Устройство для измерения показателей качества электроэнергии трехфазной сети

Устройство для измерения показателей качества электроэнергии трехфазной сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее входной масштабно-суммирующий преобразователь , коммутатор, преобразователи код-напряжение и напряжение-код, блок умножения частоты, блок формирования констант, комбинационный сумматор, вычислитель, индикатор и блок управления, причем три входных зажима через входной масштабно-суммирующий преобразователь соединены с тремя входами коммутатора, выход которого через преобразователь коднапряжение соединен с входом преобразователя напряжение-код, выход лервого комбинационного сумматора через -блок формирования констант соединен, с управляющим входом преобразователя код-напряжение, один из входных зажимов через блок умножения частоты соединен с входом синхронизации блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходил которого соединены с управляющими входами коммутатора, комбинационнр го сумматора, преобразователя напряжение-код и вычислителя, выход которого соединен с индикатором, отличающееся тем,что, с цельюрасширения функциональных возможностей и повышения быстродействия , в него введены преобразователь кода, комбинационный и накапливающий сумматоры, блок памяти, причем три дополнительных выхода входного масштабно-суммирующего преобразователя соединены с тремя дополнительными входами коммутатора , выход преобразователя напряжение-код через последовательно соединенные преобразователь кода, второн комбинационный сумматор, блок памяти соединен с вычислителем, выход блока памяти соединен с управляюи1им входом второго комбинационного сумматора , выход накапливающего сумиатора соединен с первым комбинационным сумматором, пятый, шестой и седьмой выходы блока управления соединены с управляющими входами преобразователя кодов, накапливающего сумматора и блока памяти соответственно . 2. Устройство по п.1,.о т л ичающееся тем, что. блок управления содержит распределитель имО О) пульсов, счетчик, дешифратор и логическую схему управления, причем счетный BxoA-j счетчика через распре4 t4D делитель импульсов соединен с входом синхронизации блока управления,вхЬды дешифратора подключены к выходам СО СО второго, третьего и последнего разрядов счетчика, два входа логической схемы соединены с третьим и четвертым выходами распределителя импульсов , четыре других входа логической схемы соединены с выходами первого, второго, третьего и последнего разрядов счетчика, при -этом выходы дешифратора являются первым выходом блока управления, выходы первого и предпоследнего разрядов счетчика вторым и четвертым выходами блока . управления, первый и второй выхсды распределителя импульсов - шестым и третьим выходами блока управления , а выходы логической схемы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 0 01 R 29/16

1„..»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР, . ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3424662/18-21 (22) 14.0 4.82 (46) 30.,12.83. Бюл. Р 48 (72) С.Г. Таранов, И.П. Гринберг, Ю.С. Железко, О.Л. Карасинский и P.Б. Хусид (71) Институт электродинамики

AH УССР (53) 621.317.322 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 765760., кл. 0 01 R 29/16, 25.09.78.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2955755/18-21, кл. 0 01 R 29/16, 10.07.80. (54) (57) 1.УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗ "ЕРЕНИЯ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, содержащее входной масштабно-суммирующий преобразователь, коммутатор, преобразователи код-напряжение и напряжение-код, блок умножения частоты, блок формирования констант, комбинационный сумматор, вычислитель, индикатор и блок управления, причем три входных зажима через входной масштабно-суммирующий преобразователь соединены с тремя входами коммутатора, выход которого через преобразователь коднапряжение соединен с входом преобразователя напряжение-код, выход первого комбинационного сумматора через -блок формирования констант соединен с управляющим входом преобразователя код-напряжение, один из входных зажимов через блок умножения частоты соединен с входом синхронизации блока управления, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, комбинационного сумматора, преобразователя напряжение-код и вычислителя, выход которого соединен с индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью. расширения функциональных е возможностей и повышения быстродей„„SU„„1064233 А ствия, в него введены преобразователь кода, комбинационный и накапливающий сумматоры, блок памяти, причем три дополнительных выхода входного масштабно-суммирукщего преобразователя соединены с тремя дополнительными входами коммутатора, выход преобразователя напряжение-код через последовательно соединенные преобразователь кола, второи комбинационный сумматор, блок памяти соединен с вычислителем, выход блока памяти соединен с управляющим нходо>л второго комбинационного сумматора, выход накапливающего сумматора соединен с первым комбинационнь>м сумматором, пять>й, шестой и седьмой выходы блока управления соединены с управляющими входами преобразователя кодов, накапливающего сумматора и блока памяти соот- („ нетстненно, 2. Устройство по п.1,,о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит распределитель импульсов, счетчик, дешифратор и логи- { > ческую "схему управления, причем счетный вход счетчика через распределитель импульсов соединен с входом Д Ь синхронизации блока управления,вхЬды дешифратора подключены к выходам второго, третьего и последнего раз- © рядов счетчика, два входа логической схемы соединены с третьим и четвертым выходами распределителя импульсон, четыре других входа логической схемы соединены с выходами первого, второго, третьего и последнего разрядов счетчика, при -этом выходы дешифратора являются первым выходом блока управления, выходы первого и предпоследнего разрядов счетчика вторым и четвертым выходами блока управления, первый и второй выхсдь> распределителя импульсов — шестым и третьим выходами блока управления, а выходы логической схемы

