PL225861B1 - Sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników i dzielników napięciowych dla napięć sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników i dzielników napięciowych dla przebiegów sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego, z wykorzystaniem znanych zależności (A), w których oznaczają φU – błąd kątowy, czyli przesunięcie fazowe między napięciem pierwotnym i wtórnym badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego [°], φ1 - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w pierwszym module cyfrowego watomierza między napięciem wtórnym badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego a napięciem referencyjnym [°], φ2 - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w drugim module cyfrowego watomierza między napięciem wyjściowym szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia a napięciem referencyjnym [°], ΔU - błąd napięciowy [%], Ur - różnica wartości skutecznych napięcia wtórnego i przeliczonego na stronę wtórną napięcia pierwotnego badanego przekładnika napięciowego lub dzielnika napięciowego [V], U'1 - wartość skuteczną napięcia pierwotnego badanego przekładnika lub dzielnika przeliczona na stronę wtórną [V]. Sposób ten umożliwia sporządzenie charakterystyk częstotliwościowych badanego przekładnika lub dzielnika.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego przekładników i dzielników napięciowych dla napięć sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego.

W obowiązujących wymaganiach normalizacyjnych dla indukcyjnych przekładników napięci owych zawartych w normie IEC 61869-3 określono wymagania dotyczące nowo wyprodukowanych indukcyjnych przekładników napięciowych, przeznaczonych do współpracy z przyrządami pomiarowymi i elektrycznymi urządzeniami zabezpieczającymi przy częstotliwości od 15 Hz do 100 Hz. W normie tej podano wartości graniczne błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników napięciowych do pomiarów i do zabezpieczeń dla napięć pierwotnych o częstotliwości sieciowej oraz sposób ich wyznaczania. W sposobie wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników, podanym w tej normie, obwód pierwotny przekładnika jest zasilany napięciem sinusoidalnym o częstotliwości sieciowej. W układzie pomiarowym stosuje się konwencjonalny przekładnik wzorcowy, skrzynkę obciążeń wykonane dla częstotliwości 50 Hz (60 Hz) oraz mostek pomiarowy kompensacyjny umożliwiający pomiar przy tej częstotliwości, co powoduje, że sposób ten nie znajduje zastosowania do wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników napięciowych podczas transformacji napięć o częstotliwościach wyższych niż 50 Hz (60 Hz). Zgodnie z opracowaniami normatywnymi błędy napięciowe oraz kątowe indukcyjnych przekładników napięciowych oblicza się z zależności <Pu = ±<Pi ± φ₂ i/_r kU = 100% u _± w których φυ - błąd kątowy, czyli przesunięcie fazowe między prądem pierwotnym i wtórnym badanego przekładnika napięciowego [°], φ₁ - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w pierwszym module cyfrowego watomierza między napięciem wtórnym badanego przekładnika napięciowego a napięciem referencyjnym [°], φ2 - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w drugim module cyfrowego watomierza między napięciem wyjściowym szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia a napięciem refere ncyjnym [°],

AU - błąd napięciowy [%],

U_r - różnica wartości skutecznych napięcia wtórnego i przeliczonego na stronę wtórną napięcia pierwotnego badanego przekładnika napięciowego [V],

U’i - wartość skuteczną napięcia pierwotnego badanego przekładnika przeliczona na stronę wtórną [V].

Powyższe zależności znajdują także zastosowanie do wyznaczania błędów napięciowych i kątowych dzielników napięciowych.

Z opisu zgłoszenia patentowego P.389198 jest znany sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników napięciowych dla przebiegów odkształconych, polegający na tym, że obwód pierwotny badanego przekładnika łączy się z generatorem napięcia sinusoidalnego za pośrednictwem połączonego z nim równolegle autotransformatora wyposażonego w filtr sieciowy do odcinania składowych harmonicznych napięcia o częstotliwości wyższej lub niższej od 50 Hz, następnie do obwodu pierwotnego przekładnika podłącza się jeden kanał oscyloskopu dwukanałowego, wyposażony w sondę wysokonapięciową zaś do obwodu wtórnego przekładnika drugi kanał tego oscyloskopu także wyposażony w sondę wysokonapięciową przy badaniu dokładności przekładnika jednobiegunowego, względnie do obwodu pierwotnego przekładnika podłącza się jeden oscyloskop jednokanałowy wyposażonym w sondę wysokonapięciową zaś do obwodu wtórnego drugi oscyloskop jednokanałowy także wyposażony w sondę wysokonapięciową przy badaniu dokładności przekładnika dwubiegunowego, uruchamia się zasilanie obwodu pierwotnego przekładnika i za pomocą oscyloskopu lub oscyloskopów dokonuje jednoczesnego pomiaru wartości skutecznych poszczególnych harmonicznych napięcia pierwotnego i napięcia wtórnego przekładnika, po czym przeprowadza się analizę wyników pomiarów napięć metodą szybkiej transformaty Fouriera (analizę FFT), oblicza błędy napięciowe

