SU1164616A1 - Измеритель параметров качества электроэнергии трехфазной сети - Google Patents

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий блоки умножени , сумматоры и индикаторы, отличающийс  тем,что, с целью повьшени , точности и быстродействи , в него введены запоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вычитающее устройства , преобразователь напр жение-код и блок управлени , при этом входные шины соединены через коммутатор с входом преобразовател  напр жение-код, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков умножени ,вторые входы которых соединены с первым и вторым выходами первого запоминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножени  подключены к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к входам второго запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножени , второй вход которого подключен к выходу третьего запоминающего устройства, выход третьего блока умножени  соединен,с первым входом третьего сумматора, (Л выход которого через последовательно соединенные квадратор, четвертый сумматор и корнеизвлекакнцее устройство соединен с входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которых через вычитающее устройство соединены с третьим регистрирующим устройством, одна из О5 входных шин через умножитель частоты 4 соединена с управл ющими входами преобразовател  напр жение-код и 05 блока управлени , выходы которого подключены к соответствующим управ- о:) л кнцим входа всех блоков устройства .

Description

1

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  симметричных составл ющих напр жений трехфазной сети, а также при построении информационно-измерительных систем дл  контрол  параметров качества электроэнергии .

Известно устройство дл  измерени  несимметрии режима многофаз . ной цепи, основанное на симметричном умножении числа фаз сети, выпр млении полученного многофазного напр жени  и определении по огибающей выпр мленного напр жени  обратной последовательности напр жени  О J- Недостатки данного устройства применение громоздких и сложных в изготовлении многофазных трансформаторов, необходимость подбора диодов по идентичным вольтамперным характеристикам, а также необходимость применени  селективного фильтра настроенного на вторую гармонику, что существенно снижает точность определени  напр жени  обратной последовательности.

Известно также устройство дл  измерени  амплитудно-фазовой несимметрии трехфазной системы напр жений , содержащее генератор модулирующих напр жений, три одинаковых кольцевых модул тора, входы которых присоединены к фазовым проводам трехфазной системы и генератору модулирующих напр жений, и индикатор.

Недостатками указанного устройства  вл етс  трудность получени  трехфазной системы модулирующих напр жений, имеющих посто нный фа- зовьй сдвиг равный 2Л/З, наличие двух перестраиваемых фазосдвигающих цепей, что затрудн ет настройку устройства по максимальному показанию индикатора, а также изменение характера несимметрии трехфазной системь напр жений, вызывающее расстройку фазосдвигающих цепей,а следовательно, и дополнительную погрешность.

Наиболее близок к предлагаемому по техниче1ской сзпцности измеритель параметров качества электроэнергии трехфазной сети, содержащий блоки умножени , сумматоры и индикаторы з.

4616 .2

Однако известное устройство характеризуетс  сравнительно низкой точностью, обусловленной наличием аналоговых блоков умножени , и низ5 КИМ быстродействием, св занным с возникновением переходных процес сов при изменении параметров входных напр жений (амплитуда, фаза, частота). Кроме того, выходной

0 параметр имеет вид ортогональных составл ющих напр жений, что обусловливает необходимость дополнительных вычислений дл  определени  амплитудь и фазы напр жений ну5 левой, пр мой и обратной последовательностей напр жений трехфазной сети.

Цель изобретени  г повьшение точности и быстродействи  устрой0 ства.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измеритель параметров ка честна электроэнергии трехфазной сети, содержащий блоки умножени ,

5 сумматоры и индикаторы, введены запоминающие устройства, коммутатор ., умножитель частоты, квадратор , корнеизвлекающее и вычитающее устройства, преобразователь напр |жение-код и блок управлени , при .

