Измеритель реактивной или активной составляющих электрического тока
Использование: электротехнические измерители в системах учета и контроля за потреблением электроэнергии. Сущность изобретения: измеритель содержит транс- Форматор 1 напряжения, подключенный своими входами к участку шинопровода 2 третьей фазы С, а выходами к управляемому генератору 3 тока, выходы которого соединены с выводами измерительного конденсатора 4 и с входами аналого-цифрового преобразователя 5, вход управления генератора 3 соединен с выходами компараторов 6,7 и со счетным входом счетчика 8 позиционного кода, один из выходов которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 5, второй выход-с входом сброса управляемого генератора 3, инвертирующий вход компаратора 7 соединен с нулевым проводом, неинвертирующий - с вторым фазным проводом В, входы компаратора соединены с первым фазным проводом А и с нулевым проводом через переключатель 9. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 19/06 > 753
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781283/21 (22) 09.01.90 (46) 15,07.92. Бюл, N 26 (71) Производственное обьединение
"Ленинградский завод турбинных лопаток." им. 50-летия СССР (72) B.Ä. Верхов, А.Е, Дроздов, А,П. Каменцев и С,А. Кулевич (53) 621.317.312(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 924592, кл . G 01 R 19/06, 1980.
Авторское свидетельство СССР
М 1185255, кл. G 01 R 19/06, 1983, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РЕАКТИВНОЙ ИЛИ АКТИВНОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА (57) Использование: электротехнические измерители в системах учета и контроля за потреблением электроэнергии. Сущность. Ж 1748078 А1 изобретения; измеритель содержит трансформатор 1 напряжения, подключенный своими входами к участку шинопровода 2 третьей фазы С, а выходами к управляемому генератору 3 тока, выходы которого соединены с выводами измерительного конденсатора 4 и с входами аналого-цифрового преобразователя 5, вход управления генератора 3 соединен с выходами компараторов 6,7 и со счетным входом счетчика 8 позиционного кода, один из выходов которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 5, второй выход — с входом сброса управляемого генератора 3, инвертирующий вход компаратора 7 соединен с нулевым проводом, неинвертирующий — с вторым фазным проводом В, входы компаратора соединены с первым фазным проводом А и с нулевым проводом через переключатель 9. 2 ил.
1748078
15
35
50
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерений реактивного или активного тока в системах учета и койтроля расхода электрической энергии, в частности в системах автоматической компенсации реактивной мощности.
Известно устройство для измерения активной или реактивной составляющих синусоидального тока, содержащее трансформатор тока, выпрямительный мост, вход которого связан с вторичной обмоткой трансформатора тока, цепь из последовательно соединенных транзисторного ключа и запоминающего конденсатора, присоединенную к выходу выпрямительного моста и ждущий блокинг-генератор, выход которого соединен с управляющим входом транзисторного ключа, цепочка, имеющая последовательно соединенные резистор и конденсатор, присоединенная к выводам вторичной обмотки трансформатора тока, и переключатель, неподвижные контакты которого включены параллельно указанной цепочке, вход выпрямитег ьного моста присоединен к неподвижному контакту переключателя и общему выводу соединения резистора и конденсатора.
Недостаток известного устройства — работа токового трансформатора на резистор и последовательно присоединенный к нему конденсатор, а не на низкоомную нагрузку, на которую работают все токовые трансформаторы по штатной схеме включения, а также наличие выпрямительного моста последовательно включенного с запоминающим конденсатором, что приводит к нелинейной зависимости напряжения на последнем в зависимости от измеряемого тока, что-снижает точность измерения и надежность всего устройства.
Наиболее близким к предлагаемому является датчик активного (реактивного) тока, содержащий трансформатор тока, первичная обмотка которого включена в цепь фазы контролируемой сети, фазочувствительный преобразователь, выполненный на основе симистора, первый из анодно-катодных выводов которого через токоограничивающий резистор подключен к первому выводу вторичной обмотки трансформатора тока, формирователь импульсов управления, выход которого соединен с цепью управляющего электрода симистора, переключатель, включенный между фазами контролируемой сети и входом формирователя импульсов управления, масштабирующий резистор, измерительный и запоминающий конденсаторы, причем масштабирующий резистор и измерительный конденсатор включены параллельно между первым анодно-катодным выводом симистора и вторым выводом вторичной обмотки трансформатора тока, а запоминающий конденсатор включен ме>кду вторым анодно-катодным выводом симистора и вторым выводом вторичной обмотки трансформатора тока и своими обкладками соединен с выходными клеммами датчика.
