Устройство для измерения активной мощности основной гармоники прямой последовательности фаз трехфазной сети

 

Изобретение относится к устройствам для измерения активной мощности основного потока электроэнергии в трехфазных сетях и может быть использовано для исследования работы электропотребителей, организации коммерческого учета электроэнергии в сетях с несимметричными, нелинейными и резкопеременными нагрузками,. Цель изобретения - повышение точности измерений и распшрение функциональных возможностей устройства - достигается за счет того, что блоки усреднения выполнены в виде фазочувствительных выпрямителей. Устройство содер- ta жит перемножители 1-12 и 21-24, сум- S СЛ Л, с , с, с, 5,в/6г ttt т, гв

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1250974 А 1 (51)4 G 01 R 21/06, 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3754417/24-21 (22) 25.04.84 (46) 15,08.86. Бюл. Р 30 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А. В. Парамзин, В. А. Спиридонов и В. Г. Шахов (53) 621.31?.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 890259, кл. G 01 R 21/06, 1980, Авторское свидетельство СССР

Ф 739426, кл. G 01 R 21/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ОСНОВНОЙ ГАРМОНИКИ ПРЯМОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ФАЗ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ (57) Изобретение относится к устройствам для измерения активной мощности основного потока электроэнергии в трехфазных сетях и может быть использовано для исследования работы электропотребителей, органиэации коммерческого учета электроэнергии в сетях с несимметричными, нелинейными и резкопеременными нагрузками. Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей устройства — достигается за счет того, что блоки усреднения выполнены в виде фазочувствительных выпрямителей. Устройство содержит перемножители 1-12 и 21-24, сум1250974 — 01) (1 = 0,1,2) маторы 13-16, фазочувствительные выпрямители 17-20, сумматоры 25 и 26, полосовой фильтр 27, генератор 28 опорных сигналов. Расширение функциИзобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения активной мощности основного потока электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока, и может найти применение для иследования работы электропотребителей, а также для организации коммерческого учета электроэнергии в сетях с несимметричными, нелинейными, резкопеременными нагрузками.

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей у-стройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройст ва; на фиг. 2 — временные диаграммы выходных сигналов генератора; на фиг. 3 — спектры выходных сигналов сумматоров.

Устройство содержит перемножители

I-12, сумматоры 13-16, фазочувствительные выпрямители 17-20, перемножители 21-24, сумматоры 25 и 26, полосовой фильтр 27 и генератор 28 опорных сигналов.

Первый выход генератора 28 подключен к первым входам перемножителей

1 и 2, второй выход — к первым входам перемножителей 3 и 4, третий выход— к первым входам перемножителей 5 и

6, четвертый выход — к первым входам перемножителей 7 и 8, пятый выход— к первым входам перемножителей 9 и

10, шестой выход — к первым входам перемножителей 11 и 12. Первая входная шина напряжения соединена с вторыми входами перемножителей 2 и 8, вторая входная шина напряжения — с вторыми входами перемножителей 4 и

10, третья входная шина напряжения с вторыми входами перемножителей 6 и

12, Первая входная шина тока соединена с вторыми входами перемножителей

1 и 7, вторая входная шина тока — с вторыми входами перемножителей 3 и 9, снальных возможностей обеспечивается за счет измерения наряду с активной также и реактивной мощности

3 ил. третья входная шина тока — с вторыми входами перемножителей 5 и 11, Входы сумматора 13 подключены к выходам перемножителей 1, 3 и 5, входы сумматора

14 — к выходам перемножителей 7, 9 и

1l, входы сумматора 15 — к выходам перемножителей 2, 4 и 6, входы сумматора 16 — к выходам перемножителей 8, l0 и 12. Вход фазочувствительного

10 выпрямителя 17 соединен с выходом сумматора 13, а выход — с первыми входами перемножителей 21 и 24. Вход фазочувствительного выпрямителя 18 соединен с выходом сумматора 14 а вы15 ход — с первыми входами перемножителей 22 и 23, Вход фазочувствительного выпрямителя 19 соединен с выходом сумматора 15, а выход — с вторыми входами перемножителей 21 и 23, Вход фа о зочувствительного выпрямителя 20 соединен с выходом сумматора 16, а выход — с вторыми входами перемножителей 22 и 24. Вход полосового фильтра

27 подключен к выходу сумматора 16, 25 а выход — к управляющим входам фазочувствительных выпрямителей 17-20.

Входы сумматора 25 соединены с выходами перемножителей 21 и 22, а выход — с первой выходной шиной. Входы

ЗО сумматора 26 соединены с выходами перемножителей 23 и 24, а выход — с второй выходной шиной.

Устройство работает следующим образом.

Трехфазный генератор 28 вырабатывает сигналы прямоугольной формы со скважностью (фиг. 2) о 1

С + g$ = .Е . ° ехр(3(2i-1)(Я С

45 На входные шины устройства подаются трехфазные напряжения на токи сети

1250974 (2) н

=(2: K т„ Sin(k>t

К=2 Ре() +(p — Х) 2)(!

О (1 = 0,1,2) и

U = 12 . Е Л:, Ч Sin(kit+ ((кр—

Ке4 Px()

2а — р — 2).

