. A találmány szerinti elrendezés lényege, hogy a primer feszültségváltók (la-lc) kiemenctei egy-egy 60°-os fózisforgató egység (3a-3c) bemenetére, azok kimenetel összegző áramkörök (4a4c) első bemenetelre vannak csatlakoztatva, továbbá a feszültségváltók (la-lc) kimenetei kalibráló kapcsolón (5)keresztül annak kalibráló állásában (c) negatív sorrend szerint következő fázisokhoz tartozó összegző áramkörök (4c, 4a, 4b) második bemenetelre, mérőállásában ím) pedig a pozitív sorrend szerint következő fázisok- (4b, 4c, 4a) tartozó összegző áramkörök második bemenetelre vannak csatlakoztatva, és az összegző áramkörök (4a-4c) kimenetel képezik a kapcsolási elrendezés kimeneteit. (1.ábra)The circuit arrangement according to the invention is three-phase tensions or currents in negative order to measure the phases to be measured voltage converters (la-lc) are connected. The essence of the arrangement according to the invention is that a primary voltage transducers (la-lc) prominent one 60 ° Phase Rotation Unit (3a-3c) inputs output summary circuits (4a4c) at first input are connected, and the voltage transducers (la-lc) outputs through a calibration switch (5) in its calibration position (c) in negative order of the following phases (4c, 4a, 4b) at its second input, measuring position behold, in the order of the following phases (4b, 4c, 4a) for the second input are connected and the summing circuits Outputs (4a-4c) are the switching arrangement outputs. (Figure 1)

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés háromfázisú feszültségek vagy áramok negatív sorrendű összetevőjének mérésére.The present invention relates to a circuit arrangement for measuring a negative sequence component of three-phase voltages or currents.

Az energiaellátó hálózatok feszültségasammetriá. ja - főként a negatív sorrendű összetevő - a fogyasztók egy részére káros hatással van. Ezért szükséges a közép- és nagyfeszültségű hálózatok feszültségének, illetve áramának negatív sorrendű összetevőjét kellő pontossággal mérni. A negatív sorrendű Összetevő mérése fázistoló és összeadó áramkörök segítségével elvi problémát nem jelent, azonban a kellő pontosság elérése érdekében - a mérési hibának a pozitív sorrendű összetevő 0,1%-nál kisebbnek kell lennie - két mérési hibaforrást ki kell küszöbölni. Az első a hálózati frekvencia változásából ered, mivel a fázistoló áramkörök fázistolása frekvenciafüggő. Ezt a feladatot különböző frekvenciváltozásra érzéketlen áramkörök kialakításával lehet megoldani, például a 2.265.223, illetve 2.702.011 számú NSZK szabadalmakban leirt módszerek szerint. Azonban egyik leírás sem említi meg a másik, nem kevésbé jelentős hibaforrást, amely abból adódik, hogy a közép, és nagyfeszültségű hálózatok feszültsége, illetve árama csak a beépített feszültségváltók, illetve áramváltók segítségével mérhető. Ezen mérőváltóknak azonban a gyártási pontatlanságokból adódóan átviteli amplitúdó- és fázisszöghibájuk van. Példaképpen 0,5%-os hibaosztályú feszültségváltók szekunder oldalán 0,7% negatív sorrendű összetevő is keletkezhet ilymódon. Ezért a mérő műszernek képesnek kell lennie a negatív sorrendű összetevőt az adott mérőváltókkal együtt, azok hibáit kikompenzálva, a kívánt pontossággal mérnie. A mérőváltók áttételi hibáinak kompenzálása a mérőműszernek a mérés helyén történő kalibrálásával oldható meg. A kalibrálást nehézzé teszi azonban, hogy negatív sorrendű összetevőt nem tartalmazó feszültség előállítása a feszültségváltó primer feszültségszintjén nehezen megoldható, kisebb feszültségszint alkalmazása pedig a feszültségváltók nemlinearitása miatt nem lehetséges.Power supply networks are voltage ammetry. ja - mainly the negative component - is detrimental to some consumers. Therefore, it is necessary to measure the negative sequence component of the voltage and current of medium and high voltage networks with sufficient accuracy. Measuring the negative order component using phase shift and additive circuits is not a problem in principle, but in order to achieve sufficient accuracy - the measurement error must be less than 0.1% of the positive order component - two sources of measurement error must be eliminated. The first is due to the change in the network frequency, since the phase shift of the phase shift circuits is frequency dependent. This problem can be solved by providing circuits that are insensitive to frequency changes, such as those described in U.S. Patent Nos. 2,265,223 and 2,770,011, respectively. However, neither description mentions the other, no less significant, source of error, which is due to the fact that the voltage and current of the medium and high voltage networks can only be measured with the help of the built-in voltage converters. However, these measuring transducers have transmission amplitude and phase angle errors due to manufacturing inaccuracies. By way of example, on the secondary side of a voltage transducer with a 0.5% error class, a 0.7% negative order component can be generated in this manner. Therefore, the measuring instrument must be able to measure the negative order component together with the respective measuring transducers, compensating for their errors and with the desired accuracy. Transmission error compensation for measuring transducers can be solved by calibrating the measuring instrument at the measuring site. However, calibration is difficult because it is difficult to generate a voltage without a negative component at the primary voltage level of the voltage converter and it is not possible to use a lower voltage level due to the non-linearity of the voltage converters.