Недостатки датчика — работа токового трансформатора в неправильнм включении, приводящая к искажению формы тока во вторичной обмотке, и использование в качестве ключа симистора, имеющего ток выключения симистора, отличный от нуля, снижают точность измерения и надежность всего устройства.
Целью изобретения является повышение точности измерения реактивной или активной составляющих электрического тока в области малых значений токов и при несинусоидальной форме тока и повышение помехоустойчивости, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содер>кащее измерительный конденсатор и переключатель, включенный между первым фазным проводом контролируемой сети и нулевым проводом, дополнительно вводятся два компаратора, счетчик позиционного кода, аналого-цифровой преобразователь, управляемый генератор тока и трансформатор напряжения, соединенные определенным образом и осуществляющие аналоговое интегрирование входного напряжения, пропорционального измеряемому току, в интервалы времени, формируемые компараторами и счетчиком позиционного кода таким образом, что вклад другой составляющей равен нулю. Измеренное напряжение, пропорциональное измеряемой составляющей электрического тока, поступает в аналого-цифровой преобразователь и после соответствующей обработки выдается в качестве выходной информации к исполнительным устройствам.
На фиг,1 представлена блок-схема измерителя реактивной или активной составляющих электрического тока; на фиг,2— эпюры напряжений и токов, действующих в схеме по фиг,1 (индексы при напряжениях, и токах на фиг.2 соответствуют цифровым позициям функциональных блоков на фиг,1).
Измеритель реактивной или активной составляющих электрического тока (фиг.1) содержит переключатель 9, первый неподвижный контакт первой контактной группы которого соединен с нулевым проводом 0 и вторым неподвижным контактом второй контактной группы переключателя 9, второй неподвижный контакт первой контактной
1748078 (2)е
/22 »1 оа -Ясооя »6дк!
12 к !
2 о n Qui
»- ° ока. К к ° (5) выхз(к) = К2 AJ(t) К1
55 (6) Л U(t) = lc(t) r, группы переключателя 9 соединен с первым фазным проводом А и с первым неподвижным контактом второй контактной группы переключателя 9, подвижный контакт первой контактной группы переклю- 5 чателя 9 соединен с инвертирующим входом компаратора 6. а подвижный контакт второй контактной группы переключателя 9 соединен с неинвертирующим входом компаратора 6, инвертирующий 10 вход компаратора 7 соединен с нулевым проводом, а неинвертирующий вход компаратора 7 соединен с вторым фазным проводом В, параллельно соединенные выходы компараторов 6, 7 соединены со счетным 15 входом счетчика 8 позиционного кода и входом разрешения управляемого генератора 3 тока, один выход счетчика 8 позиционного кода соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 5. а другой 20 выход счетчика 8 позиционного кода соединен с входом управляемого генератора 3 тока, выходы которого соединены с входами аналого-цифрового преобразователя 5 и параллельно соединенным с ними измерительным 25 конденсатором 4, входы управляемого генератора 3 тока соединены с первым и вторым выводами вторичной обмотки трансформатора 1 напряжения, а первый и второй выводы первичной обмотки трансформатора 1 напря- 30 жения соединены с соответствующими точками шинопровода 2 третьей фазы С.
Устройство работает следующим образом.
В зависимости от вида измеряемой 35 составляющей электрического тока и при соответствующем положении переключателя 9 измеряемого тока на входы компараторов 6, 7 поступают напряжения фаз А и В(фиг.2а, 2б), на их выходах формиру- 40 ется сигнал (равный 1, если на неинвертирующих входах компараторов 6, 7 напряжение больше, чем на инвертирующих одновременно, и равный 0 в остальных случаях), разрешающий 45 интегрирование функции электрического тока в те промежутки времени, когда значение интеграла от противоположной составляющей электрического тока на данном временном интервале равно нулю 50 (фиг,2в, г).Если разложить функцию электрического тока, которая для реальных условий энергопотребления не является гармонической, в ряд Фурье (1); аакк -с 2 sin cpk . » к —. р; "sin o + ктаК КЭК !к СО$ Р к=!реакт.к,тО Оо 2о о р» ф- рео к. К а .1 . Ъ где !е — значение интеграла на симметричном промежутке относительно нуля основной гармоники напряжения; ! реак.К вЂ” аМПЛИтУДа К-Ой ГаРМОНИКИ РЕаКтивного тока. к» а л Б" — 1 а ао таа ! а„„(1д t-, » к око каас.соЬЧко» " к л 7аа у. -Ф т.К. !к СО$ P «=!акт.к . 2соо( к-а где !в ак — значение интеграла полного тока на симметричном промежутке относительно максимума основной гармоники напряжения; ! акт.