В спектрах сигналов (3) (фиг. 3), /Ч если выполнено условие . ) > (— + 1) () р на частоте (R — w) располагаются сос5 тавляющие прямой (р = 1) последовательности фаз в первых гармониках (k ex 1) напряжений и токов сети. Одну из этих составляющих выделяет полосовой фильтр

27 е Bie ((2 — и )t «-))), (4) ец + )е„, = »- 14 (Се+) е ) г4

= (2 Е Z. 2 ° 1 Sin(k

+ <«) exp (,) 3 (2 -1 )Rt) + — к

+ (3) « ехР(3((3(2х-I)-2)$ t+(-I) (tet+

+4„+" )))), 2 е +je(s р2 (-р (Ce +дяр )=

CVо

= ГЕ Л- (+ — ° Sin(at + --1 ке(2i-1

+ "ко ) ° exp jJз (2i-1)gtj +

1 3

23 З(2-(т- 2 +(I fp»

+.х ехр (3((3(2i-I)+2) 32 t + (-I ) (КеЕ + 4„,) ))) где V„, I ð и М вЂ” напряжение, ток кр и угловой сдвиг между напряжением и током составляющих р-й (р = 0 — нулевая, р = 1 — прямая, р = 2 — обратная) последовательности фаз в

k-й гармонике сети;

Ккр — начальный угол составляющей р-й последовательности в напряжении

k-й гармоники нулевой фазы (М = О).

После пофазного умножения напряжений и токов (2) на сигналы (1) в перемножителях 1-12 и суммирования на выходах сумматоров 13-16 образуются сигналы где J — - угол, обусловленный фильтрацией.

Сигнал (4) используется для управления фазочувствительными выпрямителями 17-20, на выходах которых образуются сигналы постоянного тока

20 е + )е Ii ехР(-3(Е +«I +(I))« (s) + Ле V« exp(-ä(Ê, +)3 )j.

Дальнейшие преобразования сигналов (5) идут в соответствии с выражениями:

:р+Я= е + )е = е + е +)(е

2() 26 24 х2 24

e, e ) = (e„+ Je )(e -ge ) = Н, ехр(-J(«(«-Jl) ), 2„ ехр (3(«(ÄÄ +

1 +,(4+ ) I = Ч„. I,„ехР() () = V Х Cos Я + 3Ч„„ I«Sin „,.

По сравнению с прототипом в предлагаемом устройстве легко реализует45 ся опорный генератор, например, в виде счетчика 12 импульсов частоты и дешифратора. При этом входные перемножители 1-12 выполняются в виде простых электронных ключей, что значительно.снижает погрешность преобразования мощности.

Положительный эффект от внедрения изобретения основан на повышении точности и расширении функциональных воэможностей измерения мощности основного потока электроэнергии за счет воэможности измерения наряду с активной и реактивной мощности.

j250974 формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения активной мощности основной гармоники прямой последовательности фаз трехфазной "ети, содержащее шестнадцать перемножителей, шесть сумматоров, полосовой фильтр, четыре блока усреднения и генератор опорных сигналов, первый выход которого подключен к первым входам первоro и второго перемножителей, второй выход — к первым входам третьего и четвертого перемножителей, третий выход — к первым входам пятого и шестого перемножителей, четвертый выход — к первым входам седьмого и восьмого перемножителей, пятый выход — к первым входам девятого и десятого перемножителей, шестой выход — к первым входам одиннадцатого и двенадцатого перемножителей, первая входная шина напряжения сое-. динена с вторыми входами второго и восьмого перемножителей, вторая входная шина напряжения — с BTopbIMH 25 входами четвертого и десятого перемножителей, третья входная шина напряжения — с вторыми входами шестого и двенадцатого перемножителей, первая входная шина тока — с вторыми ЗО входами первого и седьмого перемножителей, вторая входная шина тока— с вторыми входами третьего и девятого перемножителей, третья входная шина тока — с вторыми входами пятого 3S и одиннадцатого перемножителей, входы первого сумматора соединены соответственно с выходами первого, третьего и пятого перемножителей, а выход через первый блок усреднения — 40 с первым входом тринадцатого перемножителя, входы второго сумматора соединены соответственно с выходами седьмого, девятого и одиннадцатого перемножителей, а выход через второй блок усреднения — с первым входом четырнадцатого перемножителя, входы третьего сумматора соединены соответственно с выходами второго, четвертого и шестого перемножителей, а выход через третий блок усреднения — с вторым входом тринадцатого перемножителя, входы четвертого сумматора соединены соответственно с выходами восьмого, десятого и двенадцатого перемножителей, а выход через четверрый блок усреднения — с вторым входом четырнадцатого перемножителя, вход полосового фильтра подключен к выходу третьего сумматора, входы пятого сумматора соединены с выходами тринад" цатого и четырнадцатого перемножителей соответственно, а выход — с первой выходной шиной, о т л и ч а ю - ° щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, блоки усреднения выполнены в виде фазочувствительных выпрямителей, управляющие входы которых соединены с выходом полосового фильтра, входы пятнадцатого перемножителя подключены к выходам второго и третьего блоков усреднения соответственно, входы шестнадцатого перемно;кителя — к выходам первого и четвертого блоков усреднения соответственно, входы шестого сумматора — к выходам пятнадцатого и шестнадцатого перемножителей соответственно, а выход шестого сумматора — к второй выходной шине.

1250974

=1 =) =Z

<=0 (/7РЯм

4 ° ° ° Ф

Фа

Составитель С. Кабиков

Редактор M. Келемеш Техред М.Ходанич Корректор И. Эрдейи

Заказ 4404/40

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4