Счетчик реактивной энергии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (111 (51)5 С О1 R 21/Об

ИМ г .i

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ° . iэi I J . . а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР

1 (21) 44769!1/21 (22) 24.08.88 (46) 23.01.91. Вюл. !» 3 (71) Институт проблем энергосбережения НИ УССР (72) В.Е.Тонкаль, В.Я.Жу««ксв, С.П.Денисюк, Д.А.Донской и JO.À.Яценко (53) 621.317.38 (088.8) (56) Авторское свидегельство СССР

М 1121626, кл. G 01 R 21/Об, 1984.

Авторское свидетельство СССР !

1- 1441325, кл. G О1 R 21, 06, 1986. (54) СЧЕТЧИК РЕАКТИВНО«с ЭНЕРГИИ (S 7) Иэабретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для оденки эффективности снабже— ния электроэнергией электр««ческих и эне« .. гпчес. их де«1t!1« Целью изобретения является р.;сш««ре««ие области при— ме««е«««я, пр «намерен:«и реактизной и обм .ач:.«энергии в системс. «енератор —: г«реб««тель, а также повышение точности иэ.«ерен«й. Ус -.ðîéñòíî содерж;«т д «тч.«к I напряжения, датчики тс ка 2 и 3, перемнс»сител« . 4 и 7,ксы««ара. ры 5, 6 н 8, аналого-пифравые преос 1 азова гeJIH 9 и 1 ), нуль."пплексары i I и !2, сумматарь-нана игел««

13-!7, ;; гистры 18-22, блоки 23-27 сс1пря»се:п«я, вычисли гель 28, блок 29 индика«цьи результатов выч «сления „ бл. к 30 сопряжения, пульт 31 упрлвлс ия, ре«истр 32, счетный триггер

33, ген р,.тор 3 гактавых импульссв, выч««тающ««й двоичный сче: чик 35. I ил.

1622828

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для оценки эффективности снабжения электроэнергией энергетических

5 и электротехнических цепей.

Цель изобретения — расширение области применения при измерении реактивной и обменной энергии в системе генератор — преобразователь — потребитель, повышение точности измерения.

На чертеже представлена структурная схема счетчика °

Схема счетчика состоит из датчика 15

l напряжения, первого датчика 2 тока, второго датчика 3 тока потребителя, первого перемножителя 4, второго 5 и третьего 6 двухпорогоных компараторов, второго перемножителя 7,перво- 20 го двухпорогового компаратора 8,первого 9 и второго 10 аналого-циг1гровых преобразователей, первого 11 и второго 12 мультиплексоров, сумматоровнакопителей 13-17, регистров 18-22, 25 блоков 23-27 сопряжения с вычислителем, вычислителя 28, блока 29 индикации результатов вычислений,блока 30 сопряжения, пульта 31 управления, блока синхронизации и управления, 30 который, в свою очередь, состоит из регистра 32, счетного триггера 33, генератора 34 тактовых импульсов, вычитающего двоичного счетчикà 35, В устройстве выход датчика 1 напряжения соединен с входом первого перемножителя 4 и входом второго двухпорогового компаратора 5, выход первого датчика 2 тока соединен с входом третьего двухпорогового компа- 40 ратора 6 и вторым входом первого перемножителя 4, выход которого соединен с входом первого двухпорогового . компаратора 8 и входом первого аналого-цифрового преобразователя 9, вы- 45 ход второго датчика 3 тока соединен с объединенными входами второго перемножителя 7, выход которого соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 10, выходы первого двухпорогового компаратора 8 связаны с первым и вторым нходами первого 11 и второго 12 мультиплексоров, выход второго двухпорогового компаратора

5 соединен с третьим управляющим входом первого мультиплексора 11, вы-ход третьего двухпорогоного компаратора 6 соединен с четвертым управляющим входом первого мультиплексора ll, информационный вход которого соединен с нглходом второго аналого-цифрового преобразователя 10, выход первого аналого-ци1грового преобразователя 9 соединен с информационным входом второго мультиплексора 12, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора 13, а второй выход — с первым входом второго сумматора 14, выход первого сумматора

