Способ измерения пассивного тока электроприемника и его составляющих

 

Изобретение может быть использовано для определения энергетических показателей отдельных электроприемников (Э) и всей разомкнутой радиальной сети электроснабжения. Цель изобретения - повышение точности измерения . Пассивный ток (ПТ) Э и его составляющие определяют по разности полного тока Э и его активной составляющей . Активную составляющую тока определяют , умножая напряжение сети на постоянньй сигнал, значение которого регулируют до установления среднего значения произведения полученной разности на напряжение сети равным нулю. Полученный общий ПТ всех Э в общей сети умножают на дополнительный постоянный сигнал. Из значения пассивного тока Э вычитают полученное произведение и полученную разность умножают на общий ПТс Посредством регулировки дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равнь м нулю. Tpeбye fyю составляющую ПТ всех Э определяют по полученному произведению общего ПТ всех Э на постоянный сигнал. Способ позволяет определить долю участия каждого Э в создании общего ПТ с учетом режимов работы других Э. Эта доля возрастает в часы максимума нагрузки энергосистемы . Таким образом, можно выделить Э, оказьшающие наиболее вредное воздействие на систему электроснабжения , и принять меры по снижению этого вредного влияния, 4 ил. i С 00 00 ел СХ) 00 О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК, (19) (11) (51) 4 С 01 R 19/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3941007/24-21 (22) 12.08.85 (46) 07.09,87. Бюл. У 33 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) С.П.Лохов (53) 621.317.7 (088.8) (56) Замареев Б.С. Солодука Я.Ю, Обобщенные энергетические показатели систем с вентильными преобразовательными устройствами ° В сб.: Современные задачи преобразовательной техники, Киев: ИЗД АН УССР, 1975, ч. 4, с. 21-26.

Авторское свидетельство СССР

У 705354, кл. С 01 R 19/06, 1978. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАССИВНОГО ТОКА

ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКА И ЕГО СОСТАВЛЯЮЩИХ (57) Изобретение может быть использовано для определения энергетических показателей отдельных электроприемников (Э) и всей разомкнутой радиальной сети электроснабжения. Цель изоб-. ретения — повышение точности измерения. Пассивный ток (ПТ) Э и его составляющие определяют по разности пол-, ного тока Э и его активной составляющей. Активную составляющую тока определяют, умножая напряжение сети на постоянный сигнал, значение которого регулируют до установления среднего значения произведения полученной разности на напряжение сети равным нулю.

Полученный общий ПТ всех Э в общей сети умножают на дополнительный постоянный сигнал. Из значения пассивного тока Э вычитают полученное произведение и полученную разность умножают на общий ПТ. Посредством регулировки дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равным нулю. Требуемую составляющую ПТ и всех Э определяют по полученному

Q произведению общего ПТ всех Э на постоянный сигнал. Способ позволяет определить долю участия каждого Э в создании общего ПТ с учетом режимов работы других Э. Эта доля возрастает в часы максимума нагрузки энергосистемы. Таким образом, можно выделить Э, оказывающие наиболее вредное воздействие на систему электроснабжения, и принять меры по снижению этого вредного влияния. 4 ил.

13

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться дчя определения энергетических .показателей отдельных электроприемников и всей разомкнутой раФ диальной сети электроснабжения, а также для управления компексаторами искажений тока и напряжения сети.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет выделения из пассивного тока составляющей, которая определяет дополнительные потери электроэнергии в общей разомкнутой радиальной сети электроснабжения без фазоповоротных трансформаторов при подключении к этой сети группы элект35886

В каждой отходящей линии включено по одному датчыку тока 5 и напряжения 6 электроприемника, В качестве датчиков взаимно ортогональных составляющих использовакы функционально однотипные датчики, которые отличаются по фаэности, назначению и месту включения, поэтому они пронумерованы различными цифрами: однофазные ка фиг,1 — 7-9; трехфазные на фиг.2 — 10-12. Каждый такой датчик имеет входы эталонного 13 и измеряемого 14 сигналов (однофазные или трехфазные) и выходы синфазной

15 и квадратурной 16 составляющих (однофазные или трехфазные).

35 ветственно.

55 роприемников.

Способ осуществляют следующим образом.

Пассивный ток электроприемника и

его составляющие определяют по разности полного тока электроприемника и его активной состанляющей. При этом для определения активной составляющей тока умножают напряжение сети на постоянный сигнал, значение которого регулируют до установления среднего значения произведения полученной разности на напряжение сети ранным нулю.

Полученный общий пассивный ток всех электроприемникон в общей сети умножают на дополнительный постоянный сигнал, вычитают полученное произведение из пассивного тока электроприемника, полученную разность умножают на общий пассивный ток, регулировкой дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равным нулю.

Требуемую составляющую пассивного тока электроприемкика определяют по полученному произведению общего пассивкого тока всех электроприемникон ка дополнительный постоянный сигнал.

