UA14689U

UA14689U - Device for measuring power corresponding to positive-sequence and negative-sequence currents

Info

Publication number: UA14689U
Application number: UAU200512067U
Authority: UA
Inventors: Dmytro Volodymyrovy Zhuravliov; Adolf Ivanovych Nazarov
Original assignee: Univ Zaporizhia Nat Technical
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2006-05-15

Abstract

The proposed device for measuring power corresponding to positive-sequence and negative-sequence currents contains current transformers in the phase circuits of the mains and, additionally, resistors in the circuits of the secondary windings of the transformers, capacitive voltage divider, diodes, a switch, and a measuring unit. Each resistor is inserted between the corresponding terminal of the secondary winding of the current transformer and the earthed neutral wire. Each capacitive voltage divider contains capacitors, which are inserted between the corresponding phase wire and the neutral wire. The anode of each diode is connected to the terminal of the secondary winding of the current transformer and the common point of the connection of the capacitors of the corresponding capacitive voltage divider. The input of the measuring unit is connected to the common points of the connection of the capacitors of the corresponding capacitive voltage divider via the switch.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до промислової електротехніки в галузі електричних вимірів на основі 2 використання імпульсної техніки і призначена для досліджень у мережах електропостачання споживачів з метою вимірювання потужності прямої і зворотної послідовностей.The useful model refers to industrial electrical engineering in the field of electrical measurements based on 2 the use of impulse technology and is intended for research in power supply networks of consumers in order to measure the power of forward and reverse sequences.

Відомі датчики активного і реактивного струмів, що містять трансформатор струму, фазочутливий перетворювач і формувач імпульсів керування перемикачем. Фазочутливий перетворювач складається з двох резисторів - струмообмежувального і масштабувального, що утворюють дільник напруги, вимірювального 70 конденсатора, симістора, запам'ятовуючого конденсатора (11).Known sensors of active and reactive currents, containing a current transformer, a phase-sensitive converter and a pulse generator for controlling the switch. The phase-sensitive converter consists of two resistors - current-limiting and scaling, which form a voltage divider, a measuring capacitor 70, a triac, a storage capacitor (11).

У зазначеному пристрої обмотка трансформатора струму включена в коло фази контрольованої мережі.In the specified device, the winding of the current transformer is included in the phase circuit of the controlled network.

Перший з анодно-катодних затискачів симістора через струмообмежувальний резистор підключений до першого виводу вторинної обмотки трансформатора струму. Вихід формувача імпульсів керування з'єднаний з колом керуючого електрода симістора. Перемикач включений між фазами контрольованої мережі і входом формувача 12 імпульсів керування. Масштабувальний резистор і вимірювальний конденсатор включені паралельно між першим анодно-катодним виводом симістора і другим виводом вторинної обмотки трансформатора струму.The first of the anode-cathode clamps of the triac is connected to the first terminal of the secondary winding of the current transformer through a current-limiting resistor. The output of the control pulse generator is connected to the triac control electrode circuit. The switch is included between the phases of the controlled network and the input of the generator of 12 control pulses. A scaling resistor and a measuring capacitor are connected in parallel between the first anode-cathode terminal of the triac and the second terminal of the secondary winding of the current transformer.

Запам'ятовувальний конденсатор включений між другим анодно-катодним виводом симістора і другим виводом вторинної обмотки трансформатора струму, а своїми обкладинками з'єднаний з вихідними клемами датчика.The storage capacitor is included between the second anode-cathode terminal of the triac and the second terminal of the secondary winding of the current transformer, and its covers are connected to the output terminals of the sensor.

Недоліком цього пристрою, як аналога, є неможливість контролю струму зворотної послідовності, а отже, потужностей прямої і зворотної послідовностей.The disadvantage of this device, as an analogue, is the impossibility of controlling the current of the reverse sequence, and therefore, the capacities of the forward and reverse sequences.