0 . этом входные шины соединены через коммутатор с входом преобразовател  напр жение-код, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков умножени , вторые

5 входы которых соединены с первым и вторым выходами первого запоминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножени  подключены

0 к -первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключень к входам второго запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножени , второй вход которого подклю5 чен к выходу третьего запоминающего устройства, выход третьего блока умножени  соединен с первым входом третьего сумматора, выход которого

0 через последовательно соединенные квадратор, четвертый сумматор и корнеизвлекающее устройство соединен с входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которых через вычитающее устройство соедине5 ны с третьим регистрирующим устройством , одна из входных шин через умножитель частоты соединена с управ31

л ющими входами преобразовател  напр жение-код и блока управлени ,выходы которого подключены к соответствующим управл ющим входам всех блоков устройства,

На чертеже представлена блок-схема измерител  параметров качества электроэнергии трехфаной сети.

Входные шины А, В и С через коммутатор 1 соединены с входом преобразовател  2 напр жение-код (ПНК). Выходы преобразовател  2 подключены к первым входам блоков 3 и 4 умножени , вторые входы которых присоединены к выходам первого запоминающего устройства: (ЗУ) 5, Выходы блоков 3 и 4 умножени  через первый 6 и второй 7 сумматоры подключены к второму запоминающему устройству 8. Выходы ЗУ 8 соединены с первыми входами третьего блока 9 умножени , вторые входы которого подключены к, выходам третьего запоминающего устройства 10,- Выходы блока 9 умножени  через третий сумматор 11, квадратор 12, четвертый сумматор 13 и корнеизвлекающее устройство 14 соединены с регистрирующими устройствами 15-17, причем регистрирующее устройство 15 соединено с выходом корнеизвлекающего устройства 14 через вычитающее устройство 18 на управл ющих входах которого установлен код номинального значени  напр жени . Входна  шина А через умножитель частоты 19 соединена с управл ющими входами преобразовател  2 и блока 20 управлени  (БУ).

Одна из возможных структур блока 20 управлени  изображена на чер- теже. Входна  шина Пуск подключена к входу установки в 1 триггера 21, выход которого соединен логическим . элементом И 22, второй вход которой подключен к выходу умножител  19 частоты, и входом формировател  23 импульса установки в О сумматоров 6 и 7. Выход логического элемента И 22 подключен к счетному входу счетчика 24. Выходы счетчика 24 через дешифратор 25 соединены с управл ющими входами ЗУ 5. Выход переполнени  счетчика 24 подключен к счетному входу счетчика 26, второму входу формировател  23 и входу син- хронизации дешифратора 27. Выходы счетчика 25 через дешифратор 27 подсоединены к управл ющим входам

64 .

коммутатора 1 и входам синхронизации ввода в ЗУ . Выход переполнени  счетчика 26 соединен с входом установки в О триггера 21 и входом установки в 1 триггера 28, Выход триггера 28 подключен к входу заторможенного мультивибратора 29, вход которого присоединен к счетному входу счетчика 30 к синхронизирующему входу логического . элемента 31. Выходы счетчика 30 соединены с управл ющими входами логического элемента 31, а его выход переполнени  - с входом установки в О триггера 28. Выходы логического элемента 31 соединены с управл ющими входами блоков 8-17.

Рассмотрим работу измерител  параметров качества электрической энергии трехфазной сети.

В исходном состо нии триггеры

21и 28, счетчики 24, 26 и 30 наход тс  в состо нии О,а мультивибратор 29 заторможен, так как

на его управл ющем входе О.

Период сети делитс  на п равных частей в умножителе 19 частоты,при этом в момент времени

Т

t. -i i, in

где Т - период сети-,

п - коэффидиент умножени  умножител  19 частоты, на выходе умножител  частоты 19 формируетс  импульс, который запускает ПНК 2, и поступает на управл ющий вход БУ 20.