A találmány célja háromfázisú feszültségek vagy áramok negatív sorrendű összetevőinek mérésére alkalmas kapcsolási elrendezést hozzunk létre, amellyel a fenti hibák kiküszöbölhetők.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a circuit arrangement for measuring the negative sequence components of three-phase voltages or currents, which eliminates the above errors.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy ha a feszültségváltók primer oldalait összekötve azokat azonos feszültségre kötjük, azaz -zérus sorrendű feszültséggel tápláljuk meg, akkor a mérőműszer alkalmas zárussorrendű feszültséggel való kalibrálásra.The invention is based on the discovery that if the primary sides of the voltage converters are connected to the same voltage, i.e., supplied with a zero-order voltage, the meter is capable of calibrating with a closed-order voltage.

A feladat tehát a primer feszültségváltók feszültségeinek 60°-os eltolása és azok összegzése hozzájuk képest ]20°-kal siető fázisok jelével.· Mivel 60°+ ♦ 120° = 180°, az összegben pozitív sonendű összetevő tehát nem lesz. Amennyiben az összegzést 120°kal késő fázisok jelével hajtjuk végre, a kapcsolási elrendezés zérus sorrendű bemenőjel segítségével kalibrálható.The task is thus to shift the voltages of the primary voltage converters by 60 ° and to sum them with the signal of the phases with a speed of 20 ° · Since 60 ° + ♦ 120 ° = 180 °, there will be no positive sonic component in the sum. If the summation is performed by 120 ° late phase signal, the switching arrangement can be calibrated using a zero-order input signal.

A kitűzött vélt a fentiek alapján olyan kapcsolási elrendezés kialakításával értük el, ahol a mérendő fázisokra primer feszültségváltók vannak csatlakoztatva, és a találmány szerint a primer feszültségváltók kimeneteit egy egy 60°-os fázisforgató egység bemenetére, másrészt kalibráló kapcsolón keresztül a második, illetve harmadik fázishoz tartozó összegző áramkör második bemenetelre, a 60°-os fázisforgató egységnek kimeneteit pedig a hozzájuk tartozó összegző Iramkörök első bemenetelre csatlakoztatjuk,és az ösz10 szegző áramkörök kimenetei képezik a kapcsolási el. rendezés kimeneteit.The foregoing is achieved by providing a circuit arrangement where primary voltage converters are connected to the phases to be measured and, according to the invention, the outputs of the primary voltage converters to an input of a 60 ° phase rotating unit and a calibration switch to the second and third phases. The outputs of the 60 ° phase rotation unit are connected to the first input of their respective summing circuits, and the outputs of the summing circuits form the switching means. sort outputs.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az alábbiakban kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol azThe circuit arrangement according to the invention will now be described in more detail with reference to an exemplary embodiment, in which:

1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés tömbvázlata; aFigure 1 is a block diagram of a circuit arrangement according to the invention; the

2. és 3. ábrákon pedig a fázisfeszültségek vektoréblái láthatók.Figures 2 and 3 show the vector plots of phase voltages.