Найбільш близьким за технічною суттю й ефектом, що досягається, до запропонованого рішення є пристрій для заземлення нейтралі трансформатора, прийнятий за прототип. |21The device for grounding the neutral of the transformer, taken as a prototype, is the closest in terms of technical essence and effect to the proposed solution. |21

Він містить: систему шин, обмотку високої напруги, основну обмотку низької напруги, додаткову обмотку низької напруги, трансформатор струму, захисний розрядник, коло з послідовно з'єднаних резистора і 22 конденсатора. До системи шин підключена обмотка високої напруги електромагнітного трансформатора напруги, -о яка з'єднана за схемою зірки з заземленою нейтраллю. Основна обмотка низької напруги з'єднана за схемою зірки з виведеною нейтраллю при заземленому відводі обмотки середньої фази, що забезпечує живлення, реле напруг, що реагують на зміни фазних напруг. Додаткова обмотка низької напруги, з'єднана за схемою розімкнутого трикутника при заземленому відводі обмотки середньої фази, що забезпечує живлення додаткового о випрямного блоку. Додатковий випрямний блок складається з керованих вентилів, що забезпечують при своїй с роботі проходження випрямленого струму через додатковий резистор. Трансформатор струму в заземленій нейтралі обмотки високої напруги трансформатора напруги, що забезпечує постачання реле струму. оIt contains: busbar system, high voltage winding, low voltage main winding, low voltage secondary winding, current transformer, protective arrester, series resistor circuit and 22 capacitors. The high-voltage winding of the electromagnetic voltage transformer is connected to the bus system, which is connected according to the star scheme with the grounded neutral. The main low-voltage winding is connected according to the star scheme with the derived neutral at the grounded lead of the middle phase winding, which provides power, voltage relays that respond to changes in phase voltages. An additional low-voltage winding, connected according to the open-delta scheme with a grounded lead of the middle phase winding, which provides power to the additional rectifier unit. The additional rectifier unit consists of controlled valves that ensure the passage of rectified current through an additional resistor during their operation. A current transformer in the grounded neutral of the high-voltage winding of the voltage transformer that supplies the current relay. at

Трансформатори струму системи шин, що живлять реле струмів, які реагують на зміни фазних струмів. Коло з «І послідовно з'єднаних резистора і конденсатора, що приєднані паралельно до випрямного пристрою з боку джерела живлення. --Bus system current transformers feeding current relays that respond to changes in phase currents. A circuit of "I series-connected resistor and capacitor connected in parallel to the rectifier device on the side of the power source. --

Недоліком прототипу є застосування як датчика напруги нульової послідовності додаткової обмотки низької напруги в трансформаторі напруги, що має з високовольтною обмоткою тільки магнітний зв'язок Через трансформаторну сталь магнітопровода, що поглинає певну частину переданої потужності, особливо Її « високочастотні складові, що знижує точність вимірів потужності прямої і зворотної послідовності. З 70 В основу корисної моделі поставлено завдання розроблення пристрою для забезпечення можливості с визначення потужностей прямої і зворотної послідовностей у мережах електропостачання споживачів.The disadvantage of the prototype is the use as a zero-sequence voltage sensor of an additional low-voltage winding in the voltage transformer, which has only a magnetic connection with the high-voltage winding through the transformer steel of the magnetic wire, which absorbs a certain part of the transmitted power, especially its high-frequency components, which reduces the accuracy of power measurements direct and reverse sequence. With 70 The basis of a useful model is the task of developing a device to ensure the possibility of determining the capacities of direct and reverse sequences in power supply networks of consumers.

