SU1086495A1

SU1086495A1 - Error compensator of current transformer

Info

Publication number: SU1086495A1
Application number: SU823446517A
Authority: SU
Inventors: Валерий Кузьмич Ванин; Александр Иванович Мухин; Анатолий Васильевич Полянский
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина; Вологодский Политехнический Институт
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1982-06-04
Publication date: 1984-04-15

Abstract

КОМПЕНСАТОР ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА, содержащий преобразователь ток-напр жение, вход которого предназначен дл подключени ко вторичной обмотке трансформатора тока, а выход соединен со вторым входом выходного сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока нелинейности, а выход св зан с входом сумматора-интегратора, отличающийс тем, что, с . целью повышени устойчивости и точности компенсации, в него дополнительно введены входной сумматор и фильтр низкой частоты, выполненный на операционном усилителе, при этом выход преобразовател ток-напр жение соединен с первым входом входного сумматора, второй вход которого соединен с выходом сумматора-интегратора , а выход - с входом блока нелинейности и входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с (Л первым входом сумматора-интегратора, с второй вход которого соединен с выходом блока нелине1йности, а третий вход - с выходом выходного сумматора. COMPENSATOR OF THE ERROR OF THE TRANSFORMER CURRENT, containing a current-voltage converter, the input of which is intended to be connected to the secondary winding of the current transformer, and the output is connected to the second input of the output adder, the first input of which is connected to the output of the nonlinearity unit, and the output is connected to the input of the integrator-adder characterized in that with. In order to improve the stability and accuracy of compensation, an input adder and a low-frequency filter are installed on the operational amplifier; the output of the current-voltage converter is connected to the first input of the input adder, the second input of which is connected to the output of the adder-integrator, and the output - with the input of the nonlinearity unit and the input of the low-frequency filter, the output of which is connected to (L the first input of the adder-integrator, the second input of which is connected to the output of the nonlinearity unit, and the third input - with output of the output adder.

