Способ контроля фазы электрических переменных величин

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАН

ИЗОБРЕТЕН к ьвтоескомю свидина (6() Дополнительное к ает. свнд-веу (22) Заявлено 2(L0974 (21) 206226 (23} Приоритет - (32) 20 12. (3l) ИР Н02 Ь/175506- (33) ГДР

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано05.07:у9, Бюл

Дата опубликования описан (72) Авторы

Иностранцы изобретению норберт Биндер, Карл-хайнц Ленгьель (ГДР) Иностранное предприятие (71) ЗЮЯВНТЕПЬ Институт Прюффельд Фюр электрише Хохляйступгстехыик (ГДР) (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФАЗЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЕРЕИЕННЫХ

ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к способам контроля фазы синусоидальных электрических напряжений или токов, в частности для Контроля симметрии трех-. фазной системы.

Известно, что для контроля симметрии трехфазной системы токов или напряжений достаточно определить составляющую нулевой последовательности симметричной системы составляющих.

Таким образом, естественная трехфазная система раскладывается на систему нулевой последовательности, систему прямой последовательности и систему . обратной последовательности. Составляющая нулевой последовательности получается при помощи соответствующих схем преобразования как для тока, так и для напряжения и подается иа устройство, которое сигнализирует о превышенйи определенной величины, тока нулевой последовательности или напряжения нулевой последовательности.

?5

Этот способ является самым распространенным и системах защиты, причем форма обработки измеряемых величин различна.

Наиболее близким к изобретению является способ определения несимметрии пульсации постоянного тока трехфазного моста. Трехфазные токи через преобразователи подаются к отдельным выпрямительиым мостам. Выпрям-, ленные токи затем через .интегрирующие каскады подаются на трехфаэные, выпрямительные мосты, которые через усилительное устройство управляют триггером (Х1 .

Известные способы в системах .защиты сигнализируют о возникающей не симметрии, причем величина отклонения от симметрии регулируется, однако эти способы не допускают обратного замыкания на конфигурацию отдельных параметров контролируемой системы напряжений. Это основано на том, что контролируется величина тока или напряжения, которая не находится в зависимости от фазы этих электрических величии. Поэтому невозможно определить какая из фаэ трехфазной системы ошибочна и что является важным для определения ошибки в системах защиты.

B измерительной технике известны различные варианты измерения фазовых углов, которые уже детально модифицированы. Согласно этим способам определяются и индицнруются сдвиги

3 672576 4 между двумя электрическими величинами. При этом переменные токи или на. пряжения ограничиваются, а при помощи индикаторов нулевых точек определяется их прохождение через нуль.

Выделенные отсюда импульсы и их сдвиг относительно друг друга обрабать|ваютс

° в логической схеме.

Целью изобретЕния является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля фазы электрических переменных величин путем преобразования их в серии прямоугольных импульсов, одну из двух серий преобразованных импульсов сдвигают вперед по фазе на определенйый фазовый угол до совпадения прямоугольных импульсов обеих серий друг с другом, причем получают опорное напряжение путем интегрирования пачки треугольных импульсов, выделенных при сдвиге по фазе одной иэ серий прямоугольных ищчульсов, и полученное опорное напряжение подают на сравнивающую ло гическую схему, посылающую импульс отключения при превышении допустимого фазового угла.

Кроме того, в случае применения в симметричной системе любые две сдвинутые на 90 переменные электрические величины преобразуют в серии прямоугольных импульсов, и одну из: измеряемых величин сдвигают вперед по фазе на 90О до совпадения прямоугольных импульсов между собой, и такие пары серий вместе с соответствующими опорными напряжениями, имеющими общее управление, подают на логические схемы, выходные сигналы которых после прохождения логичес- - кой схемы ИЛИ выдают импульс отключения. Для определения знака фаэового угла сдвига одну иэ серий прямоугольных импульсов укорачивают, другую инвертируют,.сравнивают логически на схемах И серии укороченных арямоугольных импульсов и другой серии инвертированных и неинвертированных прямоугольных импульсов друг с другом, полученные с логических схем вигналы подают на триггерную схему,по изменению знака на выходе которрй определяют полярность фазового %дзига.