Із» Вирішення цього завдання досягається тим, що пристрій виміру потужності прямої і зворотної послідовностей, який містить трансформатори струму у фазах живильної електричної мережі, і відрізняється тим, що він містить резистори у затискачах низьковольтної обмотки однофазного трансформатора струму контрольованої фази, з'єднані з нульовим заземленим проводом, ємнісні дільники напруги між контрольованою - фазою і нульовим проводом по обидва боки трансформатора струму, що складаються з послідовно з'єднаних і «» індивідуально регульованих конденсаторів, напівпровідникові діоди, аноди яких з'єднані безпосередньо з затискачами низьковольтної обмотки трансформатора струму, а їх катоди приєднані до загальних точок б з'єднання конденсаторів, вимірювальний прилад, один затискач якого приєднаний безпосередньо до нульового о 20 проводу, а інший затискач приєднується вибірково через перемикач до загальних точок з'єднання конденсаторів.From" The solution to this problem is achieved by the fact that the device for measuring the power of forward and reverse sequences, which contains current transformers in the phases of the power supply network, and differs in that it contains resistors in the clamps of the low-voltage winding of the single-phase current transformer of the controlled phase, connected to the zero grounded wire, capacitive voltage dividers between the controlled phase and the neutral wire on both sides of the current transformer, consisting of series-connected and "" individually adjustable capacitors, semiconductor diodes, the anodes of which are connected directly to the terminals of the low-voltage winding of the current transformer, and their cathodes are connected to the common points b of the connection of the capacitors, a measuring device, one clamp of which is connected directly to the neutral o 20 wire, and the other clamp is connected selectively through a switch to the common points of the connection of the capacitors.

У порівнянні з прототипом відмінними істотними ознаками є те, що обидва затискачі вторинної обмотки с трансформатора струму з'єднані з нульовим проводом через індивідуальні резистори, дільники напруг між фазою і нульовим проводом по обидва боки трансформатора струму, що складаються з двох послідовно з'єднаних конденсаторів, величини ємностей яких регулюються, напівпровідникові діоди між затискачами 29 вторинної обмотки трансформатора струму і струмами з'єднань кожної пари зазначених конденсаторів, причому с аноди напівпровідникових діодів приєднані до вторинних затискачів трансформатора струму, а їхні катоди приєднані до зазначених точок з'єднань конденсаторів, та приєднані до вимірювального приладу, один вивід якого безпосередньо з'єднаний з нульовим проводом, а інший вивід приєднується з допомогою однофазного перемикача й електричних кіл до кожної з двох точок між зазначеними конденсаторами. 60 Таким чином, нові ознаки при взаємодії з відомими ознаками забезпечують виявлення нових технічних властивостей шляхом схематичних удосконалень розроблено пристрій виміру потужності прямої і зворотної послідовності.Compared to the prototype, the significant features are that both clamps of the secondary winding of the current transformer are connected to the neutral wire through individual resistors, voltage dividers between the phase and the neutral wire on both sides of the current transformer, consisting of two capacitors connected in series , whose capacitances are adjustable, semiconductor diodes between the terminals 29 of the secondary winding of the current transformer and the currents of the connections of each pair of the specified capacitors, and the anodes of the semiconductor diodes are connected to the secondary terminals of the current transformer, and their cathodes are connected to the specified connection points of the capacitors, and connected to the measuring device, one terminal of which is directly connected to the neutral wire, and the other terminal is connected by means of a single-phase switch and electrical circuits to each of the two points between the specified capacitors. 60 Thus, new features when interacting with known features provide detection of new technical properties through schematic improvements, a device for measuring power of direct and reverse sequence has been developed.

Це забезпечує усій заявленій сукупності ознак відповідність критерію ,новизна" та приводить до нових технічних результатів. бо Аналоги, які містять ознаки, що відрізняються від прототипу, не знайдені, рішення явним чином не випливає з рівня техніки. Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок, що запропоноване технічне рішення відповідає критерію ,винахідницький рівень". Ідея винаходу пояснюється на схемі 1, це зображена принципова електрична схема пристрою.This ensures that the entire declared set of features meets the "novelty" criterion and leads to new technical results. Because analogs that contain features that differ from the prototype have not been found, the solution does not clearly follow from the state of the art. Based on the above, it can be concluded that the proposed technical solution meets the "inventive level" criterion. The idea of the invention is explained in diagram 1, it shows the basic electrical diagram of the device.

