Способ измерения реактивной мощности и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях реактивной мощности синусоидальных сигналов. Способ включает измерение мгновенных значений напряжения и тока, их перемножение, выделение переменной части произведения и усреднение этого произведения в интервале времени, ограниченном с одной стороны переходом через ноль одного сигнала, например тока (напряжения), а с другой стороны-переходом через ноль другого сигнала напряжения (тока). Такой выбор интервала усреднения значительно упрощает способ и повышает точность измерения реактивной энергии, поскольку исключает операции, связанные с определением периода измеряемых сигналов. В устройстве, реализующем способ, интервал усреднения формирует блок 7 управления ключом 5, который содержит два формирователя 8,9 и логический блок 10. Формирователи 8, 9 формируют на своих выходах высокие уровни тогда, когда входные сигналы положительны, а логический блок 10 замыкает ключ 5 тогда, когда оба сигнала на его входе высокие. Таким образом выбирается интервал усреднения. Изобретение дает возможность производить измерения реактивной мощности в широком диапазоне частот в однофазных сетях, а также в трехфазных при симметричной и несимметричной системе напряжений и токов. При этом асимметрия трехфазной системы и изменение частоты сети не вносят погрешности в процессе измерений. 2 с. и. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ Х

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1

151)5 0 О! R 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АBTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4434096/24-21 (22) 15.04.88 (46) 30.05.90. Бюл. )!". 20 (75) Е. И. Хайкин (53) 621.317.016.25(088.8) (56) Патент СЩА !! 4055803, кл. G 01 R 28/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР !! 918870, кл. G 01 R 21/06, 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МО!цНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТ—

ВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электр измерительной технике и может быть использовано в измерительных преобра-" зователях реактивной мощности синусоидальных сиг налов. Способ вкличает измерение мгновенных значений напряжения и тока, их перемножение, выделение пер менной -асти произведения и усреднение этого произведения в тервале времени, ограниченном с:;;но стороны r ереходом через нуль одн,:.> сигнала, например, тока (напряжения), а с другой стороны — переходом через нуль друг о сигнала напряжения (та2 ка) . Такой выбор интервала усреднения значительно упрощает способ и повышает точность измерения реактивной энергии, поскольку исключает операции, связанные с определением периода измеряемых сигналов. В устройстве, реа— лизуищем способ, интервал усреднения формирует блок 7 управления ключом 5, который содержит два формирователя 8, 9 и логический блок 10. формирователи

8, 9 формируют на своих выходах высокие уровни тогда, когда входные сигналы положительны, а логический блок

10 замыкает клич 5 тогда,,когда оба сигнала на его входе высокие. Таким образом выбирается интервал усреднения. Изобретение дает возможность проводить измерения реактивной мощности в широком диапазоне частот в однофазных., а также в трехфазных сетях, при

;имметричной и несимметричной системах напряжений и токов. 11ри этом асимметрия трехфазной системы и изменение частоты сети не вносят погрешности в процесс измерений. 2 с. и 1 з.п. A-лы, 2 ил.

1567990

P U sin (gt +g) Е sinQt

20 — 1" — cos q — — ° cos (2 5? t + )

U I ь „д

2 2 Р где U sin (Qt + (|) — входной сигнал 25 м напряжения (фиг. 1а);

I sin gt входной сигнал тока (фиг. 1б), выделяют переменную составляищув

U Лм

cos (2 Qt + g) (фиг. 1 в), эатем усредняит выделеннув переменную составляющую с момента перехода через нуль, например, тока контролируемой цепи в течение времени tz, равного

35 т.е. преобразование происхоТ

2 Я дит по закону

r q

2 Q

Т74

-2 — cos (20t +q)dt.

Делаем замену:

x - 29t, dx - 2 час, dt -—

212

Тогда пределы интегрирования:

Т с

2 Q

2 gt (— — — ) 2 Q 2 a — 2Чэ.

Т

2 A

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматике и энергетике, например, для реализации измерительных преобразователей реактивной мощности синусоидальных сигналов.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности измерения.

На фиг. 1 показаны временные диаг- 10 раммы, поясняющие способ измерения реактивной мощности; на фиг. 2 — блоксхема устройства, реализующего способ.

Сущность изобретения эаклвчается в 15 следующем.

Иэ сигнала мгновенной мощности

Тогда

2н -2ц

27 (x +q) dx

U Е cos

foal ФЪъ

2л

Ч ,„2" Ч U I„r — (sin х/rn ) = — (sin (2 —

U„I — lf ) — Б1п Ц) = — — Б 1п 4l

Если знак угла (f положителен, То формируемый постоянный уровень напряжения имеет отрицательнув полярность, а если угол (отрицателен — положительнуи.

Интервал t> может быть просто chopмирован и без информации о величинах

Ч)и Q . Для этого необходимо начать интервал усреднения в момент перехода одного входного сигнала через нуль в одном направлении до момента перехода через нуль другого входного сигнала в противоположном направлении, например с момента перехода сигнала тока через нуль от минуса к плвсу до ближайшего следующего момента перехода сигнала напряжения через нуль от плюса к минусу. Усреднение сформированных импульсов (заштрихованные участки косинусоиды на фиг. Iв) дает искомый результат.