PL 225 861 B1 oraz kątowe dla poszczególnych harmonicznych przetwarzanego odkształconego napięcia ze znanych zależności

Δί/ — Δ_υΝ1 + Δ_υΝ2 Sj ⁼ $U1 + $U2 w których

AU - błąd napięciowy,

Δ|_ινι - składowa niekorygowanego błędu napięciowego spowodowana tylko prądem jałowym przekładnika,

A_UN2 - składowa niekorygowanego błędu napięciowego spowodowana tylko prądem obciążenia przekładnika,

5_U - błąd kątowy,

5_U1 - składowa błędu kątowego spowodowana tylko prądem jałowym, δ_υ2 - składowa błędu kątowego spowodowana tylko prądem obciążenia przekładnika, i sporządza charakterystyki częstotliwościowe badanego przekładnika.

Sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników i dzielników napięciowych dla przebiegów sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego, z wykorzystaniem zależności <Pu = ±<Pi ± φ₂ i/_r

Δυ = -f- 100% U _± w których φι_ι - błąd kątowy, czyli przesunięcie fazowe między napięciem pierwotnym i wtórnym badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego [°], φ₁ - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w pierwszym module cyfrowego watomierza między napięciem wtórnym badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego a napięciem referencyjnym [°], φ₂ - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w drugim module cyfrowego watomierza między napięciem wyjściowym szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia a napięciem referencyjnym [°],

AU - błąd napięciowy [%],

U_r - różnica wartości skutecznych napięcia wtórnego i przeliczonego na stronę wtórną napięcia pierwotnego badanego przekładnika napięciowego lub dzielnika napięciowego [V],

U’i - wartość skuteczną napięcia pierwotnego badanego przekładnika lub dzielnika przeliczona na stronę wtórną [V], według wynalazku polega na tym, że obwód pierwotny badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego łączy się z generatorem napięcia sinusoidalnego o regulowanej wartości skutecznej i regulowanej częstotliwości za pośrednictwem przekładnika napięciowego podnoszącego napięcie oraz wzmacniacza mocy sterowanego z tego generatora, następnie do obwodu pierwotnego badanego przekładnika lub dzielnika podłącza się szerokopasmowy wzorcowy dzielnik napięcia oraz referencyjny dzielnik napięcia. Do wyjścia referencyjnego dzielnika napięcia podłącza się z kolei, za pośrednictwem układu obniżającego napięcie, jednocześnie wejścia napięciowe pierwszego i drugiego m odułu cyfrowego watomierza przeznaczone do podłączania sond prądowych. Obwód wtórny badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego łączy się, za pośrednictwem kolejnego układu obniżającego napięcie, z wejściem napięciowym pierwszego modułu watomierza, natomiast wejście napięciowe drugiego modułu watomierza łączy się, za pośrednictwem kolejnego układu obniżającego napięcie, z wyjściem szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia. Między punkty o wysokim potencjale obwodu wtórnego badanego przekładnika lub dzielnika oraz wyjścia szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia włącza się układ różnicowy. Wyjście układu różnicowego łączy się z wejściem napięciowym trzeciego modułu cyfrowego watomierza. W przypadku wyznaczania błędów przekładnika napięciowego, uzwojenie wtórne badanego przekładnika napięciowego łączy się dodatkowo z obciążeniem w postaci bezindukcyjnych rezystorów lub z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym o zadanym współczynniku mocy. Następnie uruchamia się zasilanie obwodu pierwotnego badanego przekładnika lub dzielnika, po czym w pierwszym module pomiarowym cyfrowego watomierza dokonuje się

PL 225 861 B1 pomiaru przesunięcia fazowego napięcia wyjściowego szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia względem napięcia referencyjnego dzielnika napięciowego, natomiast w drugim module pomiarowym cyfrowego watomierza dokonuje się pomiaru przesunięcia fazowego napięcia wtórnego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego względem napięcia referencyjnego dzielnika napięciowego, na podstawie pomiaru tych dwóch przesunięć fazowych oblicza się błąd kątowy i napięciowy badanego przekładnika lub dzielnika z zależności <Pu = ±<Pi ± φ₂ i/_r

Δϋ = 100%

U _± i w końcu sporządza się charakterystyki częstotliwościowe badanego przekładnika lub dzielnika.