Description

00 05 4: СО СП Изобретение относитс к электротехнике и предназнача етс дл использовани в схемах релейной защиты и других устройств автоматики энерг систем, а также может примен тьс электроизмерительной технике. Известно устройство дл компенса ции погрешностей трансформаторов тока, содержащее преобразователь ток-напр жение, сумматор-интегратор и блок нелинейности СОУстройство имеет нелинейную характеристику , подобную характеристи ке намагничивани трансформатора тока. Однако устройство содержит два последовательно включенных интегрирующих элемента, выполнено по разомкнутой схеме, что при наличии смещени и дрейфа нул усилителей приведет к потере устойчивости его работы и насыщению интеграторов. В этом устройстве также не учитывает а вли ние паразитных параметров 11ктивных и индуктивных сопротивлений обмоток) трансформаторов тока. Указанные обсто тельства затрудн ют его практическое использование. Наиболее близким к изобретению вл етс устройство дл компенсации погрешностей трансформаторов тока, содержащее преобразователь токгнапр жение , сумматор-интегратор, блок нелинейности, выходной сумматор и два инвертора 2. Устройство построено по замкнуто схеме, что позвол ет отслеживать напр жение смещени и дрейфа нул усилителей. Кроме того, схема устройства , представл юща обратную модель трансформатора тока, учитывает также вли ние паразитных параметров (активных и индуктивных сопротивлений обмоток) трансформаторов тока. Однако при сигналах, соответствунщих малой крутизне ха .рактеристики намагничивани блока н линейности, что соответствует фактически разомкнутой обратной св зи схемы, может произойти потер устой чивости работы компенсатора и увели чение погрешности работы. Кроме тог обратные св зи схемы, учитывающие вли ние паразитных параметров, вл ютс слабыми, что также снижает дос тоинство замкнутой схемы. Цельно изобретени вл етс повышение устойчивости и точности ком5 пенсации погрешности трансформатора тока. Поставленна цель достигаетс тем, что в компенсатор погрешности трансформаторного тока, содержащий преобразователь ток-напр жение, вход которого предназначен дл подключени ко вторичной обмотке трансформатора тока, а выход соединен со вторым входом выходного сумматора, первый вход которого соединен с выходом блока нелинейности, а выход св зан с входом сумматора-интегратора, дополнительно введены входной сумматор и фильтр низкой частоты, выполненный на операционном усилителе, при этом выход преобразовател ток-напр жение соединен с первым входом входного сумматора, второй вход которого соединен с выходом сумматора-интегратора , а выход - с входом блока нелинейности , и входом фильтра низкой частоты, выход которого соединен с первым входом сумматора-интегратора, второй вход которого соединен с выходом блока нелинейности, а третий вход - с выходом выходного сумматора . На чертеже показана схема компенсатора . Компенсатор содержит сумматор-интегратор 1, блок нелинейности 2, выходной сумматор 3, фильтр низкой частоты 4, сумматор 5. Первые входы сумматора 5 и выходного сумматора 3 через преобразователь ток-напр жение 6 подключены ко вторичным зажимам трансформатора тока 7. Выход.сумматора 5 подключен ко входам блока нелинейности 2 и фильтра низкой частоты 4, выход которого подсоединен к первому входу сумматора-интегратора, выход блока нелинейности подключен ко второму входу выходного сумматора 3 и ко второму входу сумматора-интегратора , выход выходного сумматора 3 подключен к третьему входу сумматораинтегратора 1, выход которого соединен с6 вторым входом сумматора 5. В схеме использованы инвертирующие входы операционных усилителей, в т.ч. и фильтра низких частот. Если фильтр работает без инвертировани знака входного сигнала, то его вход можно подключить к выходу сумматораинтегратора . Компенсатор работает следующим образом.00 05 4: CO SP The invention relates to electrical engineering and is intended for use in relay protection circuits and other automation devices of energy systems, and can also be used in electrical measuring techniques. A device for compensating the errors of current transformers is known, which contains a current-voltage converter, an adder-integrator and a nonlinearity unit. The device has a nonlinear characteristic similar to the magnetization characteristic of a current transformer. However, the device contains two series-connected integrating elements, performed in an open circuit, which, in the presence of bias and drift, the zero amplifiers will lead to a loss of stability of its operation and saturation of the integrators. This device also does not take into account the influence of the parasitic parameters 11ctive and inductive resistances of the windings of the current transformers. These circumstances make it difficult to use in practice. Closest to the invention is a device for compensating errors of current transformers containing a current-voltage converter, an integrator-integrator, a nonlinearity unit, an output adder, and two inverters 2. The device is built in a closed circuit, which allows tracking the bias voltage and the drift of zero amplifiers. In addition, the device circuit, which represents the inverse model of the current transformer, also takes into account the influence of the parasitic parameters (active and inductive resistances of the windings) of the current transformers. However, with signals corresponding to a small slope of the block magnetization characteristic of linearity and linearity, which corresponds to the actually open-loop feedback of the circuit, loss of stability of the compensator can occur and an increase in the error of operation. In addition to the feedback of the circuit, taking into account the influence of parasitic parameters, are weak, which also reduces the value of the closed circuit. The purpose of the invention is to increase the stability and accuracy of the compensation of current transformer errors. The goal is achieved in that the transformer current error compensator contains a current-voltage converter whose input is intended to be connected to the secondary winding of the current transformer, and the output is connected to the second input of the output adder, the first input of which is connected to the output of the nonlinearity unit, and the output connected to the input of the adder-integrator, additionally introduced an input adder and a low-frequency filter, made on the operational amplifier, while the output of the current-voltage converter is connected with the first input of the adder, the second input of which is connected to the output of the adder-integrator, and the output - to the input of the nonlinearity unit, and the input of the low-pass filter, the output of which is connected to the first input of the adder-integrator, the second input of which is connected to the output of the nonlinearity unit, the third input - with the output of the output adder. The drawing shows a diagram of the compensator. The compensator contains an adder-integrator 1, a nonlinearity unit 2, an output adder 3, a low-frequency filter 4, an adder 5. The first inputs of the adder 5 and the output adder 3 through a current-voltage converter 6 are connected to the secondary terminals of the current transformer 7. Output-adder 5 connected to the inputs of the nonlinearity unit 2 and the low frequency filter 4, the output of which is connected to the first input of the combiner-integrator, the output of the nonlinearity block is connected to the second input of the output adder 3 and to the second input of the integrator-integrator, output output th adder 3 is connected to the third input summatoraintegratora 1, the output of which is connected c6 second input of the adder circuit 5. In use the inverting inputs of operational amplifiers, including and low pass filter. If the filter works without inverting the sign of the input signal, then its input can be connected to the output of the integrator. The compensator works as follows.

