Цифровой измерительный преобразователь активной мощности

 

Изобретение относится к технике автоматического управления электроэнергетическими объектами и может быть использовано в устройствах противоэварийной автоматики энергосистем. Сущность изобретения: цифровой измерительный преобразователь активной мощности содержит тактовый генератор, аналого-цифровой преобразователь , перемножитель дискретных мгновенных значений напряжений и тока, счетчик импульсов, демультиплексор. три накапливающих сумматора, эле- . мент задержки, два сумматора, два умножителя и регистр. 2 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Роесийекой Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4941325/Ж (22) 03.0691 (46) 30.11.93 Бюп. Мв 43-44

{71) Дагестанский политехнический институт (72) Гаджибабаев Г.P. Овчаренко Н.И. (73) Дагестанский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к технике автоматического управления электроэнергетическими объ(в) RU (ii) 2ОО3984 Cl (51) 5 001 КИ 06 ектами и может быть использовано в устройствах противоаварийной автоматики энергосистем. Сущ— ность изобретения: цифровой измерительный преобразоватепь активной мощности содержит тактовый генератор, аналого-цифровой преобразоватепь, перемножитель дискретных мгновенных зна— чений напряжений и тока, счетчик импупьсов, демультиплексор,три накаппивающих сумматора, эле,мент задержки, два сумматора, два умножителя и регистр. 2 ил.

2003984

20 действие

30

Изобретение относится к технике автоматического управления электроэнергетическими системами и предназначено для использования в устройствах противоаварийной автоматики.

Известен измерительный преобразователь активной мощности однофазного тока промышленной частоты (1), состоящий из перемножителя мгновенных значений входных напряжения и тока и частотного фильтра. выделяющего постоянную составляющую напряжения на выходе перемножителя (сигнал активной мощности), и подавляющий гармоническую составляющую удвоенной промышленной частоты и колебательную составляющую промышленной частоты, обусловленную свободной апвриодической составляющей входного тока, возникающей при переходном процессе в электроэнергетической системе (помехи), Недостатками такого измерительного преобразователя активной мощности являются значительная инерционность, обусловленная частотным фильтром, и слабое подавление колебательной составляющей промышленной частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измерительный преобразователь активной мощности (2). содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП). перемножитель мгновенных значений напряжения и тока, накапливающие сумматоры, регистры, блоки сопряжения, вычислительный блок и блок синхронизации.

Недостатками известного цифрового измерительного преобразователя активной, мощности являются повышенная инерционность. обусловленная интегрированием положительных и отрицательных значений мгновенной мощности, и низкая помехозащищенность, обусловленная пропусканием нэ выход колебательной составляющей промышленной частоты.

Целью изобретения является обеспече-. ние помехозащищенности эа счет практически полного подавления колебательной составляющей промышленной частоты и повышение быстродействия за счет уменьшения интервалов интегрирования.

Цель достигается тем, что в цифровой измерительный преобразователь активной мощности, содержащий АЦП, перемнажитель мгновенных значений напряжения и тока, два накапливающих сумматора и блок синхронизации, два выхода которого подключены к синхровходам накапливающих сумматоров. введены третий накапливающий сумматор, первый сумматор, подключенный к выходам первого и третьего накапливающих сумматоров, два умножителя на постоянные коэффициенты

К ) = 1/4 sin (в AT/4) и К2 =

=Ц1/2 sin (o+ Л Т/4)), первый из которых присоединен к выходу первого сумматора, а второй — к выходу второго накапливающего сумматора, второй сумматор, присоединенный входами к выходам, первого и второго умножителей, и элемент задержки. сигнала от блока синхронизации, подключенный выходом к синхровходу регистра, информационный вход которого присоединен к выходу второго сумматора, а блок синхронизации выполнен из последовательно соединенных генератора тактовых импульсов, счетчика и демультиплексора с тремя выходами.

На фиг.1 приведена функциональная схема цифрового измерительного преобразователя активной мощности; на фиг.2 изображены графики, поясняющие ега

Цифровой измерительный преобразователь активной мощности состоит из АЦП

1, перемножителя 2, накапливающих сумматоров 3, 4, 5, сумматоров 6, 7, умножителей

8, 9 на постоянные коэффициенты, регистра

10, блока 11 синхронизации, состоящего из генератора 12 тактовых импульсов, счетчика

13 импульсов и демультиплексора 14 с тремя выходами 15, 16, 17 и элемента 18 задержки.

