Многофазный измеритель мощности

 

Изобретение может быть использовано для измерения активной и реактивной мощности основного потока электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока с искажениями, а также для контроля за величиной напряжения и квадратурных компонент тока основной гармоники прямой последовательности фаз сети. Целью изобретения является повышение точности измерения путем охвата большей части измерительного тракта отрицательной обратной связью и исключения в ней избыточных элементов, сносящих погрешности, а также расширение функциональных возможностей путем использования некоторых внутренних связей в качестве дополнительных выходов измерителя. Измеритель мощности содержит коммутаторы 1 и 2 токов и напряжений, блок 3 анализаторов спектра, блок 4 преобразования мощности, распределитель 5 импульсов, генератор 6 импульсов, генератор 7 синусоидального сигнала и интегратор 8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН. ц 5 С 01 В 2 1/06

ОПИСАНИЕ И306РЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cg

Ср с>

Cу

Cg

Ср

Юу

Sg

Юу

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 4347036/24-21 (22) 21.12.87 (46) 15.05.90. Бюл. ¹ 18 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта .(72) А.В.Парамзин (53) 621,317,7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1195257, кл. G 01 R 11/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1307364, кл. 0 01 R 21/06, 1985. (54) МНОГОФАЗНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (57) Изобретение может быть использовано для измерения активной и реактивной мощности основного потока электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока с искажениями, а также для .контроля за величиной напряжения и

„„SU„„1564559 A 1 квадратурных компонент тока основной гармоники прямой последовательности фаз сети. Целью изобретения является повышение точности измерения путем охвата большей части измерительного тракта отрицательной обратной связью и исключения в ней избыточных элементов, сносящих погрешности, а также расширение функциональных возможностей путем использования некоторых внутренних связей в качестве дополнительных выходов измерителя.

Измеритель мощности содержит коммутаторы 1 и 2 токов и напряжений, блок

3 анализаторов спектра, блок 4 преобразования мощности, распределитель

5 импульсов, генератор 6 импульсов, генератор 7 синусоидального сигнала и интегратор 8, 1 ил. 1564559 ь 27) + (b + 1+Q )1

3 и соя ((зк-2) - - t + g (g)j

3, )к+ 3 т) — — -+ сов ((ЗК-1) - †- t, +

2Т

+ T ()) q

) = Cq(t+ - — ) = C (t+ — — — ); (2) ЗК-1

Т

s,(t) = с (— — -)

1 = 1,2,33

27i

Т- ——

=Я Э

Изобретение относится к электро. измерительной технике и предназначено для измерения активной и реактивной мощности основного потока элект5 роэнергии в. многофазных сетях переменного тока, а также для контроля напряжения и активной и реактивной составляющих в токе прямой последовательности фаз основной гармоники fp сети.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональнык возможностей за счет возможности измерения второй квадратурной компонен- 15 ты основной составляющей напряжения сети.

На чертеже представлена структурная схема многофазного измерителя мощности 20

Измеритель мощности содержит коммутаторы 1 и 2 токов и напряжений, блок 3 анализатора спектра, блок 4 преобразования мощности, распределитель 5 импульсов, генератор 6 импуль- 25 сов, генератор 7 синусоидального сигнала и интегратор 8, причем входы ко )мутаторов 1 и 2 токов и напвяжений являются входами для подключения к контролируемой сети, а выходы gp через блок 3 анализаторов спектра соединены с входами блока 4 преобразования мощности, выходы которого являются выходами многофазного измерителя мощности, выходы распределителя 5 импульсов соединены с входами управления коммутаторов 1 и 2 токов и напряжений, а вход — с выходом генератора 6 импульсов, выход генератора 7 синусоидального сигнала сое- рр динен с входом блока 3 анализаторов спектра, выход интегратора 8 соединен с входом управления частотой генератора 6 импульсов, а вход — с одним из выходов анализатора спектра, 45 остальные выходы которого являются выходами многофазного измерителя мощности, Многофазный измеритель мощности работает следующим образом.