В основе изобретения лежит задача сигнализации путем сравнения фазовых положений контролируемых йапряженйй и токов друг с другом и их отклонения от заданного фазового положения внутри регулируемого диапазона- допусков.

Для определения отклонения двух электрических синусоидальных величин от определенного в нормальном состоянии фазового угла- синусоидальные величины сначала преобразуются в после довательности прямоугольнйх импульсов. Одна из двух серий преобраэо ванных импульсов постоянно поворачивается на определенный фазовый угол так, что последовательности прямо" угольных импульсов совпадают. Обе. последовательности прямоугольных импульсов, перекрывающиеся в нормаль5 ном состоянии фазового угла, и дополнительное опорное напряжение

:подаются на логическую схему сравне ния. Опорное напряжение служит для регулирования допусков фазового угла и получается при помощи модуляционного устройства с подключенным индикатором уровня напряжения иэ. последовательности пилообразного напряжения, получаемого в результате вращения фазы. Логическая схема выдает при отклонении от допустимого фазового угла импульс запуска.

Для контроля симметрии трехфаэной системы "каждая из двух переменных величин, сдвинутых одна относительно другой в -случае сймметрии на фазовый угол 90, преобразуется в двух устройствах в последовательности прямоугольных импульсов. Та или иная иэме25 ряемая вЕличина поворачивается на фазовый угол 90, пока последовао тельности прямоугольных импульсов соответственно перекрываются одна с другой. Последовательности прямоуголь ных импульсов, перекрывающиеся в

ЗР нормальном состоянии фазового угла, с опорными напряжениями подаются на соответствующие логические схемы. Для опорных напряжений предусмотрено

Общее управление. Логические схемы

35 выдают при отклонении от допустимой несимметрии тот или иной импульс запуска, которые объединяются при помощи логической схемы ИЛИ, так что .из обеих схем получается один им4р пульс запуска.

Последовательности прямоугольных импульсов электрических синусоидальных величин для определения знака фазового сдвига подаются на триггер, 45 котор"й синхрониэуется одной из этих импульсных последовательностей прямо. угольной формы, а его входы нагружены другой последовательностью прямоугольных импульсов.

Цифровые сигналы логических схем для оценки пРи испбльзовании в устройствах з щиты и измерений могут подвергаться обработке при помощи вычислительной машины.

При помощи предлагаемого способа сигнализируется и индицируется сдвиг и вид сдвига от определенного фазового положения . электрических переменных величин внутри заданного диапазона допусков.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для осуществления предлагаемого способа1 на фиг.2У .672576

Формула изобретения отдельные импульсные последователь ности где U - U o — напряжения, получаемые в разйых точках схемы.

На два индикатора нулевых точек

Ь и F, показанных на фиг. 1 и сдвинутых для нормального состояния фазового угла на 90О по фазе, подаются симметричные относительной нулевой точки напряжения U< и U>. Они обра зуют две последовательности прямоО угольных импульсов, сдвинутые на 90, 10 с отношением длительности импульса к периоду равным 1:1. Последовательность прямоугольных импульсов U>, относящаяся к U, подается на фазосдвигающую схему на 90, на выходе которой может быть снята импульсная последовательность Uq, сдвинутая на

+90, которая синфазна для нормального состояния фазового угла с последовательностью прямоугольных импульсов

U, полученной из Uy. Как уже было предложено, 90 — фазовый сдвиг достигается благодаря тому, что последовательность прямоугольных импульсов

U подается на интегРатоР В (фиг.1), который создает последовательность

" пилообразных импульсов Uz, а прохождение через нуль последовательности пилообразных импульсов определяется при помощи индикатора С нулевой точки. Полученная последовательность . прямоугольных импульсов Uq сдвинута относительно импульсной последовательности 0 на 90 и подается на модуляционное устройство D. Одновременно на него подается постоянное, 35 напряжение, регулируемое в,определенных границах. С выхода модуляцион-, ного устройства снимается опорное на- пряжение 0 = . Ugr величина которого зависит от регулируемого постоянного 40 напряжения. Опорное напряжение вместе с последовательностью пилообразных. импульсов Пз, полученной в результате интегрирования и сдвига фазы на

90, .подается на индикатор Е уров- 4S ня напряжения. На выходе индикатора

Е уровня напряжения получается импульсная последовательность Ug, у которой нулевой сигнал имеет место только в диапазоне прохождения нуля пилообразным напряжением. Ширина нулевого сигнала импульсной последовательности 0 (фиг, 2) определяется регулируемым опорным напряжением.