1064233

45 пятым и седьмым выходами блока управления. .3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что входной масштабно-суммирующий преобразователь содержит делитель напряжения и масштабно-суммирующий преобразователь, причем три входа делителя напряжения являются входами входного масштабно-суммирующе1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для-определения показателей качества электроэнергии .(отклонение напряжения, коэффициентов несимметрии и неуравновешенности напряжений трехфазной сети), которые нормируются ГОСТом 13109-67, а также для измерения уровней гармоник фазных напряжений и .симметричных составляющих .напряжений трехфазной сети.

Известно устройство для измере ния симметричных составляющих на.пряжений трехфазной сети, содержащее генератор, блок сдвига фазы, индикатор, масштабйо-суммирующий преобразователь, переключатель., блок умножения, умножитель частоты, преобразователь кода в числб импульсов, фильтры нижних частот и ключи (1j.

Недостаток указанного устройства — низкое быстродействие из-за большой длительности цикла измерения (4 периОда) и необходимости уравновешивания угла сдвига фазы.

Наиболее близким к предлагаемому . по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения симметричных составляющих напряжений трехфазной сети, содержащее масштабно-суммирующий преобразователь, коммутатор, два ключа, преобразователь код-напряжение, преобразователь напряжение-код, умножитель частоты, счетчик, регистр,ком,бинационный сумматор, блок формирования констант, вычислительный блок, блок индикации, логические схемы и блок управления 2J.

Однако известное устройство может измерять одновременно только один параметр. Для получения полной информации о показателях качества электроэнергии необходимо одновременно измерять все показатели качества электроэнергии, причем не только по симметричным составляющим,, но и по фазным напряжениям.

30 го преобразователя, а .три выхода делителя напряжения соединены с входами масштабно-суммирующего преобразователя и тремя выходами входного масштабно-суммирующего преобразователя, три выхода масштабносуммирующего преобразователя являются тремя другими выходами входного масштабно-суммирующего преобразователя.

Цель изобретения"- расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения показателей качества электроэнергии трехфазной сети, содержащее входной масштабно-суммирующий преобразователь, коммутатор, преобразователи код-напряжение и .напряжение-код, блок умножения частоты, блок:формирования констант, комбинационный сумматор, вычислитель, индикатор и блок управления, причем три входных зажима через входной масштабно-суммирующий.преобразователь соединены с тремя входами коммутатора, выход которого через преобразователь коднапряжение соединен с входом преобразователя напряжение-код, выход первого комбинационного сумматора через блок формирования констант соединен с управляющим входом преобразователя кбд-напряжение, один из входных зажимов через блок умножения частоты соединен с входом синхронизации блока управления;первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора, комбинационного сумматора, преобразователя напряжение-код и вычислителя, выход которого соединен с индикатором, введены преобразователь кода, комбинационный и накапливающий сумматоры, блок памяти, причем три дополнительных выхода входного масштабно-суммирующего преобразователя соединены с тремя дополнительными входами коммутатора, выход преобразователя напряжение-код через последовательно соединенные преобразователь кода, второй комбинационный сумматор, блок памяти соецинен с вычислителем, выход блока памяти соединен с управляющим вхоДом второго комбинационного сумматора, выход накапливающего сумматора соединен с первым комбинационным сумматором, пятый, шестой и седьмой

1064233 выходы блока управления соединены с управляющими входами преобразовате-. ля кодов, накапливающего сумматора и блока памяти соответственно.

