PL241710B1

PL241710B1 - Sposób wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe

Info

Publication number: PL241710B1
Application number: PL435180A
Authority: PL
Inventors: Michał KACZMAREK; Michał Kaczmarek; Ernest Stano
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2022-11-28
Also published as: PL435180A1

Abstract

Sposób wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe charakteryzuje się tym, że wyznacza się błędy całkowity, napięciowy i kątowy poprzez podłączenie badanego przekładnika napięciowego lub dzielnika napięciowego do układu pomiarowego, w którym dokonuje się zsynchronizowanego pomiaru wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego lub wartości skutecznej danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego oraz wartości skutecznej harmonicznej podstawowej lub także wartości skutecznych danych wyższych harmonicznych napięcia różnicowego między punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, jednocześnie wyznacza się wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnymi napięciami lub poszczególnymi harmonicznymi odkształconego napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i harmoniczną podstawową lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego napięcia różnicowego, następnie oblicza się błąd całkowity badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego zgodnie z zależnością oraz wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego wyznacza się zgodnie z zależnością, następnie wyznacza się procentową wartość błędu napięciowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności (3) oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe.

Norma IEC 61869-6: „Przekładniki - Część 6: Dodatkowe wymagania ogólne dla przekładników małej mocy” określa wymagania w zakresie dokładności przekładników prądowych i napięciowych podczas transformacji sygnałów sinusoidalnych i harmonicznych sygnałów odkształconych. W normie tej przedstawiono koncepcje układów pomiarowych do badania dokładności przekładników prądowych i napięciowych na podstawie wartości błędu przekładni i błędu kątowego. Do ich wyznaczania stosuje się komparator prądów lub napięć lub zsynchronizowane przetworniki analogowo-cyfrowe.

Norma PN-EN 61869-3: „Przekładniki - Część 3: Wymagania szczegółowe dotyczące przekładników napięciowych indukcyjnych” określa jedynie wymagania w zakresie granicznych wartości błędów napięciowego i kątowego dla danych klas dokładności indukcyjnych przekładników napięciowych podczas transformacji napięć sinusoidalnych o częstotliwości 50 Hz.

Z opisu patentowego wynalazku PL225861 znany jest sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników i dzielników napięciowych dla napięć sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego. Z uwagi na konieczność zastosowania odmiennej procedury pomiarowej nie znajduje on jednak zastosowania do wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe. Ponadto, w sposobie tym wartości błędów napięciowego i kątowego wyznaczane są na podstawie jednoczesnych pomiarów porównywanych napięć dzielnika wzorcowego i przekładnika lub dzielnika badanego.

Ze zgłoszenia patentowego P.430626 znany jest sposób wyznaczania błędów całkowitego, prądowego i kątowego transformacji prądów sinusoidalnych i harmonicznych prądów odkształconych przez przekładniki prądowe. Z uwagi na konieczność zastosowania odmiennego układu pomiarowego nie znajduje on jednak zastosowania do wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe.

Wynalazek umożliwia wyznaczenie błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji harmonicznych napięcia odkształconego i napięć sinusoidalnych także o częstotliwościach wyższych niż typowe występujące w sieci elektroenergetycznej 50 Hz\60 Hz\120 Hz. Bezpośredni pomiar napięcia różnicowego zapewnia wysoką dokładność wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego w szerokim zakresie częstotliwości. Sposób wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe według wynalazku polega na tym, że wyznacza się błędy całkowity, napięciowy i kątowy poprzez podłączenie badanego przekładnika napięciowego lub dzielnika napięciowego do układu pomiarowego, w którym dokonuje się zsynchronizowanego pomiaru wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego lub wartości skutecznej danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego oraz wartości skutecznej harmonicznej podstawowej lub także wartości skutecznych danych wyższych harmonicznych napięcia różnicowego między punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, jednocześnie wyznacza się wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnymi napięciami lub poszczególnymi harmonicznymi odkształconego napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i harmoniczną podstawową lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego napięcia różnicowego, następnie oblicza się błąd całkowity badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego zgodnie z zależnością:

^£%ukh — -100% ^uwkh (1) gdzie:

e%ukh - oznacza wartość błędu całkowitego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy,

Uwkh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego,

PL241 710 Β1

Urkh — oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia różnicowego zmierzonego miedzy punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, oraz wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego wyznacza się zgodnie z zależnością:

^2kh ^— ^^wkfi Ί” ^rkh ^'^wkh^rkh'(2) gdzie:

U2kh - oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego dzielnika badanego, φwrkh - oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego względem sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia różnicowego, następnie wyznacza się procentową wartość błędu napięciowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności:

₌ n_uznu_ikh-u_wkh _ _100%

Uwkh gdzie:

AUkh - oznacza wartość błędu napięciowego transformacji sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia pierwotnego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy, nuzn - oznacza znamionową przekładnię napięciową badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego, oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności:

0_Ukh = arcsin Q _10Q%---) (4) gdzie:

5ukh - oznacza wartość błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego sygnału lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy.

