CC BY
37
г
решения. Целесообразно также выполнить анализ трёхфазных ИПАТ, без фазочувствительного выпрямителя. В этом случае, при достаточно простой схеме ИПАТ, учитывается несимметричность нагрузки источников напряжения.
ЛИТЕРАТУРА
]. D. W. Shepard, D. W. Yuach. An overview of Rogowski coil current sensing technology. - М.. Высшая школа, 1991. - 496 с.
2. W. F. Ray, С. R. Hewson. Practical Aspects of Rogowski Current Transducer Performance. PEM_paper_PCIM, 2001. - 6 p.
3. Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 3. В 2кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии (Под общ. ред. профессоров МЭИ: И. Н. Орлова и др.). - М/ Энергоатомиздат, 1988, — 880с.
4. Патент РФ № 2239224. МКИ 7 G 05 F 1/20. Устройство токовой стабилизации источника напряжения. // Кувшинов Г. Е., Мазалева Н. Н. (Россия). — № 2003110909. Опубл. 27.10.2004 Бюл № 30.-5 с.
5. Мазалёва Н.Н, Усовершенствование устройств распределения реактивных нагрузок судовых синхронных генераторов: Дис. канд. техн. наук. - Владивосток: ДВГТУ, 2006 г. — 275 с.
6. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. - М.' Транспорт, 1988.-328 с.
7. Константинов В.Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок - Д.: Судостроение, 1988. - 312 с
Белов А.Г., Кувшинов Г.Е., Михайленко О С
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ ИНДУКЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
В последнее десятилетие наблюдается развивающийся процесс замены трансформаторов тока (ТТ) другой разновидностью измерительных преобразователей тока трансформаторного типа -дифференцирующими индукционными преобразователями тока (ДИПТ). Их огромное преимущество - это в сотни и тысячи раз меньшая чем у ТТ масса. Такие измерительные преобразователи, под названием катушки Роговского, выпускают фирмы: LEM (США) и РЕМ (Великобритания), а также Siemens и ABB. [1, 2].
Выходное напряжение ДИПТ практически равно его ЭДС, которая пропорциональна производной измеряемого тока /. В [3] показано, что для восстановления формы тока обычный интегратор не
пригоден: его выходной сигнал имеет постоянную составляющую, зависящую от момента начала интегрирования. Все перечисленные выше иностранные фирмы вместо интегратора используют
интегрирующий фильтр, передаточная функция которого, как у апериодического звена первого
порядка [1, 2]. Исследования, выполненные в ДВГТУ [3—5], показали, что меньшую погрешность измерения обеспечивает фильтр с передаточной функцией второго порядка:
К) (s) = k^^, (1)
ФК ’ (s + af
где а - параметр фильтра, определяемый в зависимости от условий реализации фильтра и желаемой точности измерения тока; к — коэффициент передачи. Передаточная функция ДИПТ, в первом приближении, равна Мл, где М— взаимная индуктивность между катушкой ДИПТ и проводником с измеряемым током. Передаточные функции всего измерительного преобразователя тока W (s) и ошибки измерения Л (5), в относительных единицах (произведение к на взаимную индуктивность М принято в качестве базовой величины этой передаточной функции), имеют вид:
W(s) = 1---д(*) = —Д = f ~Т (2)
V ’ {s + а) У ' (s + a) UJ
Здесь также приведено выражение для полной погрешности измерения синусоидальных токов А„, в котором п - порядок фильтра, со — угловая частота. Видно, что ошибки измерения тем меньше, чем меньше параметр а. При выборе этого параметра следует учитывать, что его снижение влечёт за собой увеличение ёмкости конденсаторов фильтра, а рост указанной ёмкости приводит к дополнительной погрешности от токов утечки конденсаторов. При измерении тока короткого замыкания цепи с постоянной времени т = 0,08 с максимальная погрешность не превосходит 5% при а/m не более 0,0055. Для этого, ещё вполне приемлемого, значения а/со = 0,0055 полная относительная погрешность при фильтре первого порядка также равна 0,0055, а для фильтра второго порядка она в 180 раз меньше. Превосходство фильтра второго порядка над фильтром первого порядка по максимальной погрешности измерения тока короткого замыкания выглядит гораздо скромнее - всего в два раза. Указанный максимум наступает спустя достаточно продолжительное время после начала короткого замыкания - через 34 периода напряжения источника переменного тока. По этому показателю фильтр второго порядка даже проигрывает фильтру первого порядка -примерно в 3,5 раза.
Наши исследования показали, что максимальную погрешность измерения токов переходных режимов можно значительно снизить периодическим повторением начала измерения. Для этого следует обнулять внутреннюю переменную фильтра, когда выходной сигнал фильтра переходит через нулевое значение. Эта операция производится в момент, когда номер перехода выходного сигнала фильтра через нулевой значение, после предыдущего такого перехода, равен заданному нечётному числу. Чем меньше это число, тем меньший максимум погрешности измерения. Так, для её снижения в два раза при а/со = 0,0055 и т = 0,08 с это число равно 11.
Наибольшие погрешности измерения имеют место, когда процесс измерения начинается не при нулевом значении измеряемого тока. Так, если измерение синусоидального тока начинать, когда он проходит через свой максимум, то начальное значение погрешности составляет 100%. При а/со =
0.0055.и частоте 50 Гц она войдёт в зону 5% только через 2,75 с. (Чем меньше параметр а тем больше это время.) Если во время такого переходного процесса производить указанные обнуления внутренней координаты фильтра, то время вхождения погрешности в зону 5% не снизится, а увеличится в несколько раз. Поэтому первое обнуление внутренней координаты фильтра следует выполнять не ранее чем через 4-5 постоянных времени фильтра (она равна 1/а) после начала измерения.
ЛИТЕРАТУРА
1. D. W. Shepard, D. W. Yuach, An overview of Rogowski coil current sensing technology. — М.:
Высшая школа, 1991. - 496 с.
2. W. F. Ray, С. R. Hewson. Practical Aspects of Rogowski Current Transducer Performance.
PEM paperJ>CIM, 2001. - 6 p.
3.Белов А.Г Синтез измерительных преобразователей переменного тока для силовых преобразовательных устройств. Дисс... канд. техн. наук.-М.: ВНТИЦ, № 04.20.0015141, 2000.
4. “A New Single-Phase-to-Ground Fault-Detecting Relay,” by W. K. Sonnemann, AIEE Trans., 61 (1942), pp. 677—680. Discussions, pp. 995-996.
5. Кувшинов Г.Е., Мясоедов Ю.В., Нагорных A.C. Дифференциальная защита шин с уравновешенными напряжениями К Сборник трудов пятой Всероссийской конференций с международным участием «Энергетика: Управление, качество и эффективность использования энергоресурсов». — Благовещенск: АмГУ. 2008. — С. 269-271.