Преобразователь работает следующим образом.

С выхода генератора 12 тактовые импульсы поступают на синхровхад АЦП 1, вход счетчика 13 и информационный S-вход демультиплексора 14. На информационный вход АЦП 1 поступают напряжение 14х итак !вх и на его выходе выделяется их цифровые значения О х(иТ1), 4 (аТ1) с интервалом дискретизации Т1, На вход перемножителя 2 поступают с выхода АЦП 1 напряжение U guT>)=U si пТт+ Ъ) и iex(uT )=låsln(жл ПТАХ+ р )+1е, где так представляет собой сумму периодической составляющей i sin(а пТг+ p ) и свободной апе1оиодиче ско и составляющей l e "т /, обусловленной электромагнитным переходным процессом в электроэнергетической системе; ф„и р — начальные фазы периодических составляющих напряжения и тока„!» т — начальное значение и постоянная времени затухания свободной апериодической составляющей тока. После перемножения указанных напряжения и тока при обычно реальном условии r ) > T> (при этом составляющая le = l на интервале вре-nt

2003984 мени t To) на выходе перемножителя 2 получаются цифровые значения

U(nТ 1)=0 х(пТ 1)=0 з! п(вг пТ1+ p„)x

X(lmSin(W nT1+ Ъ j+lg

=0 l cos фЪ вЂ” р )- — 0 1соз(2в, пТ1+

2 2

+pn + p )+Umlmsln(вп nT1+ pn )=

= 0О+ Um1 Sin (Сй n»+ р 1)+

+ Umzsin(2 вп nT1+ ), (1) состоящие, как указывалось. из сигнала ак1 тивной мощности Uo = — Umlmcos (p — р )

2 и помех — колебательной составляющей и роМЫШЛЕННОй ЧаСтстЫ Um1Sin(nT1+ узап ) =

=U()=U>tstn(в nT1+ р ) игармонической составляющей удвоенной промышленной частоты

Umzs1n (2 в пт1+ pz )=-0(2W ) =—

2

Umimcos(2в пТ+ р + р ), 1 где Umt = Uml", UmZ = -2 Umlmъ = г/2-(4 вппТ1+ Р. +Р ). Значения U(uT1) с выхода перемножителя 2 поступают на информационные входы накапливающих сумматоров. Тактовые импульсы, поступающие с выхода генератора

12 в интервалы времени I1 — тп; 11+ AT/2-11+

+ЛТ/2+Tn. 11+ AT — Т1+ г1,Т+Тп (фиг.2) на информационный S-вход демультиплексора

14, проходят на его выходы 15, l6, 17 соответственно в зависимости от адресного сигнала на адресном . А-входе демультиплексора 14, поступающего с выхода счетчика 13. Сигналы с выходов 15, i 6.

17 демультиплексора 14 поступают на синхровходы накапливающих сумматоров, которые позволяют записать сигналы. поступающие с выхода перемножителя 2, в накапливающих сумматорах 3, 4, 5 соответственно, На выходах накапливающих сумматоров 3, 4, 5 выделяются интегральные значения сигналов

r г + г1

01 = — „ 0(пТ1); 0ги = —, 0(пТ1); г

0=1

r и =г1

1 г+гг1

0Зи = — g 0(ПТ1), и =гг1 где r = Тп/Т1; г1 = AT/2T1. С выходов накапливающих сумматоров 3 и 5 значения 01и и

0зи поступают на входы сумматора 6, а с выхода накапливающего сумматора 4 значения.0ги — на вход умножителя 9. С выхода сумматора 6 значения 01и + 0зи поступают на вход умножителя 8, а с выходов умножителЕй 8 и 9 значениЯ K1(01«+ 0З )иКг0ги — на входы сумматора 7, где

U1 = Uo + Um1 Sin ВП т1:

0г = Uo+ Um1 sin вп (т1+ AT/2); (2)

0З= Uo+ Um1З!П В (т1+ AТ), 30 определяющих мгновенные значения напряжения V = 0(пТ1), равные U1, 0г, 0З, содержащие одну колебательную составляющую промышленной круговой частоты

35 в„

Решение системы (2) относительно постоянной составляющей Uo представляет собой выражение (3) Uо = K1(01+03)+i 20г, где К1 1/4 sin (вп AT/4); Kz =

=1-(1/2 sin (вп ЛТ/4), обе=печивающие выделение постоянной составляющей Uo из величины, содержащей только колебательную составляющую промышленной частоты.