Sposób według wynalazku umożliwia wyznaczanie błędów napięciowego i kątowego czyli dokładności przekładników i dzielników napięciowych dla napięć sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego. Zaletą sposobu według wynalazku jest możliwość wyznaczanie metrologicznych charakterystyk częstotliwościowych przekładników i dzielników napięciowych, co pozwala na ocenę ich szerokopasmowych właściwości metrologicznych. Ponadto szerokopasmowe charakterystyki transformacji przekładników i dzielników napięciowych umożliwiają wstępną analizę ich dokładności także podczas transformacji prądów odkształconych oraz podczas występowania w sieci elektroenergetycznej stanów awaryjnych w postaci zaników, zapadów napięcia zasilającego oraz przepięć. Sposób według wynalazku znajduje również zastosowanie do wyznaczania błędów przekładni i przesunięcia fazowego napięcia wtórnego względem napięcia pierwotnego transformatorów oraz współczynnika wzmocnienia napięciowego i przesunięcia fazowego napięcia wyjściowego względem napięcia wejściowego wzmacniaczy elektronicznych dla napięć sinusoida lnych częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych.

Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady z powołaniem się na rysunek przedstawiający schemat układu pomiarowego do wyznaczania błędów napięciowego kątowego indukcyjnych przekładników lub dzielników napięciowych.

P r z y k ł a d.

W celu wyznaczenia błędów napięciowego i kątowego indukcyjnego przekładnika napięciowego 7 obciążonego rezystorem 8 obwód pierwotny tego przekładnika połączono, za pośrednictwem przekładnika napięciowego 3 podnoszącego napięcie i wzmacniacza mocy 2 z generatorem 1 napięcia sinusoidalnego o regulowanej wartości skutecznej i regulowanej częstotliwości. Do obwodu pierwotnego przekładnika 7 podłączono także szerokopasmowy wzorcowy dzielnik napięcia 6 oraz referencyjny dzielnik napięcia 4. Do wyjścia dzielnika referencyjnego 4 podłączono, za pośrednictwem sondy napięciowej 10, jednocześnie wejścia napięciowe 11₁₁ 11₂₁ pierwszego modułu cyfrowego 11₁ i drugiego modułu cyfrowego 11₂ watomierza 11 przeznaczone do podłączania sond prądowych. Do obwodu wtórnego przekładnika napięciowego 7 podłączono, za pośrednictwem sondy napięciowej 12, wejście napięciowe 11₁₂ pierwszego modułu 11₁ watomierza 11, natomiast do wejścia napięciowego 11₂₂ drugiego modułu 11₂ watomierza 11 podłączono, za pośrednictwem sondy napięciowej 9, wyjście szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia 6. Między punkty o wysokim potencjale obwodu wtórnego badanego przekładnika 7 oraz wyjścia szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia 6 włączono układ różnicowy 5. Wyjście układu różnicowego 5 połączono z wejściem napięciowym 11₃₁ trzeciego modułu cyfrowego 11₃ watomierza 11. Następnie uruchomiono zasilanie obwodu pierwotnego badanego przekładnika 7, po czym w pierwszym module pomiarowym 11₁ watomierza dokonano pomiaru przesunięcia fazowego φ₁ napięcia wyjściowego szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia 6 względem napięcia referencyjnego dzielnika napięciowego 4, natomiast w drugim module pomiarowym 11₂ watomierza 11 dokonano pomiaru przesunięcia fazowego φ₂ napięcia wtórnego przekładnika napięciowego 7 względem napięcia referencyjnego dzielnika napięciowego 4 i na po dstawie wyników tych pomiarów obliczono błąd kątowy przekładnika 7 z zależności <Pu = ±<Pi ± φ₂ w której wszystkie oznaczenia mają wyżej podane znaczenia.

Błąd napięciowy przekładnika napięciowego 7 obliczono z zależności

PL 225 861 B1

U_r bU = -t- 100%

U _r w której wszystkie oznaczenia mają wyżej podane znaczenia i U_r = U_s — U_d, gdzie

U_d - oznacza część wartości skutecznej napięcia wyjściowego układu różnicowego 5 wynikającą tylko z przesunięcia fazowego prądów pierwotnego i wtórnego [V], którą wyznaczono z zależności

U_d = i/'! ^(l-cos^), zaś U_s - oznacza wartość skuteczną napięcia wyjściowego układu różnicowego 5 [V], i w końcu sporządzono charakterystyki częstotliwościowe badanego przekładnika.