Блок управления содержит. распределитель импульсов, счетчик, дешифратор и логическую схему управления, причем счетный вход счетчика через распределитель импульсов соединен с входом синхронизации блока управления, входы дешифратора 10 подключены к выходам второго, третьего и последнего разрядов счетчика, два входа логической схемы соединены с третьим и четвертым выходами распределителя импульсов, четыре 15 других вхбда логической схемы соединены с выходами первого, второго, третьего и последнего разрядов счетчика, при этом выходы дешифратора являются первым выходом блока управления, выходы первого и предпоследнего разрядов счетчика — вторым и четвертым выходами блока управления, первый и второй выходы распределителя импульсов — шестым и третьим выходами блока управления, а выходы логической схемы— пятым и седьмым выходами блока yh-. равления °

Входной масштабно-суммирующий преобразователь содержит делитель напряжения и.масштабно-суммирующий преобразователь, причем три входа делителя напряжения являются входами входного масштабно-суммирующего преобразователя; а.три выхода делителя напряжения соединены с входами масштабно-суммирующего преобразователя и тремя выходами входного масштабно-суммирующего преобразователя, три выхода масштабно- 40 суммирующего преобразователя яв— ляются тремя другими выходами вход ного масштабно- суммирующего преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема 45 предлагаемого устройства.

Устройство содержит входной масштабно-суммирующий преобразователь ., 1, состоящий из делителя 2 напряжения и масштабно-суммирующего пре- образователя- 3, коммутатор 4, преобразователь 5 код-напряжение (ПКН), преобразователь (ПНК) напряжение-код 6, преобразователь 7 кода, комбинационйый сумматор 8, блок

9 памяти, вычислитель 10, блок 11 индикаций, блок 12 формирования констант, комбинационный сумматор 13, накапливающий сумматор 14, блок

15 умножения частоты, блок 16 управления с выходами 17-23, состоящий иэ распределителя 24 импульсов, счетчика 25, дешифратора 26 и логической схемы 27.

Входные шины 28-30 через входной

:масштабно-суммирующий преобраэова- 65 тель 1, коммутатор 4 и преобразователь 5 код-напряжение (ПКН) связаны с входом преобразователя 6 напря.жение код (ПНК), причем. коммутатор

4 снабжен дополнительными входами, которые подключены к дополнительным выходам преобразователя 1, а именно к выходам делителя 2 напряжения.

ВыходЫ ПНК 6 через преобразователь 7 кода, комбинационный сумматор 8, блок 9 памяти и вычислитель 10 связаны с входами блока 11 индикации, причем выходы блока 9 памяти присоединены также к другим входам комбинационного сумматора 8. Управляющие входы ПКН 5 через блок 12 формирования констант и комбинационный сумматор 13 подключены к выходам накапливающего сумматора 14, на входы которого подается код "К" номера измеряемой гармоники. Шина 28 через блок 15 умножения частоты соединена с входом синхронизации блока

16 управления. Выходы 17-23 блока

16 подключены соответственно. к . входам управления коммутатора 4, сумматора $4 сумматора 13, ElHK 6, преобразователя 7 кода, блока 9 памяти и вычислителя 10. Вход синхронизации блока 16 через распределитель 24 импульсов подключен к выходу счетчика 25, выходы второго,.третьего и последнего разрядов которого соединены с дешифратором 26.- Входы схемы 27 соединены с третьим и чет,— вертым выходами распределителя 24 и выходами первого, второго, третьего и пбследнего разрядов счетчика

25. Выходы дешифратора 26 являются выходами 17 блока 16, выходы первого и предпоследнего разрядов счетчика

25 — выходами 19 и 23 блока 16, первый и второй выходы распределителя

24 — выходами 18 и 20 блока 16, а выходы логической схемы 27 — выходами 21 и 22 блока 16.