Az 1. ábrán a mérendő fázisfeszültségeket Ua, Ub és Uc-vel jelöltük, amelyek la-lc feszültségváltók bemenetelre vannak kapcsolva. Az la-lc feszültségváltók kimenetei 2a-2c bemenetekre vannak kötve, amelyek egyrészt 3a-3c 60°-os fázisforgató egységek bemenetelre, másrészt 5 kalibráló kapcsoló egyegy munkaérintkezőjére vannak csatlakoztatva. Az 5 kalibráló kapcsoló c kalibráló állásához tartozó felső érintkezői a negatív sorrend szerint következő fázishoz tartozó 4c, 4a, illetve 4b összegző áramkörök második bemenetelre, m mérőállásához tartozó alsó érintkezői pedig a pozitív sorrend szerint következő fázishoz tartozó 4b, 4c, illetve 4a összegző áramköröknek szintén a második bemenetelre vannak csatlakoztatva. A 3a-3c 60°-os fázisforgató egységek kimenetel a 4a4c összegző áramkörök első bemenetelre vannak kötve, melyeknek kimeneteinél megjelenő feszültségeket U' -U' -vei jelöltük.In Fig. 1, the phase voltages to be measured are denoted by Ua, Ub and Uc, which are connected to the input of the voltage converters la-lc. The outputs of the voltage converters la-lc are connected to inputs 2a-2c, which are connected to the input of 60a phase rotation units 3a-3c and to one of the operating contacts of the calibration switch 5. The upper contacts of the calibration position c of the calibration switch 5 for the second input of the summing circuits 4c, 4a and 4b for the next phase in the negative order, and the lower contacts of the measuring position m for the summing circuits 4b, 4c and 4a they are connected to the second input. The output of the 60 ° phase rotation units 3a-3c is connected to the first input of the summing circuits 4a4c, the voltages at the outputs of which are denoted by U '-U'.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés a következőképpen működik:The circuit arrangement according to the invention operates as follows:

A mérendő U&, U^, ϋ_ς feszültségek az la, lb, le feszültségváltókon keresztül a mérőműszer 2a, 2b, 2c bemenetére csatlakoznak, A 2a-2c bemenete kiöl a jelek egyrészt a 3a, 3b, 3c 60°-os fázisforgató egységeken keresztül a 4a, 4b, 4c összegző áramkörökre jutnak, másrészt az 5 kalibráló kapcsolón keresztül egy másik fázis 4a-4c összegző áramköréhez csatlakoznak.The voltages U &, U ^, ϋ _{ς to} be measured are connected _{via the} voltage _converters la, lb, le to the inputs 2a, 2b, 2c of the measuring instrument. The inputs 2a-2c eliminate the signals on the one hand via the 60 ° phase rotation units they are connected to the summing circuits 4a, 4b, 4c and are connected via the calibration switch 5 to the summing circuits 4a-4c of another phase.

Az la, lb, le feszültségváltók áttételét — az esetleges közbenső feszültségváltókkal együtt - jelöljük a bj, b_a és b₃ komplex számokkal. A 3a, 3b, 3c ötfős fázisforgató egységek erősítése és fázisforgatása változtatható, értékük c_t, c₂ és cj. A mérendőU U^, U feszültségek összetevői legyenek Lf,, U₂ és Ö_o, az IT , U’ Ül· kimenő feszültségek feszültségösszetevői pedig υ\,-υ'₂ és U'_o. Méréskor az 5 kalibráló kapcsoló az m mérőállásba van kapcsolva, ekkor felírható, hogyThe ratios of the voltage converters la, lb, le, together with any intermediate voltage transformers, are denoted by the complex numbers bj, b _a and b ₃ . The gain and phase rotation of the five-phase phase rotary units 3a, 3b, 3c can be varied to values c _t , c ₂ and c j. The components of the voltages U U ^, U to be measured shall be Lf ,, U ₂ and Ö _o , and the voltage components of the outputs voltages IT, U 'S · υ \, - υ' ₂ and U ' _o . When measuring, the calibration switch 5 is connected to the measuring position m, so that it can be written that

