Устройство для измерения мощности

 

Изобретение может быть использовано в однофазных цепях переменного тока с большим уровнем помех и наличием высокоча стотных составляющих и провалов. Цепь изобретения повышение помехоустойчивости. Мгновенные значения напряжения и тока с трансформаторов I и 2 тока и напряжения преобразуются в код аналогоцифровыми преобразователями 10 и П. С помощью фильтра 8 и нуль-органа 3 формируется сигнал, по которому в блоки 4 памяти записывается код, пропорциональный току при переходе напряжения через нуль. С помощью инвертора 9, умножителя 12 частоты, счетчика 13 и дешифратора 14 формируется сигнал, по которому в блоки 5 и 6 памяти записьшаются коды, пропорциональные току и напряжению при максимальном значении последнего.Вычислнтельньй блок 7 по полученным с блоков 4,5 и 6 памяти данным вычисляет значения активной, реактивной и полной мощностей. 2 ил. с (Л

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

0% 01> цу 4 G 01 R 21/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4261581/24-21 (22) 15.06.87 (46) 15.01.89. Бюл. Р 2 (72) А.С. Беленький, Г.А. Гергиев, Б.Г. Новосадский, Г.В. Розенберг, И.А. Тухман, M.À. Козлов и А.В. Орлов (53) 621.317.7(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1078946, кл. G 01 R 21/06, 09.11.82.

Авторское свидетельство СССР

М 1064221, кл. G 01 R 21/06, 08.02.82. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ (57) Изобретение может быть использовано в однофазных цепях переменного тока с большим уровнем помех и наличием высокочастотных составляющих и провалов. Цепь изобретения— повышение помехоустойчивости. Мгновенные значения напряжения и тока с трансформаторов 1 и 2 тока и напряжения преобразуются в код аналогоцифровыми преобразователями 10 и 11.

С помощью фильтра 8 и нуль-органа 3 формируется сигнал, по которому в блоки 4 памяти записывается код, пропорциональный току при переходе напряжения через нуль. С помощью инвертора 9, умножителя 12 частоты, счетчика 13 и дешифратора 14 формируется сигнал, по которому в блоки

5 и 6 памяти записываются коды, пропорциональные току и напряжению при максимальном значении последнего.Вычислительный блок 7 по полученным с блоков 4,5 и 6 памяти данным вычисляет значения активной, реактивной и полной мощностей. 2 ил.

1451614

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке измерителей мощности в однофазных цепях переменного тока.

Пель изобретения — повышение помехоустойчивости.

На фиг. 1 представлена блоксхема у-стройства; на фиг. 2 — вре- 1р менные диаграммы его работы.

Устройство содержит трансформатор 1 тока и трансформатор 2 напряжения, первичные обмотки которых подключены к исследуемой цепи, нуль- 15 орган 3, три блока 4, 5 и 6 памяти, вычислительный блок 7, причем выходы блоков 4, 5 и 6 памяти соединены, соответственно с тремя входами вычислительного блока 7, выход кото- 20 рого является выходом устройства, а также фильтр 8, инвертор 9, два аналого-цифровых преобразователя

10 и 11, умножитель 12 частоты, счетчик 13 и дешифратор 14. Выход 25 трайсформатора 1 тока соединен через аналого-цифровой преобразователь

10 с инфоомационными входами блоков

4 и 5 памяти, а выхоц трансформатора 2 напряжения соединен с фильтром,3О

8 и через аналого-цифровой преобразователь ll с инфбрмационным входом блока 6 памяти. Выход фильтра 8 через нуль-орган 3 соединен со входами умножителя 12 частоты, инвертора

9 и с управляющим входом блока 4 памяти. Выходы умножителя 12 частоты и инвертора 9 соединены соответственно со счетным и обнуляющим входами счетчика 13, выход которого через дешифратор 14 соединен с управляющими входами блоков 5 и 6 памяти.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение трансформато- 45 ра 1 (фиг. 2а) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя

10, который преобразует входной сигнал, пропорциональный току нагрузки в цифровой код. Преобразователь 10 следящего типа должен обладать достаточным быстродействием для отслеживания синусоидального входного сигнала. Выходной код преобразователя

10 поступает на информационные входы блоков 4 и 5 памяти, которые пред55 ставляют собой регистры памятл„- имеющие управляющие входы для разрешения записи входного кода.

I = I sing, где ? — амплитудное значение тока; — угол сдвига фаз между током и напряжением.

Выходное напряжение нуль-органа

3 поступает также на вход умножителя 12 частоты, на выходе которого формируются импульсы, частота следования которых f„„ ÿâëÿåòñÿ кратной входной частоте (фиг. 2д) м — частота сети; — коэффициент пропорциональ— ности.