После подачи сигнала Пуск на вход БУ 20 (на вход установки в 1 триггера 21) триггер 21 устанавливаетс  в состо ние 1, при этом перепад напр жений на выходе триггера 21 запускает формирователь 23, на выходе которого формируетс  импульс , устанавливающий сумматоры 6 и 7 в нулевое состо ние, а также открываетс  логический элемент И 22 Импульсы с выхода умножител .19 частоты через логический элемент И

22поступают на счетный вход счетчика 24 и входы синхронизации работы блоков 3,4,6 и 7. Каждое состо ние счетчика 24 дешифрируетс  в дешифраторе 25, при этом на одном из выходов дешифратора 25 присутствует сигнал Г, который выбирает нужные константы из ЗУ 5: i-му состо нию счетчика 24 соответствует выбор константы .sin тора  поступает на входы блока 3 ум ножени , и константы cos - i, кот ра  поступает на- входы блока 4 умн жени . Счетчик 24 имеет п устойчивых состо ний, поэтому после п-го импульса на входе, на его выходе формируетс  импульс переполнени , кот рый запускает формирователь 23, сигнал с выхода которого сбрасывае сумматоры 6 и 7 в состо ние О и прибавл ет единицу к содержимому счетчика 26. Счетчик 26 имеет три устойчивых состо ни : 0;1;2. Так ка выходы счетчика 26 через дешифратор 27 присоединены к управл ющим входам коммутатора 1 и ЗУ 8, то со то нию О счетчика 26 соответствуе подключение фазы А через коммутатор 1 к входу преобразовател  2 и зане ние в первую и вторую  чейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напр жени  , состо нию 1 счетчика 26 - подключение фазы В через коммутатор 1 к вх ду преобразовател  2 и занесение в третью и четвертую  чейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напр жени  Ug;состо ние 2 счетчика 26 - подключение фазы с через коммутатор 1 к входу пре образовател  2 и занесение в п тую и шестую  чейки ЗУ 8 содержимого сумматоров 6 и 7 при кодировании напр жени  U... После п-го импульса с выхода умножител  частоты 19, который про шел через логический элемент И 22, на выходах сумматоров 6 и 7 имеютс коды А()- ,) п которые занос тс  в первую и вторую  чейки ЗУ 8, а счетчик 26 измен ет свое состо ние из О в 1 После 2п-го импульса на выходах сумматоров 6 и 7 присутствуют коды .). 4..Z ф°--п / п которые занос тс  в третью и четвертую  чейки ЗУ 8, а счетчик 26 принимает состо ние 2. После Зп-го импульса на выходах сумматоров 6 и 7 будут коды п II . c.U,,)sbif, которые занос тс  в п тую и шестую  чейки ЗУ 8. После пе,реполнени  счетчика 26, импульс с его выхода устанавливает триггер 21 в состо ние О, а триггер 28 - в состо ние 1. Соответственно заканчиваетс  работа блоков 21-27 и начинают работать блоки 2831 , при этом заторможенный мультивибратор 29 начинает генерировать импульсы.. Импульсы с выхода мультивибратора 29 поступают на счетный вход счетчика 30 и синхронизирующий вход логической схемы 31. Импульс переполнени  счетчика 30 устанавливает триггер 28 в состо ние О, при этом цикл работы устройства заканчиваетс . Величины с, с g и можно интерпретировать как синусные составл ющие , а Ъ, bg, b|- - как косинусные составл ющие первой гармоники напр жений и.(t) и Ug(t) трехфазной сети. Пор док выбора констант из ЗУ 10 и кодов из ЗУ 8 определ етс  состо нием логического элемента 3-1, который строитс  таким образом, чтобы на сумматоре 11 последовательно во времени получали коды Г 1 1 Уз. 1б, . U 1u k IK J K b 5b -gbg-gb +--cg-g-b, 1 1 1 Уз. Уз, . к к 1, Уз тб - . 0 ,+-c b,- Ъ,Ь,Ъ,

7

где с, b, с, b, Ср и Ьр - ортогональные составл ющие, соответственно синусные и косинусные, напр жений пр мой, обратной и нулевой последовательностей.