Первинна обмотка трансформатора струму 1 включена в коло фази "С" контрольованої мережі, а його вторинна обмотка обома затискачами приєднана до нульового проводу через резистори 2 і 3. Одночасно один затискач вторинної обмотки приєднаний через напівпровідниковий діод 4 до ємнісного дільника напруги з боку джерела потужності між двома послідовно з'єднаними і регульованими конденсаторами 5 і 6, а інший її затискач приєднаний через напівпровідниковий діод 7 до ємнісного дільника напруги з боку споживаної потужності між 7/0 послідовно з'єднаними конденсаторами 8 і 9, причому ємнісні дільники напруг приєднані між контрольованою фазою і нульовим проводом. Аноди напівпровідникових діодів 4 і 7 приєднані безпосередньо до кінців вторинної обмотки трансформатора струму, а їх катоди приєднані до точок між конденсаторами 5, 6 і 8, 9 відповідно.The primary winding of the current transformer 1 is included in the circuit of phase "C" of the controlled network, and its secondary winding is connected to the neutral wire by both clamps through resistors 2 and 3. At the same time, one clamp of the secondary winding is connected through a semiconductor diode 4 to the capacitive voltage divider on the power source side between by two series-connected and adjustable capacitors 5 and 6, and its other clamp is connected through a semiconductor diode 7 to the capacitive voltage divider from the power consumption side between 7/0 series-connected capacitors 8 and 9, and the capacitive voltage dividers are connected between the controlled phase and neutral wire. Anodes of semiconductor diodes 4 and 7 are connected directly to the ends of the secondary winding of the current transformer, and their cathodes are connected to the points between capacitors 5, 6 and 8, 9, respectively.

Вимірювальний прилад 10 приєднується одним виводом до нульового проводу, а іншим виводом до вищевказаних точок між регульованими конденсаторами дільників напруг. Навантаження мережі позначене 7/5 позицією 12.The measuring device 10 is connected with one terminal to the neutral wire, and the other terminal to the above points between the adjustable capacitors of the voltage dividers. Network load is marked 7/5 by position 12.

Пристрій працює наступним чином. На катоди діодів 4 і 7 напруги прикладаються Через ємнісні дільники 5, 6 і 8, 9 безпосередньо з боку конденсаторів б і 9 зазначених дільників, що пропорційні напрузі в живильній лінії і збігаються по фазі на обох діодах. На аноди зазначених діодів з боку трансформатора струми 1 накладаються напруги, пропорційні струму в живильній лінії, причому до анодів діодів 4 і 7 напруги прикладаються від резисторів 2 і З відповідно. Напруги, що прикладаються до анодів діодів від зазначених резисторів, знаходяться в режимі протифаз.The device works as follows. Voltages are applied to the cathodes of diodes 4 and 7 through capacitive dividers 5, 6 and 8, 9 directly from the capacitors b and 9 of the specified dividers, which are proportional to the voltage in the supply line and coincide in phase on both diodes. Voltages proportional to the current in the supply line are applied to the anodes of these diodes from the side of the current transformer 1, and voltages are applied to the anodes of diodes 4 and 7 from resistors 2 and 3, respectively. The voltages applied to the anodes of the diodes from the specified resistors are in antiphase mode.

У випадку чисто активного навантаження напруга і струм у лінії збігаються по фазі, а отже, напруги, що прикладаються до катода й анода одного з діодів будуть збігатися по фазі, а на іншому діоді вони будуть знаходитися в режимі протифази.In the case of a purely active load, the voltage and current in the line coincide in phase, and therefore, the voltages applied to the cathode and anode of one of the diodes will coincide in phase, and on the other diode they will be in antiphase mode.