Представим напряжения и токи сети, совокупностью симметричных составляющих по всем гармоникам сети: ц = u + (V„s in (nut +

n l

2 T)i

+ 0(— — — — 1) + U sin(nut +

3 и з 2 ) ))

+ ) (I„sin(nut +

27)

+ 1 + р„ ) + т„з;и(иь +

3 где 1 = 1,2,3 — номер фазьц

u /i, — составляющие нулевой последовательности в напряжениях/токах сети;

n — номер гармоники сети;

И вЂ” номер высшей гармоники сети; — основная частота сети;

7,„ /Х„ — амплитуда составляющих прямой последовательности фаз в напряжениях/токах и-й гармоники сети;

И„/Т„ — амплитуда составляющих обратной последовательности фаз в напряжениях/токах п-й гармоники сети;

М),/Ъ „- начальные фазовые углы составляющей прямой/обратной последовательности в и-й гармонике напряжения

3-й фазы сети;

Я„/4J„ - фазовые сдвиги между напряжениями и токами п-й гармоники в составляющих прямой/обратной последовательности фаз сети.

Коммутационные сигналы можно представить аналитически в виде и = — — - = V < s in (Qt - ot. < +3(t ) 1; зГз

3 3

u = — — =- V< cos)gt -М <+X(t));

4 = 2Г Х Я1п(Ь М + X(t)) 3 х — I costs). — о < — g< +

+ x(t) j.

Спектральные составляющие (3) из выходных сигналов коммутаторов 1 и 2 токов и напряжений можно выделить при соблюдении условия (4) 9 0 2N(0.

Перемножителями блока 3 анализаторов спектра, на опорные входы которых подан синусоидальный сигнал е = Я sinQt +<1), (5) где Е и 9 — его амплитуда и начальная фаза, осуществляется перенос составляющих (3) на величину Й в сторону умень-. щения частоты с последующим выделением квазипостоянных составляющих

V<, = — —,— V< соз(М(С) - М,-83; .3 3Å

31(3 Е

V = — — — - V sinhe(t) -, - );

41< (6) т cos((t) — << - g<7; з з к

4Т!

I, = -3 — =- I sin(X(t) M3 -8 - Я,7.

3 ЗЕ

В результате действия ФАПЧ:на выходе интегратора 8 установится некоторый постоянный сигнал, соответст.вующий частоте сети со, для чего должно быть

v, =О или x(t) = Ы,+6 . (7) 5 l5 где Я вЂ” частота генератора 7 синусоидапьного сигнала; X (t) — фазовое смещение за счет действия фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Выходные сигналы коммутаторов 1 и 2 токов и напряжений будут иметь сложный спектр. При этом составляющие прямой последовательности фаз основной гармоники сети будут занимать частоту Я

64559 6

Условия (7) при подстановке в (6) дают

З Гз к

V 4п (8) = 0;

31з к

I = - — = — - Т соя<<

4Т<

IC = — — -- - ° Т< sinlg за к

47<

Из выражений (8) следует, что в установившемся режиме ФАПЧ сигнал

V пропорционален напряжению прямой последовательности фаз основной гармоники сети, сигналы Ic u I — соответственно активной и реактивной

20 компонентам аналогично тока сети.

Перемножителями блока 4 преобразования мощности на основных выхадах устройства формируются сигналы,.пропорциональные активной и реактивной

25 мощности основного потока электроэнергии в сети:

P = V< I< cost(V Т, Q = V,I„sin%,,т (9) 30

Сигналы активной и реактивной мощности в блоке 4 преобразования мощности формируются в соответствии с выражениями

35 Р 1 Т + Iс;

ЯУ i — V которые "работают" и при не вполне

40 скомпенсированном сигнале Ч .

Формула изобретения

Многофазный измеритель мощности, 45 содержащий коммутаторы токов и напряжений, входы которых являются входами для подключения к контролируемой

Ф сети, а выходы через блбк анализаторов спектра соединены с входами

50 блока преобразования мощности, выходы которого являются выходами многофазного измерителя мощности, распределитель импульсов, выходы которого соединены с входами управления коммутаторов токов и напряжений, а вход— с выходом генератора импульсов, генератор синусоидального сигнала, выход которого соединен с входом блока анализаторов спектра, о т л и ч а ю7

1564559

Составитель С.Самохин

Редактор M,Циткина Техред Л.Олийнык Корректор Л.Бескид

Заказ 1157 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01 шийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него введен ин гегратор, выход которого соединен с входом управления частотой reнератора импульс ов, а в ход — с одним из выходов анализаторов спектра, ос тальные выходы которого

5 являются выходами многофазного измерителя мощности .