Sposób według wynalazku ilustruje poniższy przykład z powołaniem się na rysunek, na którym Fig. 1 przedstawia schemat ideowy układu pomiarowego do wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki lub dzielniki napięciowe.

Wynalazek umożliwia wyznaczenie błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji harmonicznych napięcia odkształconego i napięć sinusoidalnych podwyższonej częstotliwości przez przekładniki i dzielniki napięciowe względem szerokopasmowego napięciowego dzielnika wzorcowego.

Przykład

W celu wyznaczenia błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki lub dzielniki napięciowe badany przekładnik lub dzielnik napięciowy 1A i dzielnik wzorcowy 1B przyłącza się do układu pomiarowego przedstawionego na Fig. 1, w którym obwody pierwotne zasila się z transformatora napięciowego 3, który jest zasilany ze wzmacniacza mocy 4 sterowanego przez generator arbitralny 5. Urządzenie pomiarowe 6 wyznacza w sposób zsynchronizowany wartość skuteczną napięcia sinusoidalnego lub wartości skuteczne danych harmonicznych odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego oraz wartość skuteczną harmonicznej podstawowej lub także wartości skuteczne danych wyższych harmonicznych napięcia różnicowego między punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, jednocześnie wyznacza wzajemne przesunięcia fazowe między

PL241 710 Β1 sinusoidalnymi napięciami lub poszczególnymi harmonicznymi odkształconego napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i harmoniczną podstawową lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego napięcia różnicowego.

Następnie dokonuje się obliczenia błędu całkowitego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego zgodnie z zależnością:

z%um -^400% (1) ^uwkh gdzie:

s%ukh — oznacza wartość błędu całkowitego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy,

Uwkh- oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia różnicowego zmierzonego miedzy punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, oraz wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego wyznacza się zgodnie z zależnością:

^2kh ^^wkh 4 ^rkh 0) gdzie:

U2kh- oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego dzielnika badanego, ipwrkh- oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego względem sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia różnicowego, następnie wyznacza się procentową wartość błędu napięciowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności:

&U_kh = . _{1000/o (3)}

Uwkh gdzie:

AUkh- oznacza wartość błędu napięciowego transformacji sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia pierwotnego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy, nuzn- oznacza znamionową przekładnię napięciową badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego, oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności:

Ąj_kh = arcsin 0 _100%---) (4) gdzie:

5ukh - oznacza wartość błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

1. Sposób wyznaczania błędów całkowitego, napięciowego i kątowego transformacji napięć sinusoidalnych i harmonicznych napięć odkształconych przez przekładniki i dzielniki napięciowe, znamienny tym, że wyznacza się błędy całkowity, napięciowy i kątowy poprzez podłączenie badanego przekładnika napięciowego lub dzielnika napięciowego do układu pomiarowego, w którym dokonuje się zsynchronizowanego pomiaru wartości skutecznej napięcia sinusoidalnego lub wartości skutecznej danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego oraz wartości skutecznej harmonicznej podstawowej lub także wartości skutecznych danych wyższych harmonicznych napięcia różnicowego między punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, jednocześnie wyznacza się wzajemne przesunięcia fazowe między sinusoidalnymi napięciami lub poszczególnymi harmonicznymi odkształconego napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i harmoniczną podstawową lub harmonicznymi tych samych rzędów odkształconego napięcia różnicowego, następnie oblicza się błąd całkowity badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego zgodnie z zależnością:

z%ukh -^400% (1) ^uwkh gdzie:

s%ukh — oznacza wartość błędu całkowitego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy,

Uwkh- oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego,

Urkh- oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia różnicowego zmierzonego miedzy punktami o wysokim potencjale napięcia wyjściowego dzielnika wzorcowego i napięcia wtórnego badanego przekładnika lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego, oraz wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego badanego dzielnika napięciowego wyznacza się zgodnie z zależnością:

U'2kh ^j^wkh + ^rkh ' ^wkfi ’ ^rkh ' (2) gdzie:

U2kh- oznacza wartość skuteczną sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego przekładnika badanego lub napięcia wyjściowego dzielnika badanego, ipwrkh- oznacza przesunięcie fazowe sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia wtórnego dzielnika wzorcowego względem sinusoidalnego napięcia lub danej harmonicznej odkształconego napięcia różnicowego, następnie wyznacza się procentową wartość błędu napięciowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności:

_Δυ = ^u_mu_2kfl-u_wkh . _{100% 3} ^Kn Uwkh gdzie:

AUkh- oznacza wartość błędu napięciowego transformacji sinusoidalnego lub danej harmonicznej odkształconego napięcia pierwotnego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy, nuzn- oznacza znamionową przekładnię napięciową badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego,

PL241 710 Β1 oraz wartość błędu kątowego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego według zależności:

_o J^s%Ukh~^AUkh.

8ukh = arcsm (-¹¹---------uren k _100% (4) gdzie:

5ukh- oznacza wartość błędu kątowego transformacji sygnału sinusoidalnego lub danej harmonicznej sygnału odkształconego przez badany przekładnik lub dzielnik napięciowy.