Po umieszczeniu w układzie pomiarowym, zamiast przekładnika napięciowego 7 obciążonego rezystorem 8, dzielnika napięciowego 7 bez obciążenia 8, postępując jak opisano wyżej, wyznaczono błąd kątowy i napięciowy dzielnika napięciowego 7 i sporządzono charakterystyki częstotliwościowe badanego dzielnika.

Claims (1)

1. Sposób wyznaczania błędów napięciowego i kątowego indukcyjnych przekładników i dzielników napięciowych dla przebiegów sinusoidalnych o częstotliwościach 50 Hz (60 Hz) i wyższych, bez przekładnika wzorcowego, z wykorzystaniem zależności <Pu = ±<Pi ± <P₂ U_r

   Δυ =-t- 100%

   U _r w których oznaczają φυ - błąd kątowy, czyli przesunięcie fazowe między prądem pierwotnym i wtórnym badanego przekładnika napięciowego [°], φ₁ - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w pierwszym module cyfrowego watomierza między napięciem wtórnym badanego przekładnika napięciowego a napięciem referencyjnym [°], φ₂ - wartość przesunięcia fazowego zmierzona w drugim module cyfrowego watomierza między napięciem wyjściowym szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia a napięciem referencyjnym [°],

   AU - błąd napięciowy [%],

   U_r - różnica wartości skutecznych napięcia wtórnego i przeliczonego na stronę wtórną napięcia pierwotnego badanego przekładnika napięciowego [V],

   U’i - wartość skuteczną napięcia pierwotnego badanego przekładnika przeliczona na stronę wtórną [V].

   znamienny tym, że obwód pierwotny badanego przekładnika lub dzielnika łączy się z generatorem napięcia sinusoidalnego o regulowanej wartości skutecznej i regulowanej częstotliwości za pośrednictwem przekładnika napięciowego podnoszącego napięcie oraz wzmacniacza mocy sterowanego z tego generatora, następnie do obwodu pierwotnego badanego przekładnika lub dzielnika podłącza się szerokopasmowy wzorcowy dzielnik napięcia oraz referencyjny dzielnik napięcia, do wyjścia którego podłącza się z kolei, za pośrednictwem układu obniżającego napięcie, jednocześnie wejścia napięciowe pierwszego i drugiego modułu cyfrowego watomierza przeznaczone do podłączania sond prądowych, natomiast obwód wtórny badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego łączy się, za pośrednictwem kolejnego układu obniżającego napięcie, z wejściem napięciowym pierwszego modułu watomierza, zaś wejście napięciowe drugiego modułu watomierza łączy się, za pośrednictwem kolejnego układu obniżającego napięcie, z wyjściem szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia, ponadto między punkty o wysokim potencjale obwodu wtórnego badanego przekładnika lub dzielnika oraz wyjścia szerokopasmowego wzorcowego dzielnika napięcia włącza się układ różnicowy, którego wyjście łączy się z wejściem napięciowym trzeciego modułu cyfrowego watomierza, przy czym w przypadku wyznaczania błędów przekładnika napięciowego uzwojenie wtórne badanego przekładnika

   PL 225 861 B1 napięciowego łączy się dodatkowo z obciążeniem w postaci bezindukcyjnych rezystorów lub z obciążeniem rezystancyjno-indukcyjnym o zadanym współczynniku mocy, następnie uruchamia się zasilanie obwodu pierwotnego badanego przekładnika lub dzielnika i w pierwszym module pomiarowym cyfrowego watomierza dokonuje się pomiaru przesunięcia fazowego napięcia wyjściowego szerok opasmowego wzorcowego dzielnika napięcia względem napięcia referencyjnego dzielnika napięciowego, natomiast w drugim module pomiarowym cyfrowego watomierza dokonuje się pomiaru przesunięcia fazowego napięcia wtórnego badanego przekładnika lub dzielnika napięciowego względem napięcia referencyjnego dzielnika napięciowego, po czym na podstawie pomiaru tych dwóch przesunięć fazowych oblicza się błąd kątowy i napięciowy badanego przekładnika lub dzielnika z zależności <Pu = ±<Pi ± φ₂ i/_r

   Δϋ = -F- 100%

   U i i w końcu sporządza się charakterystyki częstotliwościowe badanego przekładnika lub dzielnika.