13 соединен с входом первого регистра 18, выход которого соединен с входом первого блока 23 сопряжения с вь.числителем и вторым входом первого сумматора 13, выход второго сумматора 14 соединен с входом второго регистра 19, выхо ; которого соединен с входом второго .глока 2 сопряжения с вычислителем и вторым входом второго сумматора 14, первый выход первого мультиплексора !1 соединен с входом третьего с,г матора 15,выход которого соединен с входом третьего регистра 20, выход третьего регистра 20 связан с входом третьего блока 25 сопри:«,ения с вычислителем и вторым входом третьего ..умматора 15,второй ньгс.д перно: --мультиплексора 11 связан с входом четвертого сумматора 16, ныхоп котооого соединен с входом четвертого регистра 21, выход последнего соединен с входом четвертого блока 26 сопряжения с вычислите ген и вторым входом четвертого су гматора 16, третий выход первого мультиплексора 11 связан с входом пятого сумматора 17, выход которого соединен с входом пятого регистра

22, выход последнего соединен с входом пятого блока 27 сопряжения с вычислителем и вторым входом пятого сумматора 17, Первый выход блока управления и синхронизации, который может содержать регистр 32, счетчик 35,генератор 34 тактовых импульсов, счетный триггер 33, подключен к управляющим входам первого 4 и второго 7 перемножителей, второй его выход соединен с первыми управляющими входами сумматоров-накопителей 13-17 и регистров 18-22, а третий ныход подключен к вторым управляющим входам сумматоров-накопителей 13-17 и регистров 18-22, а также управляющим входам первого 9 и второго 10 аналого †цифров преобразователей, первого !! и второго 12 мультиплексоров, 1622828

50!

55 блоков 23-27 сопряжения с вычислителем, вычислителя 28. Выходы последнего связаны с входами блока 29 индикации и блока 30 сопряжения а уп1

5 равляющий вход — с выходом пульта

31 управления.

Счетчик работает следующим образом.

Для работы счетчика вначале устанавливается периодичность, с которой производится расчет активной и реакт,вной мощности (энергии), а также вывод полученных результатов на блок

29 индикации результатов вычислений.

С этой целью через входную клемму

36 в регистр 32 устанавливается двоичный код интервала времени (периода)

Т, за который производятся вычисления. 7О

Для включения счетчика через клемму 37 подают импульс управления на вход счетного триггера 33. Ila входе триггера 33 формируется сигнал, равный логической "I" и предназначен- 25 ный для запуска генератора 34 тактовых импульсов. Сигнал с выхода счетного три гера 33 поступает на входы перемножителей 4 и 7, а выходной сигнал с генератора 34 тактовых 30 импульсов поступает на входы аналогоцифровых преобразователей 9 и 10, мультиплексоров ll и 12, сумматоровнакопителей 13-17, регистров 13-22, блоков 23-27 сопряжения с вычисли35 телем и собственно вычислителя 28.

Счетчик 35 работает в режиме вычитания. Его содержимое уменьшаегся на единицу при поступлении каждого так— тевого импульса генератора 34.Когда 4п содержимое счетчика 35 становится равным нулю, сигнал с его выхода постg÷ -.hеT на ходы сумматоров-накопителей 13-17 и регистров 18-22,Данный сигнал поступает также на вход регистра 32, содержимое которого (длительность интервала Т) переписывается снова в счетчик 35.

Выходной сигнал с триггера 33 является управляющим для перемножителей 4 и 7, что позвзляет перевес;и перемножители в рабочие состояния.

На цва входа перемчохжтеля ч поступают сигнал с датчика напряжения, пропорииональчый напряжению генератора U в„(t), L>„(t) g,è L ех(с)э сигнал с псрвого датчика 2 тока,пропорциональный входному току i х(й), U, t) = (, iе„(t), где коэффипиенты и 1, определяются конструкцией

1 датчиков. На выходе перемножителя

4 формируется напряжение U+(t),пропорциональное мгновенной мощности е„(t) ех (ех ("ф — KS u 6 ЬХ(t) где ф у — коэффициент, задаваемьгЪ перемножителем 4. Выходной сигнал с перемножителя 4 U (t) поступает на пергый аналого-цифровой преобразователь 9 и первый двухпороговый компаратор 8.