На фиг,1 и 2 приведены функциональные схемы осуществления способа

- соответственно для однофазной и трехфазной сетей; на фиг.3 и 4 -- диаграммы сигйалов в схеме по фиг.1 для случаев соответственно двух линейных и нелинейных электроприемников.

Обе схемы осуществления способа имеют разомкнутую радиальную систему электроснабжения с одним источником энергии н цепи ввода и группой электроприемкиков 2 н цепях отходящих линий. В цепи ввода включены датчики общего тока 3 и HRIIpH_#_cpння 4 источника.

Датчик 7 или 10 один на всю систему, а число датчиков 8 и 9 или 11 и 12 соответствует числу контролируемых электроприемников ° При этом входы 13 эталонных сигналов датчиков соответственно 7 и 8 или 10 и 11 подключены к выходам соответствующих датчиков 4 или 6 напряжения, а входы 14 измеряемых сигналов — к выходам соответствующих датчиков 3 или 5 тока. Выход 16 квадратурной составляющей датчика 7 или t0 объединен с входами 13 эталонного сигнала всех датчиков 9 или 12 соответственно, а выход .16 квадратурной составляющей каждого датчика 8 или 11 попарно объединен с входом 14 измеряемого сигнала каждого датчика 9 и 12 соотК выходам каждого датчика 9 и 12 подключен блок 17 и 18 измерений интегральных показателей соответственно. Каждый из датчиков 7-12 взаимно ортогональных составляющих содержит внутри преобразовательные блоки t9 количеством по числу фаз. Каждый из блоков 19 состоит из двух элементов

20 и 21 умножения и одного элемента

22 алгебраического сложения.

Одни выходы элементов 20 и 21 умножения объединены с входом 13 эталонного сигнала датчика, второй вход элемента 20 умножения подключен к входу 23 коррекции блока 19, а выход — к выходу 15 синфазкой составляющей датчика и к входу вычитания элемента 22, вход сложения которого подключен к входу 14 измеряемого сигнала датчика, а выход — к выходу

16 квадратурной составляющей датчика и к второму входу элемента 21 ум1335886 ножения, выход которого является выходом 24 сигнала ошибки блока 19.

В каждом из датчиков 7-12 есть один интегрирующий усилитель 25, выход которого подключен к входам 23 коррекции блоков 19, а вход - к выходу 24, сигнала ошибки в однофаэных датчиках 8, 7 и 9 или к выходу элемента 26 сложения, к трем входам которого подключены выходы 24 трех блоков 19, в трехфазных датчиках 10-12 (фиг.2).

Блоки 17 и 18 измерения интегральных показателей содержат элементы 27 умножения, количеством по числу фаз, входы которых подключены к выходу 15 синфазной составляющей и к входу 13 эталонного сигнала датчиков

9 и 12 соответственно, а выходы к интегрирующему счетчику 28 непосредственно в однофазном исполнении (фиг.1) или через элемент 29 сложения в трехфазном (фиг.2).

Датчики 8 и 1l взаимно ортогональных составляющих выполняют функции датчиков сигнала пассивного тока электроприемника i» который формируют на выходе элемента 22 как разность сигнала полного тока i на входе 14 (и входе суммирования элемента 22) и его активной составляющей

iö на входе вычитания элемента 22, получаемой умножением в элементе 20 напряжения сети (на входе 13) на постоянный сигнал k на входе коррекции 23, величину которого регулируют с помощью отрицательной обратной связи на интегрирующем усилителе 25 до установления нулевого среднего значения сигнала ошибки на его входе. !

U ° indt = О, о

20

30 (4) В однофазном исполнении этот сигнал получают на выходе 24 элемента 22 умножением сигнала разности с выхода элемента 22 на напряжение сети (сигнал на входе 13). В трехфазном исполнении на элементе 26 предварительно суммируют все сигналы на выходах

24 и уже потом интегрирующим усилителем 25 устанавливают нулевое среднее значение этой суммы. При периодических сигналах с периодом Т в установившемся режиме, когда устанавливается нулевое за период среднее значение сигнала на входе усилителя 25 в однофазном датчике сигналы формируются согласно уравнениям

1 = 1 1а 1а = юг 0 т

5 где U — - напряжение сети.

В трехфазном датчике пд аа (фаза p„) аа гз

1дв = 1в 1ав (фаза В)

15,В = 1сг, Пв пс с "ас (фаза C), ас гз с

J (U „ц+Ц „ + П ized)dt О. (2) о

Следствием является ортогональность преобразования между выходными

25 сигналами

Т

ii„dt=0;

О т (3;

i о а также подтверждение важного для практики свойства активной составляющей передавать ту же мощность Р, что и весь ток т т

Р = — ) U idt = -IU.i dt тj т) 40 и свойства пассивной составляющей вызывать дополнительные (неоправданные необходимостью передачи мощности) потери электроэнергии в своей

45 сети питания электроприемника.