Например, при определении отклонени  напр жени  трехфазной сети формируютс  импульсы, которые устанавливают в О сумматоры 11 и 13, на выходах БУ 20 .формируютс  управл ющие сигналы, которые последовательно вывод т коды Сд, С„, С Ьд и

b из ЗУ 8, а также сигналы, которые вывод т константы +1/3, -1/6, -1/6,-15/6,+ Уз/6 из ЗУ 10. Эти код попарно умножаютс  в блоке 9 умножени , а произведени  суммируютс  в сумматоре 11. После получени  кода с. в сумматоре 11 он поступает на входы.квадратора 12 и по сигналам с соответствунщих выходов блока БУ 20 возводитс  в квадрат и згГноситс  в сумматор 13. Затем на одном из выходов блока 20 управлени  формируютс  импульс, который устанавливает в О сумматор 11, ц управл ющие сигналы, которые последовательно вывод т коды Ьд , Ьр, b ,, с . из ЗУ 8 а на других выходах БУ 20 - сигналы которые вывод т константы +1/3, -1/6, -1/6, +Y3/6, -V3/6 из ЗУ lOj эти коды также попарно умножаютс  в блоке з ножени  9, а произведени  суммирзгютс  в сумматоре 11. После того, как в сумматоре 11 получитс  код Ь, он поступает на вход квадратора 12 и по сигналу с БУ 20 возводитс  в квадрат и заноситс  в сумматор 13, после чего по сигналу с соответствующего выхода БУ 20 код из С5 мматора 13 поступает в корнеизвлекающее устройство 14.

1646168

Таким образом, на выходе корнеизвлекающего устройства будет код

и.НсЬЬ .

5 Этот код поступает на входы вычитающего устройства 18, на вторые входь которого подаетс  код ( )

номинального значени  напр жени . Выходной код блока 18

и и,-и,,„

фиксируетс  в регистрирующем устройстве 15 по сигналу с выхода БУ 20 Аналогично происход т определение нёсимметрии трехфазного напр жени , которое определ етс  по форму;ле

и.

eci.M

и смещение нейтрали, которое определ етс  по формуле

см нейтрали

Несимметри  напр жени  фиксируетс  в регистрирующем устройстве 16, БУ, а смещение нейтрали - в регисТрирукнцем устройстве 17 по сигналам с соответствуюпр1х :выходов БУ 20.

Таким образом, измеритель параметров качества электроэнергии трехфазной сети повышает точность из- мерени  симметричных составл кицих 1 напр жени  трехфазной сети в 35 раз, что при совместной работе с устройствами автоматики предназначенными дл  управлени  исполнительными устройствами в энергох;истемах , обеспечивает выработку управл ницих воздействий за минимальное врем .

Claims (1)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащий блоки умножения, сумматоры и индикаторы, отличающийся тем,что, с целью повышения, точности и быстродействия, в него введены запоминающие устройства, коммутатор, умножитель частоты, квадратор, корнеизвлекающее и вычитающее устройства, преобразователь напряжение-код и блок управления, при этом входное шины соединены через коммутатор с входом преобразователя напряжение-код, выход которо- го подключен к первым входам первого и второго блоков умножения,вторые входа которых соединены с первым и вторым выходами первого запоминающего устройства, выходы первого и второго блоков умножения подключены к первым входам первого и второго сумматоров, выходы которых подключены к входам второго запоминающего устройства, выход которого соединен с первым входом третьего блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего запоминающего устройства, выход третьего блока умножения соединен,с первым входом третьего сумматора, выход которого через последовательно соединенные квадратор, четвертый сумматор и корнеизвлекающее устройство соединен с входами первого и второго регистрирующих устройств, входы которых через вычитающее устройство соединены с третьим регистрирующим устройством, одна из входных шин через умножитель частоты соединена с управляющими входами преобразователя напряжение-код и блока управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам всех блоков устройства.

   SU .... 1164616 >