На выходе первого аналого-цифрового преобразователя 9 формируется ц Ьровой код, соответствующий мгновенной мощности Р 4Г.). Двухпороговый ех компаратор 8 позволяет определить момеьг-ы времени, когда мгновенная мощн,сть Р ЕХ (й) положительна, отРиЦатепьна и совме".тно с компараторами

,6 с фиксацн".й нуля определить моменты времени, когда мгновенная мощность P » (t) равна нулю, Пороги срабатывания компараторов 5,6 и 8 устанавливаются в зависимости от шага .âàêòoâàHHÿ сигнала мгновенной мощности. Пибровоч код мгновенной мошнс сти P (t) и сигналы с компаратоех ра 8 поступают на мультиплекгор 12, осуществляющий разделение выходного сигнала с аналого †цифрово преобразователя 9 в соответстви со знаком ("+" — мгновенная мощность Р (1) . - 0; — — мгновенная мощность P (t). ) 0). цифровые коды мгновенной мощности

P (t, и P (t) поступают, соответственно, на сумматоры-накопители 13 и

14, в которых происходит вычисление

oпределенньгх интегралов положительной и отрицательной мощности (на сумматорах осуществляется фактически численное интегрирование Функций мгновенньгх мощностей Р+() и Р (ь) при шаге интегрирования, равном периоду работы генератора тактовых импульсов).

Занесение информации из сумматоров-накопителей 13 и 14 в регистры

18 и 19 происхрдит гри наличии сиг нала на выходе счетчика 35, показывающего, что содержимое счетчика 35 равно нулю. В соответствии с сигналом счетчика 35 информация Hs сум— маторов-накопителей 13 и 14 переписывается в регистры 18 и 19.Сигнал об окончании перезаписи информации иэ сумматоров 13 и 14 р регистры 18

) 622828 и 19 поступает на вторые вхсды сумматоров-накопителей 13 и 14, после чего они обнуляются. После этого содержимое регистров 18 и 19 посту5 пает через блоки 23 и 24 сопряжения с вычислителем в вычислитель 28.

На два входа второго перемножителя 7 поступает сигнап с второго датчика 3 тока, пропорциональный току10 потребителя U;„(t) = p; 1„(),где коэффициент, определяется конструкцией датчика 3 тока. lia выходе перемножителя 7 формируется напряжение U (t), пропорциональное квадрату мгновенного значения тока потреби геля:

U, (t) = Ol- ; i„(t), где — коэффициент, задаваемый

20 вторым церсмножителем.

Выходной сигнал с перемножителя 7

U (t) поступает на аналого-цифровой

1 преобразователь 10, на выходе которого формируется цифровой код,соответ- 25 ствующий квадрату мгновенного значения тока потребителя. Сигнал с аналого-цифрового преобразователя 10 и сигналь. с двухпороговых компараторов

5, 6 и 8 поступают на мультиплексор

11, осуществпяющий разделение выходного сигнала с аналого-цифрового преобразователя 10 в зависимости от интервала времени работы системы генератор — преобразователь — потреби35 тель на интервал времени, когда мощность передается от генератора в потребитель (Р+), на интервал времени, когда мощность передается от потребителя в генератор (Р ), на интервал 40 времени, когда генератор и потребитель отключены друг от друга и мощность в системе не потребляется (Р

О). Разделение выходного сигнала с аналого-цифрового преобралователя

10 мультиплексор ll осуше вляет в зависимости от двоичного кода, который поступает на его входы от двухпороговых компараторг . 5,6 и 8.

Для выделения на 1ериод работы системы генератор — преобразователь -50

+ потребитель интервалов времени и t, а также для искпючения однозначности двоичного кода на входе мультиплексора 11 на разных ин тервалах времени работы системы в 55 предлагаемом устройстве используются три двухпороговых компаратора, Значения двоичных сигналов, поступающих на управляющий вход мультиплексора 11 на периоде кривой мгновенной мощности, следующие:

Управляющие входы мультиплексора

Для P (Uex) 0; iex > 0) 1 01 1 ,о

Р (Ue)q(= О; 1в„= О) 0100 (к в ) 0110

Р (Ue„ 0;,„ О) 1000

Po (U ggx 0; iв„= 0) 0111

Р (Ue„>0; i q„(О) 0101

Цифровые коды квадрата мгновеннс— го значения тока потребителя i (t) и поступают через мультиплексор. 11 соответственч:. на сумматоры-накопители