Исключение гармонической составляющей удвоенной промышленной круговой частоты 2 вп достигается интегрированием напряжения U, содержащего указанную гармоническую составляющую в течение интервала времени, равного ее периоду Т

= T>/2 = т а, (фиг.2). При этом в выражении (3) используются интегральные значения

01и, 0ги, 03и и напряжения 0, а

0о = К1(01и + 03и)+Кг0ги.

Таким образом, достигается высокая помехозащищенность измерительного пре5 K1=-1/4 sin (в AT/4); Кг= 1-(1/2з1п (вЛ Т/4)).

С выхода сумматора 7 значение Uo ==К1(01и + 0ЗИ)+Кг0гИ ПОСтуПаЕт На ВХОД рЕ гистра 10, На выходе злемента 18 задержки формируется импульсный сигнал, задержанный относительно последнего импульса на выходе 17 демультиплексора 14, причем значение времени задержки определяется временем протекания переходных процес15 сов в умножителях 8, 9 и сумматорах 6, 7.

Выходной сигнал элемента 18 задержки записывает информацию Uo в регистр 10 и одновременно сбрасывает значения, записанные в накапливающих сумматорах 3, 4, 20 5, Процесс повторяется, Действие предлагаемого измерительного преобразователя активной мощности и выделение постоянной составляющей Uo на выходе цифрового перемножителя основа25 ны на решении системы уравнений (фиг.2) 2003984 обраэователя активной. мощности однофаэного тока с апериодической свободной составляющей — гармоническая составляющая удвоенной промышленной частоты исключается, а колебательная составляющая промышленной частоты практически (при t > >Т ) полностью подавляется, и его быстродействие — время

Тв выделения сигнала активной мощности однофаэного тока при ЛТ < Тп/2 не превышает длительности Тл одного периода его изменения.

5 (56) Авторское свидетельство СССР

М 1451614, кл. 6 01 Я 21/06. 1989.

Авторское свидетельство СССР

М 1449921, кл. 6 01 Я 21!06, 1989. ф о р м у л g и з î Q р е т е н и:я нен с информационными входами трех накапливающих сумматоров, третий выход

ЦИфрОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ - бл „а низа и син

ОБРАЗОВАТЕЛЬ АКТИВНОЙ МОЩ . ° ровходу третьего накапливающего сумма1 ОЙ МОЩНОСТИ., содержащий аналого-цифровои Peî р: 15 то1и и входу элемента задержки, выход г - и soA n еобоазо- 1 ватель, перемножитель мгновенных т ь мгновенных значвкапливающих cумматоров и входу регист тока ра выходы первого и накапливающих сумматоров подсое,циневходам первого сумматора выход н ны с пе вым 20 торы в ода и блока си хрони эц ° пе . о лока синх низэции, жителя, а выход второго накапливаю ены тресумматора - к входу второго умн выходы первого и второго умножителей сопричем блок синхронизации состоит тоит из по- 25 следовательно соединенных так ово нных тактового герегистра при этом коэффициент умно <едемультиплексора, .выход тактового генератора подключен к синхровходу аналогоцифрового преобразователя и K> = 1б4з1п (©n ЛТ/4), а коэффициент уминформационному входу демультиплексо- ножения второго умно„„,, „я ра, выход счетчика импульсов - к адресным K2 = T (1, 2 пэ дТ,4)) входам мул ьтиплек сора, а выходы аналого- . терв ал сдви а между а ф цифрового преобразователя - к входам пе- HHR ин е„ал „ ремножителя мгновенных значении первого, второго и напряжения и тока. выход которого соеди- щих сумматоров соо в ве„„, 2003984

Составитель Н.Овчаренко

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор Т,Юрчикова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

1 I3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3323

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101