Устройство для измерения активной и реактивной мощностей гармоник в электрической цепи

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЕЙ ГАР:МОНИК В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, содержащее датчики мгновенных значений тока и напряжения, блоки перемножения, суммирующий и вычитакяций блоки. отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в.него введены синусно-косинусный генератор и два блока определения координат векторов гармоник, причем выходы синусно-косинусного генератора соединены соответственно с первыми и вторыми входами блоков определения координат векторов гармоник., третьи входы которых соединены соответственно с выходами датчиков мгновенных значений тока и напряжения, а два выхода каждого из них соединены с входами четырех перемножителей, выходы первого и второго из которых соединены с входами суммирукнцего блока, а выходы третьего и четверто (Л го соединены с входами вычитающего

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) G 01 R 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГосудАРственный комитет сссР по делАм изоы етений и отмРь(тий (21) 3690830/24-21 (22) 11. 11. 83 (46) 15.07.85. Бюл. )) 26 (72) Ю.Л.Тихомиров и В.М.Эдемский (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт, электротермического оборудования (53) 621.317.38(088.8) (56) Патент ФРГ )) 25,2301, кл. С 01 R 21/06, опублик. 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 613262, кл. С 01 R 21/06, 1974.

° (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТЕЙ ГАР. МОНИК В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, содержащее датчики мгновенных значений тока и напряжения, блоки перемножения, суммирующий и вычитающий блоки о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в. него введены синусно-косинусный генератор и два блока определения координат векторов гармоник, причем выходы синусно-косинусного генератора соединены соответственно с первыми и вторыми входами блоков определения координат векторов гармоник, третьи входы которых соединены соответственно с выходами датчиков мгновЕнных значений тока и напряжения, а два выхода каждого из них соединены с входами четырех перемножителей, выходы первого и второго из которых соединены с входами суммирующего блока, а выходы третьего и четвертого соединены с входами вычитающего

1167518

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок определения координат векторов содержит два перемножителя и два

AHJlbTpa низкой частоты, причем первые входы перемножителей соединены

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения мощности гармоник.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения активной и реактивной мощностей гармоник в электрической цепи; на фиг. 2 — конструкция блока определения координат векторов °

Устройство содержит датчики 1 и 2 мгновенных значений тока и напряжения, блоки 3-6 перемножения, сумми- 15 рующий блок 7 и вычитающий блок 8, синусно-косинусный генератор 9 и блоки 10, 11 определения координат векторов гармоник, причем выходы генератора 9 соединены соответственно 2п с первым и вторым входами блоков 10 и 11, третьи входы которых соединены соответственно с выходами датчиков и 2, а два выхода каждого иэ них соединены с соответствующими входами 2S блоков 3-6, выходы блоков 3 и 4 соединены с входами блока 7, а выходы блоков 5, 6 — с входами блока 8.

Блоки 10 и 11 содержат каждый перемножители t2 и 13 и фильтры

14 и 15 низких частот, причем первые входы перемножителей 12 и 13 соединены с выходами генератора 9, вторые — с выходами датчика,1 или 2, а выходы соединены с входами соответствующих фильтров 14 и 15.

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 на первый вход блока

10 подается сигнал мгновенного значения тока На второй вход .блока 10 подается сигнал с синусного выхода генератора 9, а на третий вход — сигс выходами синусно-косинусного генератора, вторые - с выходом датчика мгновенного значения тока (или нап ряжения), а выходы соединены с входами соответствующих фильтров низкой частоты.

1 нал с косинусного выхода генератора 9.

С датчика 2 на первый вход блока 11 подается сигнал мгновенного значения напряжения. На второй вход блока 11 подается сигнал с косинусного выхода генератора 9, а на третий вход — с синусного выхода генератора 9.

Выходные сигналы блоков 10 и 11 перемножаются между собой в блоках

3-6 перемножения, а результаты перемножения подаются в блок 7, с выхода которого снимается сигнал активной мощности, и в блок 8, с выхода которого снимается сигнал реактивной мощности.

Сущность реалИзуемого устройством способа измерения поясняется следующим образом. Активная мощность любой гармоники определяется выражением

Ри = U„I„Cos q „., где и — 1, 2, 3...;

P — активная мощность и-й гармо7) ники; — действующее значение напря- .

И жения п-й гармоники;

I — действующее значение

Ц тока п-й гармоники;

: — фазовый угол между напряll жением и током -й гармоники, Реактивная мощность определяется выражением („ = U

Активная мощность есть скалярное произведение векторов тока и напряжения, а реактивная мощность есть модуль векторного произведения тех же векторов.

В произвольно ориентированной декартовой системе координат векторы тока Т „ и напряжения 0» могут быть представлены в виде

U 1+ Uб 3У

hg б)

I +Т пх

167518

1 (1) (2) Составитель Н. Коновалов

Редактор И. Рыбченко Техред О.Ващишина Корректор Л. Бескид

Заказ 4431/43 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где i j — базисные векторы декартовой системы координат;

U„„э U„ э I„„ю Iz координаты соответствующих векторов напряжения и тока.

V„„= (U„, ); 11„, =(0„1); (3)

I„= (Ié ) э Iqg =(I„ j);(4)

Скалярное произведение (активная мощность) может быть представлено в виде

Рп = Пик . х + Uвц In °

Для реактивной мощности чп П лх I ч Пп I» ° (6)

Базисная система векторов строится с помощью синусно-косинусного генератора требуемой частоты 6)„, а определение координат производится умножением мгновенных значений сигналов синусно-косинусного генератора на сигналы тока и напряжения с последующим выделением постоянных составляющих, пропорциональных коор5 динатам 4л Пп э в ю I °

Поскольку базисная система векторов i j ориентирована произвольно (может быть даже вращающейся с частотой, не превышающей полосы

f0 пропускания фильтра, выделяющего постоянную составляющую), то единственным параметром, определяющим частоту измеряемой гармоники,. является частота синусно-косинусного генератора.

Перестраивая генератор на разные частоты, можно производить последовательный анализ и измерение мощностей гарминик,. например, в целях потребителей, можно применить фазовую автоподстройку частоты синуснокосинусного генератора по частоте основной гармоники.