15 — 17, кот, рые производят вычисление определе ейных интегралов: + о

=! .(t)".; I = J i (t)dt; о о t

i. (r) d), .2 и

Занесение инфо1.мации из сумматоров-накопителей 13 — !7 в регистры

20 — ?2 цроисход): при наличии сигн.=.ца на в..оде счетчика 35, покаэывающег., что его содержимое равно пу,к . Р соответствии с сигналом счетчи. 35 информация из сумматоров-накопителей 15 — !7 переписывается в регистры 2г1 — 22.Сигнал об ",:êîí÷àíèè перезаписи информации поступае . на входы сумматоров-и 1Ko цителей 15 — 17. После этого содерг:.;:ое регистров 20 — ?2 поступает

:J. реэ блоки 25-27 сопряжения с Rbl числителем в вычислитель 28, Вычислитель 28 производит вычигление активной мощности.

Алгоритм работы вычислителя 28 заключается в следующем: а) ввод данных Т; о — i„(t)dt; I = J „(е)Ла;

+ .2 о .2 о

t о

1 = J i„(t)dt; л40 н =J Р (t)dt; ll = J p (t)dt.

О о б) Р = И Т) Р = К бТ;

1 в) PA = P + Р, И Р Г, + (P + Р )I+

)

Т+То+ — (P +P ) (I +I )

I +1 + I

),j622828

l0 управления, причем входы второго и третьего двухпороговых компараторов. соединены соответственно с выходами датчика напряжения и первого датчика тока, вход первого двухпорогового компаратора подключен к выходу первого перемножителя, а выходы подключены к входам первого и первому и второму входам второго мультиплексоэ) вывод величин Т; Р1, Ь д, Яр „,, ОБм 2. ° (4 ОБМ(ÎÁì °

Блок 29 индикации результатов вычислений дает возможность вывести на долговременный носитель величины Т, Рд, Ы, Qrr(ry r ()овм г

W06 2 > Ъ p W ting С помощью пуль а 31 управления производится управление работой вычислителя 28. формула изобретения

Составитель С.Хромов

Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Редактор И.шмакова

Заказ !09 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,t0t

) ОБм! (о м Тэ ИОБ,ц г Qg(M Т1 ж) Wp =QТ Wp =QT

Р (г

Счетчик реактивной энергии,содержащий датчик напряжения, первый и второй датчики тока, первый и второй

20 перемножители, входы первого перемножителя соединены с датчиками напряжения и тока, объединенные входы второго перемножителя соединены с выходом второго датчика тока, первый 25 и второй аналого-цифровые преобразователи, входы которых подключены к выходам перемножителей, двухпороговый компаратор, вычислитель, соединенный с блоком индикации результатов, блоком сопряжения и пультом управления, о т л и ч à ro rrr и и с я тем, что, с целью расширения области применения, повьппения точности измере— ний, в него введены два двухпороговых компаратора, два мультиплексора, 35 пять сумматоров-накопителей, пять регистров, пять блоков сопряжения с вычислителем, блок синхронизации и ров, к третьему и четвертому входам второго мультиплексора подключены выходы второго и -.ðåòüåãî двухпороговых компараторов, информационные входы первого и второго мультиплек— соров соединены соответственно с выходами первого и второго аналогоцифровых преобразователей, выходы мультиплексоров через сумматоры-накопители и регистры соединены с входами первого — пятого блоков сопряжения с.вычислителем, а выходы первого пятого регистров соединены,соответственно, с вторыми входами первого пятого сумматоров-накопителей,. выходы всех блоков сопряжения с вычислителем соединены с вычислителем,первый выход блока синхронизации и управления псдключен к управляющим входам первого и втгрого перемножителей, второй его выход — к управляющим входам накапливающих сумматоров и регистров, а третий его вход — к управляющим входам блоков сопряжения с вычислителем, вторыми управляющими входами сумматоров-накопителей и регистров, управляющими входами аналого-цифровых преобразователей и мультиплексоров.