Способ измерения симметричных составляющих напряжений в трёхфазных сетях
METHOD OF MEASUREMENT OF SYMMETRICAL VOLTAGE COMPONENTS IN THREE-PHASE NETWORKS

Изобретение относится к области электротехники, в частности к контролю качества электроэнергии трехфазных сетей.
2
Известен способ измерения симметричных составляющих с помощью электрических фильтров и регистрирующего прибора (Авторское свидетельство СССР №737882, М.кл G01R 29/16, 21.02.77 [1]). Фильтр симметричных составляющих, содержащий два плеча, каждое из которых выполнено в виде последовательно включенных резисторов и катушки индуктивности, точки соединения которых являются выходами фильтра, а другой вывод катушки индуктивности одного из плеч является одним из его входов.
Недостатками этого способа являются наличие методических погрешностей, сложность реализации, невозможность измерения всех симметричных составляющих.
Наиболее близким техническим решением к изобретению относится способ измерения напряжения нулевой последовательности с помощью трех однофазных измерительных трансформаторов напряжения, первичные обмотки которых включены на фазные напряжения, а вторичные обмотки соединены последовательно и согласно, к выходным зажимам которых включен вольтметр. Показание вольтметра прямо пропорционально напряжению нулевой последовательности (Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих // ГЭИ, М.-Л.: 1962, Рис. 8.1, с. 242 [2]).
Недостатком этого решения является невозможность измерения симметричных составляющих напряжений прямой и обратной последовательностей.
Задача изобретения - определение симметричных составляющих напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей в трехфазных четырехпроводных сетях по результатам измерения напряжений вольтметрами.
A
B
С
AB
CA
1
2
0
Поставленная задача решается за счет того, что применяется способ измерения симметричных составляющих напряжений в трехфазных сетях, при которых измеряют напряжения на каждой фазе, при этом в четырехпроводной сети измеряют вольтметрами три фазных (U, U, U) и два междуфазных (U, U) напряжения и по результатам измерения пяти напряжений определяют симметричные составляющие напряжений прямой U, обратной U и нулевой U последовательностей по формулам
;
;
,
где , ;
, ;
, ;
; ; ; ;
A
B
C
U, U, U - фазные напряжения, фазы А, В, С;
AB
CA
U, U - междуфазные напряжения, между фазами АВ и С А.
Новые существенные признаки
1. В четырехпроводной сети измеряют вольтметрами три фазных и два междуфазных напряжения.
2. Определяют симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей по формулам
;
;
,
A
B
C
где U, U, U - фазные напряжения, фазы А, В, С;
AB
CA
U, U - междуфазные напряжения, между фазами АВ и СА;
; ; ; .
Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными необходимы и достаточны для достижения технического результата, на который распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Технический результат
1. Простота реализации способов.
2. Минимальный набор материально-технических средств.
3. Способ реализуется с помощью пяти одинаковых вольтметров высоких классов точности (0,1; 0,2), приведенная погрешность которых не превышает 0,1; 0,2%. Поэтому точность измерения симметричных составляющих напряжений будет высокой (методическая погрешность отсутствует).
4. Способ охватывает все симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательности в трехфазных четырехпроводных сетях.
5. Измеряется не только величина (модуль) симметричной составляющей напряжения, но и начальная фаза (аргумент), т.е. симметричные составляющие выражаются в комплексной форме. Комплексная форма симметричных составляющих требуется в расчетах несимметричных режимов систем электроснабжения.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг. 1 - Схема включения измерительных приборов в трехфазную четырехпроводную сеть для измерения симметричных составляющих напряжений.
фиг. 2 - Векторная диаграмма трехфазной несимметричной системы напряжений.
Пояснения к способу измерения симметричных составляющих напряжений в трехфазных сетях.
A
B
C
AB
CA
В предлагаемом способе симметричные составляющие напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей измеряются с помощью пяти вольтметров, из которых три вольтметра измеряют фазные напряжения U, U, U, а два вольтметра измеряют междуфазные напряжения U и U (фиг. 1). По результатам измерения пяти напряжений на фиг. 2 построена в координатах комплексной плоскости векторная диаграмма трехфазной несимметричной системы напряжений.
1
2
В образованных на векторной диаграмме треугольниках напряжений углы α и α однозначно выражаются через стороны треугольников с помощью следующих формул:
A
B
1
C
2
Учитывая, что ψ=0, -ψ=α, ψ=α, после преобразования выражений для симметричных составляющих напряжений [2]
с учетом соотношений (1) получим
где ; ; , ;
A
B
C
U, U, U - фазные напряжения, фазы А, В, С;
AB
CA
U, U - междуфазные напряжения, между фазами АВ и СА.
Способ измерения симметричных составляющих напряжений в трехфазных четырехпроводных сетях прошел экспериментальную проверку. Результаты экспериментов совпали с результатами расчета.
Источники информации
2
1. Авторское свидетельство СССР №737882, М.кл G01R 29/16, 21.02.77.
2. Фабрикант В.Л. Фильтры симметричных составляющих // ГЭИ, М.-Л.: 1962, Рис. 8.1, с. 242.
3. Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. Основы теории цепей // М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.