Соответственно период t следования импульсов умножителя 12 связан с периодом сети Т соотношением:

Т

K где

Импульсы умножителя 12 частоты поступают на счетный вход счетчика

13, на обнуляющий вход которого поВыходное напряжение трансформатора 2 (фиг,2б) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя ll который аналогичен преобразователю

l0. Код с выхода преобразователя ll поступает на информационный вход блока 6 памяти, который аналогичен блокам 4 и 5.

Выходное напряжение трансформатора 2 поступает также на вход фильтра 8. Фильтр 8 представляет собой активный полосовой фильтр, вносящий в рабочей полосе частот достаточно малую задержку по времени, которой можно пренебречь.

Фильтр 8 позволяет отфильтровать высокочастотные составляющие напряжения и обеспечивает работу без сбоев нуль-органа 3, вход которого соединен с выходом фильтра 8. Форма сигналов на выходе фильтра 8 и нульоргана 3 показана на фиг. 2 б и г, Нуль-орган 3 вырабатывает сигнал в виде меандра, частота которого совпадает с частотой сети. По переднему фронту меандра, который совпадает с переходом через нуль напряжения в начале периода, происходит запись информации в блок 4 памяти ° Таким образом, в момент времени в блок

4 памяти записываться код, значение которого пропорционально значению тока в этот момент I, 14516 мулам:

P = 0,5П,„ Т,„ созе, Q = 0,5U» I sing., P + Q

30 соsp 4 ступают инвертированные,. на инверторе 9 меандры с выхода нуль-органа 3. Таким образом, во время отрицательного полупериода напряже5 ния сети счетчик 13 обнулен, а во время положительного полупериода он подсчитывает импульсы умножителя 12 °

Выходной код счетчика 13 посту- 10 пает на входы дешифратора 14, который служит для определения момента достижения напряжением сети своего максимума. Поскольку периоду сети . соответствует К импульсов очевидно, 15 что своего максимума напряжение сети достигает через четверть периода, т.е. дешифратор должен срабо1 тать после поступления на вход счетчика 13/K/4 импульсов умножителя 12 20 частоты.

Например, если принять К = 360, тогда каждый импульс будет соответствовать одному электрическому градусу, и своего максимума напряжение достигает через 90 эл.град ., т.е. дешифратор 14 должен сработать при появлении на выходе счетчика 13 числа -90. Форма сигнала на выходе дешифратора 14 представлена на фиг. 2е.

Сигнал с выхода дешифратора 14 поступает на управляющие входы блоков 5 и 6 памяти. Передним фронтом сигнала, который соответствует максимуму напряжения, в блоки 5 и 6 памяти производится запись. При этом, в блок 6 памяти заносится с выхода аналого-цифрового преобразователя ll значение U » амплитуды напряжения, 40 а в блок 5 памяти заносится с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 0 значение I о тока, которого тот достиг в этот момент.

I„= I„sin(90 — y) Таким образом, на входы вычислительного блока 7 с выходов блоков 4, 5 и 6 памяти поступают следующие

1 сигналы: на первый вход I» sing; на второй вход I cos(g, а на третий вход U>. Вычислительный блок 7, который может быть выполнен, например, на базе микропроцессорного уст14 ройства, вычисляет из входных кодов значения активной Р, реактивной Q u полной S мощности по известным форТаким образом, устройство позволяет одновременно измерять P, Q u S в сетях с большим уровнем помех и наличием BbIcoKo÷àñòoòíbIê составляющих и провалов, искажающих форму тока и напряжения.

Формула изобретения

Устройство для измерения мощности, содержащее трансформаторы тока и напряжения, первичные обмотки которых подключены к исследуемой цепи, нуль-орган, три блока памяти и вычислительный блок, причем выход нульоргана соединен с управляющим входом первого блока памяти, выходы блоков памяти соединены, соответственно " с тремя входами вычислительного блока, выход которого является выходом. устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения помехоустойчивости, в него дополнительно введены фильтр, инвертор, два аналого-цифровых преобразователя, умножитель частоты, счетчик и дешифратор, при этом выход трансформатора тока соединен через первый аналого-цифровой преобразователь с информационными входами первого и второго блоков памяти, выход трансформатора напряжения соединен с фильтром и через второй аналого-цифровой преобразователь — с информационным входом третьего блока памяти, выход фильтра соединен с входом нуль-органа, выход которого соединен с входами умножителя частоты и инвертора, выходы которых, в свою очередь, соединены соответственно, со счетным и обнуляющим входами счетчика, соединенного своим выходом через дешифратор с управляющими входами второго и третьего блоков памяти. !

45! 6!4

Корректор Л. Патай

Подписное

Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Редактор И. Сегляник

Заказ 7075/43

Составитель А. Заборня

Техред Л. Олийнык