Устройство, реалиэувщее способ (фиг. 2), содержит множительный блок

1, первый фильтр 2 нижних частот, инвертор 3, сумматор 4, клич 5, второй фильтр 6 нижних частот, блок 7 управления ключом, состоящий иэ первого 8 и второго 9 формирователей, логического блока 10, причем входы множительного блока 1 соединены с входными шинами, а выход подключен к входу первого фильтра 2 нижних частот, выход котороro соединен с nepsoA выходной ниной, вход первого фильтра 2 нижних частот соединен с первым входом сумматора 4, а выход — с входом инвертора 3 выход которого соединен с вторым входом сумматора 4, выход которого соединен с сигнальным входом клича 5, выход которого соединен с входом второго фильтра 6 нижних частот, выход которого соединен с второй вых< >11!1< >)1 Ill) f) f< >)! Вх(>ды ф() ()мипо н )т< . IP!! <) и 9 <>е.ц)н()<н с с<>отве T(Tffó»>1>fèf)f »x(>I! ными шин;) ми,,) вых<)ды — г нх(дами л >гичеcx()1 блокл I O, выход которо).о сп единен с упр,)нля» щим входом к JI»)>Ill ) .

Ус тройство рлбс т )ет следу»>щим обP f f ом, При подл))е нл входные шины ()Il H;)лов, ир<>llорционал»HII_#_ соотне T(тнеHH(> мгновенным значениям ток;1 и напр»жени» в контролируемой сети, нл выходе множительног() блока 1 появляется сигнал, пропорциональный мгновенной мощности.

Этот сигнал поступает нл фильтр 2 ниж. них частот. На выходе фильтра 2 сигнал пропорци<)нллен з нлчению:)к тинной

LI I мощности, сов (р в контролируемой сети.

Выходной сигнал фильтра 2 нижних частот инвертируется иннертором 3 и подается нл второй вход сумматора 4, нл первый вход которого поступает сигнал, пропорциональный мгновенной мощ—

Ф ности с выхода множительного блока 1.

На выходе сумматора 4 сигнал пропорционален переменной составляющей

11 т — — cos (2 QI: + С )) мгноненной мощно?

1 сти. Одновременно с подачей сигналов, пропорциональных мгновенным значениям тока и напряжения, начинлют работать формирователи 8 и 9 блока 7 управления ключом, которые из положительных полуволн входных сигналов формиру»)т прямоугольные импульсы высокого потен— циала (фиг. l д,е). Фронты выходных сигналов формирователей 9 и 8 анализирует логический блок IО. Последний на выходе формирует прямоугольный си;.— нал высокого потенциала (фиг. Iж) на соответствующих интервалах времени, например (t — t+), в течение которых ключ 5 пропускает сигнал, пропорциональный переменной составляющей

U т,„

- = — cos (2 QI: + q) произведения мгно2 венных значений тока и напряжения в контролируемой сети с выхода сумматора 4 на вход фильтра 6 нижних частот (заштрихованные отрезки косинусоиды, фиг. Iв).

Выходной сигнал фильтра 6 нижних частот (фиг. Iг) пропорционален значении реактивной мощности. указанный сигнал подается на вторую выходную нину. Нл перву» ныходну) шину устройства поступает сигнал с выхода фильт<> / (1 т, и роп<> р)си<>))лл),ны)

<)» тини<)й «)vll«>c.ти контрс>лируемой сети, благ<>II;(р» чему ))редложенное ус.тр<. )(:тно мс жет б) lò)- использовано н каче< тне сонмеще)шоно преобрлзонлтеля

;I)())If ffn)f и релк тинной мощности.

Изобретение длет возможность пров(>дить и-)мерения реактивной мощности н широк()м диапазоне частот в однофазных, а тлкже н трехфлзных сетях, при симметричной и несимметричной систеM;lx илпряжений H токов. При этом лсим метри» трехфазной системы напряжений и токов и изменение члстоты в сети не вносят погрешности н процесс измерени» изобретения

Формула

4 них частот соединен с первым выходом устройства и входом инвертора, выход ко то ро го подклич ен к в то рому входу сумматора, соедин енно го выходом с сигнальным входом клича, выход которого подключен к входу второго фильтра нижних частот, выход которого является вторым ныходом устройства, блок управления первым входом соединен с первой входной шиной, а выходом — с входом управления ключа, о т л и ч а и щ ее с я тем, что, с целью повышения точности, вт ) рой нх<>д плоха упранле— ния ключом I<>II<>„I)IHтел).но подключен к второй входной шине.

1, Способ измерения реак тинной мощности, включающий перемножение мгновенных значений тока и напряжения, выделение переменной составляющей про25 изведения и усреднение ее с момента перехода через нуль одного из входных сигналон тока (напряжения) в течение интервала времени, о т л и ч а и шийся тем, что, с целью yrrpom(3О ния, ин те рвал времени, в течение которого производится усреднение, заканчивают в момент ближайнего перехода через нуль другого сигнала напряжен .. (тока) .

2. Устройство для измерения реак35 тинной мощности, содержащее множительный блок, первый фильтр нижних частот

У инверто р, сумматор, ключ, второй фильтр нижних частот и блок управле4О ния ключом, причем входы множительно-. го блока соединены с входными нинами, а выход подключен к входу первого фильтра нижних частот и первому входу сумматора, выход первого фильтра ниж1567990

Р а) Составитель С. Хромов

Редактор А. Маковская Техред М.Ходанич Корректор Т. Палий

Подписное

Тираж 541

Заказ 1320

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

3. Устройство no . 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок управления ключом содержит логический блок и два формирователя, вход первого из которых соединен с первым входом блока управления ключом, а вход второго формирователя соединен с вторым входом блока управления ключом, выходы формирователей соединены с соответствующими входами логического блока, выход. которого соединен с выходом .блока управления ключом.