Из уравнений (1) и (4) определяется значение коэффициента

Т

= pN U = — i U dt (5)

1 гз Т

Ф

50 о где U — - действующее значение напряжения.

Датчики 7 и 10 аналогичным обра55 зом выделяют из общего тока группы электроприемниюов его пассивную составляющую „, которая определяет дополнительные потери электроэнергии в общей сети питания.

5886

1 1 и» n па т

Тг 1г д

1 п Т) па о (7) тавляющих

Н=1

N и а ап

1 = i

n =.1 (8) 35 электроприемников н и 40

ll =1 г п

n=1 т

1г — 1 °

55 (11) N — пнн п 1

Таким образом, ным на выходах 1б

О. сигналам, получендатчиков 9 и 12

5 133

На входы 13 эталонных сигналов датчиков 9 и 12 с датчиков 7 и 10 поступает сигнал общего пассивного тока 1„, а на входы 14 измеряемых сигналов с датчиков 8 и 11 поступают сигналы пассивных токов i соответствующих электроприемников. Разложение сигналов i на балансируемую i „< и небалансируемую i составляющие на выходах 15 и 16 датчиков 9 и 12 осуществляется аналогично. Например, для однофазного датчика (фиг.1) выполняются соотношения пн n .nF пЕ гз пр т т (6)

i„„dt = 0; i Р i„„dt 0;

n11

В разомкнутых радиальных системах электроснабжения с подключенными N электроприемниками выполняется условие баланса мгновенных значений токов и их активных и пассивных сосВ таких сетях сумма балансируемых составляющих пассивных токов всех совпадает с общим пассивным током, так как

1 1 (i +i )dt пг пп

n=I (10) Соответственно сумма всех небалансируемых составляющих

30 в схеме электроснабжения соответствуют такие составляющие пассивных токов электроприемников, которые полностью взаимокомпенсируются внутри системы электроснабжения и не вызывают потерь энергии в общей цепи ввода. Сигналам на выходах 15 соответствуют составляющие, имеющие одинаковую с i форму (6), поэтому суммируемые алгебраически по любым своим значениям (действующим, амплитудным и др.), т.е. обладающие свойством балансируемости и определяющие общие дополнительные потери энергии. В линейных сетях свойством балансируемости обладает реактивная составляющая, которая является частным случаем балансируемой составляющей пассивного тока.

В блоках 17 и 18 измерения интегральных показателей перемножаются элементами 27.сигналы, пропорциональные токам „ и 1„, а результат интегрируется 1в трехфазном варианте предварительно результаты суммируются элементом 29) счетчиком 28. При этом результат умножения оказывается пропорциональным потерям мощности дР в активном сопротивлении сети

1п 1п г 1 г 1п (12) из-за данного электроприемника, а сумма всех результатов определяет общие дополнительные потери энергии, пропорциональные квадрату общего пассивного тока н н P = + д P„= ri, =r Р . (13)

n=1 n=

Из фиг.3 видно, что при линейных электроприемниках схема измеряет реактивные составляющие токов, которые совпадают с пассивными токами и их балансируемыми составляющими, а небалансируемые составляющие отсутствуют, При нелинейных электроприемниках (фиг.4) присутствуют все упомянутые составляющие, при этом сумма небалансируемых составляющих дает общий пассивный ток.

При предлагаемом способе измерения удается определить долю участия каждого электроприемника в создании общего пассивного тока с учетом режимов работы других электроприемников. Эта доля возрастает в часы максимума

7 f33 нагрузки энергосистемы, поэтому применение способа позволит выделить электроприемники, оказывающие наиболее вредное воздействие на систему электроснабжения и принять меры по снижению этого вредного влияния.

Формула изобретения

Способ измерения пассивного тока электроприемника и его составляющих путем определения разности полного тока электроприемника и его активной составляющей, заключающийся в том, что активную составляющую определяют умножением напряжения:сети на постоянный сигнал, значение которого регулируют до установления нулевого среднего значения произведения полученной

5886 разности на напряжение сети, о т л и ч а ю шийся тем, что, с цепью повышения точности измерения, умножают общий пассивный ток всех элект5 роприемников в общей сети на допол.нительный постоянный сигнал, вычитают полученное произведение из пассивного тока электроприемника, полученную

fg разность умножают на общий пассивный так, регулировкой дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равным нулю и определяют тре1б буемую составляющую пассивного тока электроприемника по полученному произведению общего пассивного тока всех электроприемников на дополнительный постоянный сигнал. !335886

I l i ! 11

Puz 2! а! !

fnz tnz az

znz

1nfz

indz

Составитель С,Рыбин

Техред В.Кадар

Редактор П.Гереюи

Корректор А.Зимокосов

Заказ 4043/38 Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприяти У е, г. жгород, ул. Проектная, 4