УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПРЯМОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Заявляемая полезная модель относится к контролю качества электроэнергии и предназначена для измерения напряжений прямой последовательности в трехфазных электрических сетях.
Экспериментальное определение важнейшего показателя качества напряжения трехфазной сети - отклонения напряжения, связано с необходимостью измерения напряжения прямой последовательности (НПП). Существующий косвенный метод измерения НПП на основе измерения трех линейных напряжений [1] требует производства дополнительных расчетов либо по сложной формуле Б.1 из ГОСТ 13109-97, либо по упрощенной формуле Б.2, но в обоих случаях результат расчета очень чувствителен к инструментальной погрешности, а во втором случае из-за упрощения возникает и методическая погрешность.
AB
BC
CA
1
При этом для каждого i-гo наблюдения измеряют значения трех междуфазных напряжений U, U, U, а затем по точной формуле Б.1 определяют U:
(Б.1)
AB(1)i
BC(1)i
CA(1)i
где U, U, U- действующие значения междуфазных напряжений основной частоты в i-ом наблюдении, В, кВ.
Согласно ГОСТ 1310-97 допускается:
1
1) определять U методом симметричных составляющих по формуле Б.1.
1
2) определять Uпо приближенной формуле
\tab(Б.2)
1(1)i
При этом относительная погрешность вычисления значений U с использованием формулы (Б.2) вместо формулы (Б.1) не превышает 0,1% при коэффициенте несимметрии напряжений по обратной последовательности (в соответствии с требованиями Б.4.1), не превышающем 6 %.
Известная схема для измерения НПП по ГОСТ 13109-97 представлена на фиг.1.
AB
BC
CA
AB
BC
CA
Известная схема состоит из проводников трех фаз электрической сети и трех вольтметров переменного тока. На каждое междуфазное напряжение U, U, U включен, соответственно, вольтметр PU, PU, PU.
AB
BC
CA
НПП рассчитывают на основе измерения трех линейных напряжений U, U, U по формуле Б.1 или Б.2.
Для измерения НПП в известной схеме используют вольтметры переменного тока (электромагнитной системы), недостатками которых являются: нелинейность шкалы и повышенная (по сравнению с приборами магнитоэлектрической системы) инструментальная погрешность.
Недостатком известного устройства для измерения НПП является сложность одномоментного съема измеренных величин на шкалах трех приборов, необходимость проведения дополнительных расчетов (19 арифметических операций и 2 операции извлечения корня (формула Б.1), достаточно большая инструментальная погрешность, а в случае упрощения расчетов возникает и методическая погрешность (формула Б.2).
Техническим результатом заявленной полезной модели является: упрощение измерения в конкретном наблюдении, повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности, вносимой при съеме измеренной величины, применение вольтметра постоянного тока магнитоэлектрической системы, имеющего линейную шкалу и лучшую точность в данном классе погрешности, чем вольтметры переменного тока электромагнитной системы.
Технический результат достигается тем, что устройство измерения напряжения прямой последовательности, содержащее три проводника трех фаз электрической сети заданного напряжения и средство измерения напряжения, дополнительно содержит трехфазный диодный мостовой выпрямитель, собранный по схеме Ларионова, причем три проводника трех фаз электрической сети заданного напряжения подключены соответственно к трем входам переменного тока трехфазного диодного мостового выпрямителя, выход постоянного тока которого подключен к вольтметру постоянного тока с добавочным сопротивлением.
Заявляемая полезная модель поясняется фиг.2.
Устройство измерения напряжения прямой последовательности (фиг.2) содержит три проводника трехфазного напряжения А, В, С. На каждое междуфазное напряжение подключены соответствующие три входа 1, 2, 3 переменного тока диодного выпрямительного моста 4 Ларионова, выход 5 постоянного тока которого подключен к вольтметру 6 с добавочным сопротивлением 7. Добавочное сопротивление 7 выполняет функции масштабирующего устройства, т.е. приводит к «норме 380,0 В» (условие относительной единицы для напряжения прямой последовательности) реальное напряжение постоянного тока на выходе моста Ларионова, являющееся средним значением выпрямленного напряжения сети и равное по величине 512,0 В, возникающее при одинаковых междуфазных напряжениях трехфазной сети, равных по величине действующему значению 380 В, что и определяет условие относительной единицы для напряжения прямой последовательности данной сети.
Заявляемое устройство содержит один вольтметр 6 постоянного тока среднего значения выпрямленного напряжения сети, формируемого трехфазным диодным мостовым выпрямителем 4, собранным по «схеме Ларионова» (далее - «моста Ларионова»). Вольтметр постоянного тока, например, магнитоэлектрической системы, имеет линейную шкалу в отличие от вольтметров переменного тока электромагнитной системы, и, как известно, при прочих равных условиях, в щитовом исполнении точнее и стабильнее их в работе.
2
Исследования, проведенные авторами, выявили, что с достаточной для практики точностью напряжение прямой последовательности можно измерять с помощью вольтметра постоянного тока, подключаемого к трехфазной сети через выпрямительный диодный «мост Ларионова», поскольку возникающая при этом относительная методическая погрешность не превышает 0,25k, где k - коэффициент напряжения обратной последовательности. Выявленная закономерность позволяет предложить простое устройство для точного измерения величины напряжения прямой последовательности в реальной подстанционной сети. Для этого нужно широко распространенный щитовой вольтметр магнитоэлектрической системы класса 1,0 или 1,5 подключить к выходу постоянного тока «моста Ларионова», а три входа переменного тока которого подключить к шинам А, В, С сети 0,4 кВ.
Использование стандартного вольтметра со шкалой «0-500 В» (или - «0-300 В» для оценки фазного, а не междуфазного НПП), предполагает использование дополнительного резистора, который бы снижал реальное выходное напряжение моста Ларионова со средним значением 512,0 В (соответствующее «норме НПП», т.е. - относительной единице,) до 380,0 В, т.е. чтобы вольтметр постоянного тока на своей шкале показывал величины соответствующие междуфазному НПП. Расчет такого резистора не составляет трудностей при известном сопротивлении постоянному тока измерительной цепи вольтметра (аналогично - и для случая с вольтметром со шкалой «0-300 В» для оценки фазного («норма» - 220 В), а не междуфазного НПП, но в этом случае мощность, рассеиваемая дополнительным резистором будет больше).
Заявляемое устройство измерения напряжения прямой последовательности является значительно более простым по сравнению с известным аналогом. Оно позволяет незамедлительно показать результат измерений без трудоемких вычислений.
Полезная модель может найти широкое применение в электроэнергетике, особенно, - для оценки основного показателя качества электроэнергии на шинах подстанций и на зажимах наиболее ответственных электроприемников потребителей.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Дата введения 1.01.1999 года.
2. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. - М.: Энергоатомиздат.1985. - 224 с.