Припустимо, що напруги, які збігаються по фазі, на катоді й аноді прикладаються до діода 4, тоді напруга, що збігається з ними на катоді діода 7 буде знаходитися в режимі протифази зі своєю напругою на аноді. тSuppose that the voltages that coincide in phase at the cathode and anode are applied to diode 4, then the voltage that coincides with them at the cathode of diode 7 will be in antiphase mode with its voltage at the anode. t

Підбиранням напруги на катоді діода 4 за допомогою регульованого конденсатора 5 можна домогтися рівності напруг по амплітуді, при якій струм у колі діода 4 буде відсутній, а отже, вимірювальний прилад 10, підключений до діода 4 за допомогою перемикача 11, буде реєструвати потужність зворотної послідовності. У Ге! зо Цьому випадку напруга на діоді 7 і його випрямлений струм у колі будуть мати максимальні значення.By adjusting the voltage on the cathode of diode 4 with the help of adjustable capacitor 5, it is possible to achieve equality of voltages in terms of amplitude, at which there will be no current in the circuit of diode 4, and therefore, the measuring device 10, connected to diode 4 by means of switch 11, will register the power of the reverse sequence. In Ge! In this case, the voltage on diode 7 and its rectified current in the circuit will have maximum values.

При підключенні в зазначеному режимі перемикачів 11 вимірювального приладу 10 до діода 7 буде со фіксуватися потужність прямої послідовності, що протікає по лінії убік споживача 12. ГеWhen the switches 11 of the measuring device 10 are connected in the specified mode to the diode 7, the direct sequence power flowing along the line to the side of the consumer 12 will be recorded.

Застосування пропонованого пристрою вимірювання потужності прямої і зворотної послідовності дозволяє вимірювати пряму і зворотну потужності в мережах електропостачання споживачів, особливо таких як великі - металургійні підприємства із сучасними могутніми дуговими і рудно-термічними печами, що сприяють «- ефективним виявленням винуватців і їх пайової участі в погіршенні регламентованих параметрів якості споживаної ними електричної енергії.The use of the proposed direct and reverse sequence power measurement device allows measuring the direct and reverse power in power supply networks of consumers, especially such as large metallurgical enterprises with modern powerful arc and ore-thermal furnaces, which contribute to "- effective identification of the culprits and their share in the deterioration regulated quality parameters of the electrical energy consumed by them.

Джерела інформації 1. Авторское свидетельство СССР Мо1185255. МКИ". С01227/00. Датчик активного (реактивного) тока / « 70 А.М. Брянцев, В.Н. Мозжерин (СССР).-Мо3629739/24-12; Заявлено 03.08.83;Опубл.15.10.85, Бюл. Мо38 - 4с.; ил. - с 2. Авторское свидетельство СССР Мо907683 МКИЗ. нНОогно/Юя4, Устройство для заземления нейтрали а трансформатора / И.И. Магда, А.И. Назаров (СССР).-Мо2954490/24-07; Заявлено 05.06.80; Опубл.23.02.83, Бюл. ,» Мо7.-7с., ил.Sources of information 1. Author's certificate of the USSR Mo1185255. MKY". C01227/00. Sensor of active (reactive) current / " 70 A.M. Bryantsev, V.N. Mozzherin (USSR).-Мо3629739/24-12; Announced 03.08.83; Publ. 15.10.85, Byul Мо38 - 4p.; illustration - 2. Author's certificate of the USSR Mo907683 MKIZ nNOogno/Yuya4, Device for neutral grounding of a transformer / I.I. Magda, A.I. Nazarov (USSR).-Mo2954490/24-07 ; Announced 06.05.80; Publ. 02.23.83, Bull. ," Mo7.-7p., ill.

Claims

- The formula of the invention is a device for measuring the power of forward and reverse sequences, which contains current transformers in phases Ge) of the power supply network, which is distinguished by the fact that it contains: resistors in the clamps of the low-voltage winding of a single-phase current transformer of the controlled phase, which are connected to the zero grounded Me wire; capacitive voltage dividers between the controlled phase and the neutral wire on both sides (Che) of the current transformer, which consist of serially connected and individually adjustable capacitors; semiconductor diodes, the anodes of which are connected directly to the clamps of the low-voltage winding of the current transformer, and their cathodes are connected to the common connection points of the capacitors; measuring device, one clamp of which is connected directly to the neutral wire, and the other clamp is connected selectively through a switch to the common points of the connection of capacitors.

60 b5