Устройство работает следующим образом °

Один цикл работы устройства соответствует двум периодам входного напряжения UA . В первом периоде определяют симметричные составляю,щие напряжения, а во втором †фазные напряжения К -х гармоник.

Работа устройства синхронизируется выходными импульсами блока 15 умножения частоты, период следования которых равен T /N, где Т q— период напряжения U, N — - коэффициент умножения частоты.

Каждый выходной импульс блока

15 умножения частоты поступает на вход синхронизации блока 16 управления, а именно на вход запуска распределителя 24 импульсов., при помощи которого формируются .сигналы в интервале времени между выходными импульсами блока 15 умно1064233 жения частоты. Последний выходной импульс распределителя 24 поступает на счетный вход счетчика 25.

Выходной код и счетчика 25 соответствует номеру выходного импульса блока 15 умножения частоты. Так как длительность цикла работы устройства равна двум периодам входного напряжения, в течение которых на счетный вход счетчика 25 поступает

2N импульсов, то выходной код счетчика 25 принимает значения от О до .2N-1. Выходной код и также соответствует номеру выходного импульса блока 15 умножения частоты, который отсчитывается от начала цикла работы, при этом в первом периоде

n N 1, а во втором — от N до 2N-1. Сигналы на вы. ходах 18, 19, 20 и 23 блока 16 со,ответствуют сигналам на соответствующих выходах распределителя 24 .импульсов и счетчика 25. Сигналы на выходах 17 соответствуют выходным сигналам дешифратора 26. Так как дешифратор 26 подключен к выходам счетчика 25, то эти сигналы определяются только выходным кодом и счетчика 25. Сигналы на выходах

21 и 22 блока 16 соответствуют выходным сигналам логической схемы

27, так как схема 27 подключена к выходам счетчика 25 и распределителя 24, то эти сигналы определяются как выходным кодом и счетчика

25, так и выходными сигналами распределителя 24 импульсов.

Входные напряжения поступают через делитель 2 напряжения на входы масштабно-суммирующего преобразователя 3. Выходные напряжсния преобразователя 3 равны:

u= — и- — u — — u;

3 А б в 6 с и=У и - и,;

2 6 в b с й= — u- — "и, —,и, 1

3 3 где П,U8, U — выходные напряжения делителя 2, пропорциональные фазным напряжениям на входах устройства.

Напряжения ОА ОВ Ос i 01< через коммутатор 4 поступают на аналоговый вход ПКН 5. Последова-! тельность подключения этих напряжений определяется сигналами на выходах 17 блока 16, которые поступают на входы управления коммутатора 4.

При этом в первом периоде, когда выходной код счетчика 25 принимает значения и: — О, 1, б, 7, 12, 13,,,N-5, N-б, на аналоговый вход

ПКН 5 через коммутатор 4 поступает апряжение U«n H n = 2, 3, 8, 9, 14, 15, .,N-4, N-3 — напряжение U ; при n = 4, 5, 10, 11, 16, 17 ...,N-2, Н-1 — напряжение U9, во втором периоде при n = N, N+1

И+б, N+7 2N-6, 2N-5 — напряжение U<, при n = N+2, N+3, N+8, N+9 2N-4, 2N-3 — напряжение

5 U>, при n = N+4, N+5, И+10, N+11, 2N- 2, 2N-1 — напряжение

Ймпульс на выходе 18 блока 16 соответствует сигналу на первом выходе распределителя 24 и поступа10 ет на вход управления накапливающего сумматора 14. При этом к его прежнему состоянию прибавляется код "К" на его входных шинах. После и-го импульса умножителя 15

15 частоты код на выходах сумматора 14 равен mod n К. Этот код через комбинационный сумматор 13 поступает на входы блока 12 формирования констант. При этом, если на входе управления сумматора 13, который подключен к выходу 19 блока 16, а именно к выходу первого разряда счетчика 8, логическая "1", то к коду на входе сумматора 13 при 5 бавляется код N/4, а если логическии "О", то входной и выходной коды сумматора 13 совпадают. Следовательно, если выходной код счетчиЗО

40 ся кодом «;и йа входах блока 12.