3U á.= (b₃c, +abjCj *a^ab3c« + a^ab,+b3 »ab₃)U, ♦ ⁺ (bjC! + bic3 + b3c3 +a^abi + a^ab3 ♦ a^ab₃)U₃ ♦ ⁺ Φι⁰* ^<ab₃c_J +a*bi + ab₃ + b₃)U₀ (1) ahol a = . Kalibráláskor legyen U = Uv = U_fi 3U á. = (B ₃ c, + abjCj * a ^a b3c «+ a ^a b, + b3» ab ₃ ) U, ♦ ⁺ (bjC! + Bic3 + b3c3 + a ^a bi + a ^a b3 ♦ a ^a b ₃ ) U ₃ ♦ ⁺ Φι ⁰ * ^< ab ₃ c _J + a * bi + ab ₃ + b ₃ ) U ₀ (1) where a =. When calibrating, let U = Uv = U _fi

U_o és az 5 kalibráló kapcsoló a c kalibráló állasba van kapcsolva. Ekkor a kimenő feszültségek:U _o and the calibration switch 5 are connected to the calibration chord c. Then the output voltages:

U' xU₀ (b_lClvb₂)U ' _xU ₀ (b _lCl vb ₂ )

U b =U₀ (bjCj+b₃) (2)U b = U ₀ (bjCj + b ₃ ) (2)

U'°=U₀ (b₃c₃+bj végezzük ei a mérőberendezés kalibrálását oly módon változtatva, ac_bc₂ és c₃ értékeket, hogy ’ « UV = Lí'_c legyen. Ebben az esetben az (1) képlet jobbolaalán az Uj tag együtthatója 0 lesz, tehát méréskor az la-lc feszültségváltók pontatlansága mérési hibát nem fog okozni.U '° = U ₀ (b ₃ c ₃ + bj is performed by calibrating the measuring apparatus by changing the values of c _b c ₂ and c ₃ to''UV = L 1' _c . In this case, the coefficient Uj will be 0, so the inaccuracy of the voltage transformers la-lc will not cause a measurement error.

Kalibrálás után az 5 kalibráló kapcsolót az m mérőállásba kapcsoljuk és a bemenetelére az Ua-Uc mérendő feszültségeket adjuk. A mérőberendezés kimenetén a negatív sorrendű U' -U'_c kimenőfeszültség a bemenethez képest 3 szorosara növekszik, ezt mutatjuk be a 2. ábrán. A hálózati frekvencia változása ese-2192.435 tén a 3a, 3b és 3c 60°-os fázisfotgató egységek fázis· forgatása változni fog ugyan, de egyenlő mértékben, ezáltal a kimenetén kismértékű pozitív sorrendű U’-U' kimcnöfeszültség is mejgelenhet, azonbari a negatív sorrendű összetevő relatív aránya oly mértékben megnövekedett, hogy azután bármely Ismert módszerrel a kellő pontossággal megmérhető.After calibration, the calibration switch 5 is connected to the measuring position m and the voltages Ua-Uc to be measured are applied to its input. At the output of the measuring device, the output voltage U '-U' _{c in} the negative order increases 3 times the input, as shown in Figure 2. The mains frequency change in case-2192.435 the phase rotation of the 3A, 3b, and 3c phase-shifting units 60 ° will change, but equally, so that a small positive order U'-U 'can be generated at its output, though the negative order The relative proportion of the component is increased to such an extent that it can then be measured by any known method with sufficient accuracy.

Claims

Circuit arrangement for measuring a negative sequence component of three-phase voltages or currents, wherein primary voltage converters are connected to the phases to be measured, characterized in that the primary voltage converters (la-le) output to an input of a 60-phase rotary unit (3a-3c) circuits (4a-4c) connected to a first input, and additionally, said voltage converters (la-lc) to a second input via said output calibration switch (5) for said successive phases (4a, 4a, 4b) in their negative order (c); and (m) are connected to the inputs of the summing circuits of the following phases (4b, 4c, 4a) in the positive order, and the outputs of the summing circuits (4a 4c) form the outputs of the circuit arrangement.