Половина ширины нулевого сигнала характеризует одновременно допустимый фазовый сдвиг. ЬТ „ между U< и Ug, при котором не должно происходить срабатывание устройства или осуществление сигнализации. Логическая схема

Н (фиг. 1) для срабатывания осуществляет логическйе операции над сигналами Ug Ug u Ug с выражением

У = . ч vU 13 VU

9 6 S " 8

Если возникает отклонение в нормаль- 65,ном состоянии фазового угла, т.е-. фазовый сдвиг h становится больше, чем йТ „((фиг. 2), то на выходе логической схемы появляется кратковременный нулевой сигнал, который используется для управления триггером который выдает импульс запуска U,q .

Для контроля симметрии трехфазной системы необходимо модифицировать ,способ. Каждое из двух напряжений, сдвинутых по фазе на 90 в случае симметрии, трехфазной системы подается на свое устройство в качестве входных сигналов, причем каждое устройство представляет собой устройство для обработки измеряемЫх величин, Импульсы запуска обоих устройств объединяются при помощи логической схемы .ИЛИ так, Что "для случая несимметрии появляется один импульс запуска с тем, чтобы границы срабатывания обоих устройств„были одинаковы. На оба модуляционных устройства подается одно постоянное напряжение, регулируемое в определенных границах. Определение ошибки может осуществляться здесь при помощи дополнительного устройства (фиг. 1), которое выдает полярное решение с логической оценкой. При этом на дополнительное устройство подаются напряжения О и U обоих устройств. Полярное решение приводит к тому, что прямоугольные импульсы напряжения U сокращаются и используются для синхронизации триггера. В качестве сравнивающего напряжения используется напряжение Uz и его отрицание, которые подаются на оба входа триггера. с выходов триггера снимается полярность фазового сдвига. Выходные импульсы проходят через логические схемы, так что каждый появившийся вариант знака может соответствовать определенному решению.

Форма обработки сигналов при использовании способа для контроля фазы электрических переменных величин позволяет испольэовать вычислительные машины для оценки использования в системах защиты и измерительной технике.

1. Способ контроля фазы электрических переменных величйн путем преобразования их в серии прямоугольных импульсов, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, одну из двух серий преобразованных импульсов сдвигают вперед по фазе на определенный фазовый угол до совпадения прямоугольных импульсов обеих серий друг с другом, причем получают опорное напряжение путем интегрирования пачки треугольных импульсов, выделенных при сдвиге по фазе одной из серий прямоугольных

672576

Фас. 2

ЦНИИЛИ Заказ 3882/45 Тираж 1089 Подписное

Филиа ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4 1 Ч б h. (: ф, у импульсов, и полученное опорное напряжение подают на сравнйвающую логиЧесйую схему, посылающую импульс отключения" при превышении допустимого фаЪового- угла.

2. Способ по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что s случае применения в симметричной системе любые две сдвинутые на 90 перемейные элек грические величины преобразуют в

-серии прямоугольных импульсов, и одну из измеряемых величин сдвигают вперед )Q по фазе на 90 до совпадения прямоугольных импульсов между собой, и та :кие пары серий вместе с соответству- ющими опорными напряжениями, имеющими общее управление, подают на логические схемы, выходные сигналы которых после прохождения логической схемы, ИЛИ выдают импульс отключения.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью определения знака фазового угла сдвига, одну из серий прямоугольных импульсов укорачивают, другую инвертируют, сравнивают логически на схемах И серии. укороченных прямоугольных импульсов и другой серии инвертированных и неинвертированных прямоугольных импульсов друг с другом, полученные с логических схем сигналы подают на триггерную схему, по изменению знака на выходе которой определяют полярность фазового сдвига.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 320782, ИКИ G 01 R 25/00, 1970.