к — амплитуда К-й гармоники активного тока. Далее импульсы от компараторов 6, 7 поступают на счетный вход счетчика 8 позиционного кода и на вход разрешения управляемого генератора 3 тока. Измеряемый ток фазы C (фиг,2е, 2 ж) создает на участке шинопровода 2 падение напряжения Л U(t), которое через трансформатор 1 напряжения поступает на вход управляемого генератора 3 тока, на выходе которого формируется ток, пропорциональный входному напряжению. где К1 — коэффициент трансформации напряжения: 1748078 K2 †. коэффициент преобрэзовэния нэпряжения в ток; lc(t) — ток фазы С; г — сопротивление участка шинопроводэ 2. Следовательно, на выходе управляемого генератора 3 тока формируется ток, пропорциональный измеряемому! выхз(т) = К1 К2 г с(1) (7) В моменты времени, когдэ нэ вход рэзрешения управляемого генератора 3 тока приходят положительные импульсы от компараторов 6 и 7, выходной ток !выхз(т) поступает на конденсатор 4 и заряжает его (фиг.2з, и). При отсутствии напряжения нэ входе разрешения генератора 3 тока выходной ток 1„„з() равен нулю и напряжение нэ кон денс это ре 4 остается неизмен н ы м, т,e. "запоминается". При переходе следующего импульса разрешения все происходит аналогично, Таким образом, за несколько импульсов разрешения происходит накапливание заряда нэ конденсаторе 4 (фиг.2з, и). Напряжение на нем равно и КЪ (О и()Л 3 1О / (8) где Кз = К Кг г. Таким образом, принимая во внимэние формулы (2) — (5), нэпряжение на конденсаторе 4 равно сумме амплитуд гармоник реактивного или активного тока (e зависимости от положения переключателя 9). Далее последним импульсом в серии импульсов накапливания напряжения нэ конденсаторе 4 происходит запись этого напряжения в аналого-цифровой преобразователь 5, на выходе которого формируется выходная информация об уровне этого напряжения, а следовательно, и о величине активного или реактивного токов, Следующий импульс от компэраторов 6 и 7 через счетчик 8 позиционного кода разряжает конденсатор 4 до нуля и весь цикл измерения начинается снова (фиг.2з, и), Преимуществами предлагаемого измерителя являются более точное измерение составляющиаэлектрического тока и уменьшенное влияние бросков тока, возникающих в моменты коммутации и при работе технологического оборудования на величину измеряемого тока, вследствие анэлогового интегрирования зэ несколько периодов, что позволяет более точно учитывать энергопотребление нэ предприятии. Формула изобретения Измеритель реактивной или активной 5 составляющих электрического тока, содержащий измерительный конденсатор, пере.ключатель, включенный между первым фэзным проводом контролируемой сети и нулевым проводом, о тл и ч а ю шийся тем, 10 что, с целью повышения точности измерения реактивной или активной составляющих электрического тока в области малых значений токов и при несинусоидальной форме тока и повышения помехоустойчиво15 сти, в него дополнительно введены двэ компарэторэ, счетчик позиционного кода,. аналого-цифровой преобразователь, управляемый генератор тока и трансформатор напряжения, при этом первый неподвижный 20 контакт первой контактной группы переключэтеля соединен с нулевым проводом и B7opblM неподвижным контэктом второй КоНТВКТНоА группы переключателя, второй неподвижный контакт первой контактной 25 группы переключателя соединен с первым фэзным проводом и с первым неподвижным контактом второй контактной группы переключателя, подвижный контакт первой контактной группы переключателя соединен с 30 инвертирующим входом первого компарэтора, э подвижный контакт второй контактной группы переключателя соединен с неинвертирующим входом первого компарэторэ, инвертирующий вход второго ком35 пэрэторэ соединен с нулевым проводом, а неинвег-, ирующий вход компаратора соединен с вторым фэзным проводом, выходы компэраторов соединены со счетным входом счетчика позиционного кода и входом 40 разрешения управляемого генератора тока, один выход счетчикэ позиционного кода соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, а другой выход счетчикэ позиционного кода соединен с вхо45 дом сброса управляемого генератора тока, выходы которого соответственно соединены с входами эналого-цифрового преобразователя, параллельно которым подключен измерительный конденсатор, входы управляемого 50 генератора тока соединены с первым и вторым выводами вторичной обмотки трансформэторэ напряжения, первый и второй выводы первичной обмотки которого соединены с третьим фазным проводом. 17(18078 C Ц ) -2! 4 с 2ir Корректор Т.Палий Редактор Н.Горват Заказ 2502 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4!5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1с Релк Ю4 Составитель В,Верхов Техред М.Моргентал