65 ка 25 четный, т.е. и = О, 2, 4,..., 2Н-2, то на входе блока 12 будет код,;и равный mod N и К а при нечетйом и, т.е. при и = 1,3,5,..., 2N-1, на входе блока 12 будет код равный и осМ, (n К + М)4).

На управляющие входы ПКН 5 поступают константы с выхода блока 12 формирования констант, значения которых равные и 2л/Ngn,. определяютТаким образом, при и = 0,2,4,..., ?N — 2 на вход ПКН 5 поступают константы Sin 2Л l (mod nK), а при n = 1, 3, 5,..., 2 N — 1 — к он с та нты si n 2Т/N(mod< ) (их+ N/1)). CooTBeTCTBeHHQ, козффици2Т ент передачи ПКН 5 равен втп — nK или coo 2л/M пк.

При помощи ПКН 5 производится умножение сигнала на его аналого2л вом входе на код Уп — qn или

2= сов — с(п. Выходные сигналы ПКН 5

N преобразуются в коды X при помощи ПНК б в момент поступления на его вход управления сигнала с выхода 20 блока 16, т.е. с второго выхода распределителя.

Выходной код ПНК 6 поступает через преобразователь 7 кода на вход комбинационного сумматора 8. При этом, если на входе управления преобразователя 7, который подключен к выходу 21 блока 16, будет логи1064233

2У

ВНИИПИ Заказ 10526/47 Тираж 710 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ческий "0", то преобразователь 7 не изменяет входной код, а если логическая "1", то преобразователь 7 инвертирует входной код, т.е. в этом случае на вход сумматора 8 будет поступать код — Х„

Блок 9 памяти .имеет ячейки памяти, в которых хранятся частичные суммы, необходимые для определения синусных и косинусных составляющих напряжений прямой b+, aj., обратной b=, a= и нулевой b, a О последовательностей и фазных напряжений: Ьд, a>, bs, aS, Ь, sC соответственно.

Взаимодействие комбинационного сумматора 8 и блока 9 памяти осуществляется следующим образом.

Логическая схема 27 в блоке 16 управления на выходах 22 формирует адрес нужной ячейки блока 9 памяти и определяет путем подачи сигнала на вход преобразователя 7 с каким значком должен суммироваться код

ПНК 6 в сумматоре 8 с содержимым выбранной ячейки блока 9 памяти.

На выходе сумматора 8 образуется сумма кодов содержимого выбранной ячейки и выходного кода преобразОвателя 7, которая заносится в эту же ячейку памяти.

В конце первого периода напряжения в ячейках блока 9 памяти будут храниться коды ортогональных составляющих симметричных последовательностей напряжений К-й гармоники.

В конце второго периода напряжения в ячейках блока 9 памяти будут храниться коды ортогональных составляющих Фазных напряжений К-й гармоники.

В конце каждого периода напряжения сигнал на выходе 23 блока 16, который соответствует отрицательному фронту на выходе предпоследнего разряда счетчика 25, запускает

5 вычислитель 10, в который заносятся коды синусных и косинусных ортогональных составляющих. Вычислитель

10 вычисляет корни квадратные иэ суммы квадратов соответствующих

fQ ортогональных составляющих симметричных последовательностей и фазных напряжений, которые пропорциональны модулям напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей. Эти коды выводятся в блок 11 индикации.

Таким образом, по сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности о и повышено быстродействие. Расширение функциональных воэможностей обусловлено тем, что можно одновременно иэмерять все симметричные составляющие или фазные напряжения, 5 что повышает достоверность информации о показателях качества электрической энергии. Повышение быстродействия по крайней мере в три раза достигнуто благодаря тому, что информация об основных показателях качества электроэнергии трехфазной сети: отклонении напряжения, коэффициентах несимметрии и неуравновешенности, которые определяются по напряжениям прямой, обратной и нулевой последовательностей, может быть получена эа один период вместо трех, как это было в прототипе (при условии применения быстродействующего аналогового переключателя).