Разность напр жений выходного сумматора 3 и блока нелинейности 2, пропорциональна вторичному току трансформатора тока, поступает на входы сумматора-интегратора 1, на выходе которого апр жение соответствует текущим значени м индукции в сердечйике этого трансформатора тока. Блок нелинейности преобразовани 2 воспроизводит зависимость нал р женности от индукции. С учетом коэффициента пропорциональности, учитывающего параметры трансформатора тока, на выходе блока нелинейности формируетс напр жение, пропорциональное намагничивающему току трансформатора тока. На вьпсоде выходного сумматора формируетс напр жение, пропорциональное первичному току.The voltage difference between the output adder 3 and the nonlinearity unit 2, proportional to the secondary current of the current transformer, is fed to the inputs of the adder-integrator 1, at the output of which the voltage ap corresponds to the current values of induction in the core of this current transformer. The transform 2 nonlinearity block reproduces the dependence of onality on induction. Taking into account the proportionality coefficient, which takes into account the parameters of the current transformer, a voltage proportional to the magnetizing current of the current transformer is formed at the output of the nonlinearity unit. At the output of the output adder, a voltage proportional to the primary current is generated.

Выходное напр жение сумматораинтегратора суммируетс в блоке 5 с напр жением, пропорциональньм потокам рассе ни и активным потер м в меди вторичной обмотки трансформатора тока. В результате на выходе сумматора формируетс напр жение , пропорциональное мгновенному значению индукции в магнитопроводе трансформатора тока.The output voltage of the combiner integrator is summed up in block 5 with a voltage proportional to the dissipation flow and the active copper loss of the secondary winding of the current transformer. As a result, a voltage is formed at the output of the adder, which is proportional to the instantaneous value of induction in the magnetic core of the current transformer.

Накопление сигнала ошибки, обусловленного смещением и дрейфом нул Accumulation of error signal due to offset and zero drift

усилителей, компенсируетс с помощью введени фильтра низкой частоты, включенного в одну из цепей обратной св зи сумматора-интегратора. Действие фильтра особенно важно в момен когда коэффициент передачи блока нелинейности равен нулю, что фактически соответствует режиму работы схемы с разомкнутой обратной св зью.amplifiers, is compensated by introducing a low-pass filter included in one of the feedback circuits of the integrator adder. The filter action is especially important when the transfer coefficient of the nonlinearity block is zero, which actually corresponds to the operating mode of the circuit with open-loop feedback.

С учетом того, что полезный сигнал имеет в основном частоты дес тки Гц, а сигнал ошибки операционных усилителей, обусловленной смещением нул и его Дрейфом, характеризуетс низкочастотными составл ющими от О до долей Гц, полосу пропускани фильтра можно выбрать в пределах от О до одного Гц.Considering that the useful signal is mainly frequency ten Hz, and the error signal of operational amplifiers due to the zero offset and its Drift is characterized by low frequency components from O to fractions Hz, the filter passband can be selected from O to one Hz .

С целью исключени компенсирующего действи фильтра низких ч астот на ненулевые значени начальных условий , которые могут вводитьс в интегратор, в фильтре предусматриваетс ограничение величины выходного сигнала до 1%. от максимального значени входного сигнала интегратора .In order to eliminate the compensating effect of the low frequency filter on the non-zero values of the initial conditions that can be entered into the integrator, the filter provides for limiting the output signal to 1%. from the maximum value of the integrator input signal.

Указанные обсто тельства выгодно отличают схему компенсатора от схемы прототипа, так как исключаютс нарушени устойчивости и повьш1аетс точность работы устройства.The above circumstances favorably distinguish the compensator circuit from the prototype circuit, since the stability violations are eliminated and the accuracy of the device operation is increased.

Claims

ERROR COMPENSATOR OF A CURRENT TRANSFORMER, comprising a current-voltage converter, the input of which is designed to be connected to the secondary winding of the current transformer, and the output is connected to the second input of the output adder, the first input of which is connected to the output of the nonlinearity unit, and the output is connected to the input of the integrator-integrator, which differs in order to increase the stability and accuracy of compensation, an input adder and a low-pass filter made on an operational amplifier are additionally introduced into it, while the output a current-voltage generator is connected to the first input of the input adder, the second input of which is connected to the output of the integrator-integrator, and the output is connected to the input of the nonlinearity block and the input of the low-frequency filter g, the output of which is connected to the first input of the integrator-integrator, the second input of which is connected with the output of the nonlinearity block, and the third input with the output of the output adder.

SU ..... 1086495 ¹ 1086495 2