Способ учета электрической энергии


 


Владельцы патента RU 2424532:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. Способ основан на учете электрической энергии, идентифицируемой по показателям ее качества, а именно электрической энергии по обратной последовательности, электрической энергии по нулевой последовательности, электрической энергии высших гармоник, электрической энергии прямой последовательности ниже допустимых значений отклонений напряжений прямой последовательности, электрической энергии прямой последовательности выше предельно допустимых значений отклонений напряжений прямой последовательности и электрической энергии прямой последовательности в пределах допустимых значений отклонений напряжения. Технический результат заключается в повышении точности учета и контроля потребляемой электрической энергии, идентифицированной по показателям качества. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля и высокоточного коммерческого или технического учета активной электрической энергии, в том числе и активной электрической энергии, идентифицированной по показателям качества, и предназначено для использования в системах электроснабжения для объективного контроля и учета электропотребления.

При потреблении активной электрической энергии возможны два варианта, когда совместно с использованием качественной электрической энергии, а это электрическая энергия прямой последовательности по первой гармонике, потребляется либо генерируется ее некачественная компонента. Некачественную компоненту можно идентифицировать по показателям качества и отнести к ней электрическую энергию по обратной и нулевой последовательностям первой гармоники, электрическую энергию по высшим гармоникам и электрическую энергию прямой последовательности выше или ниже предельно допустимых значений напряжений по прямой последовательности. В первом случае происходит увеличение электропотребления, связанное как с потреблением некачественной компоненты электрической энергии, так и с увеличением использования качественной электрической энергий, идущей на компенсацию негативного действия от потребления некачественной компоненты электрической энергии (см. Соколов B.C., Чернышева Н.В. Предложения по инженерному решению проблемы качества электрической энергии. - Промышленная энергетика, 2001, № 8).

В случае генерации некачественной компоненты, которая потребляется смежными потребителями и элементами систем распределения электрической энергии, при существующих системах учета, у данного потребителя возникает недоучет электропотребления по прямой последовательности (см. Машкин А.Г., Машкин В.А. Проблемы качества и учета электроэнергии на границах системы тягового электроснабжения. - Промышленная энергетика, 2007, № 11, с.29-31). В случае потребления некачественной электроэнергии наносится ущерб электрооборудованию, что может привести к преждевременному выходу его из строя, а также к созданию и развитию аварийных ситуаций. При существующем учете потребитель платит за нее как за потребленную качественную электроэнергию.

Данную проблему можно решить путем раздельного учета электроэнергии, т.е. электроэнергии по прямой последовательности первой гармоники в диапазоне предельно допустимых значений напряжений и некачественной электрической энергии, т.е. электроэнергии по обратной и нулевой последовательностям, электроэнергии по высшим гармоникам, а также электроэнергии прямой последовательности выше или ниже предельно допустимых значений напряжений.

Известен способ учета электрической энергии, основанный на преобразовании переменных тока и напряжения в цифровой код, перемножении одномоментных значений этих величин и усреднении полученных произведений за время, кратное периоду переменного напряжения, с последующим суммированием произведений за установленный интервал времени (см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации многофункционального счетчика типа «Альфа» ДЯИМ.411152.001 РЭ. Совместное предприятие АББ Метроника. Москва, 2001). Данный способ взят за прототип.

Главным недостатком известного способа учета электроэнергии является невозможность раздельного учета электрической энергии, а именно электроэнергии по обратной последовательности, электроэнергии по нулевой последовательности, электроэнергии по высшим гармоникам, электроэнергии по прямой последовательности в диапазоне предельно допустимых значений напряжений, выше или ниже предельно допустимых значений напряжений.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение достоверности учета и контроля электрической энергии за счет раздельного учета электрической энергии. А именно электроэнергии: по обратной последовательности первой гармоники, по нулевой последовательности первой гармоники, по высшим гармоникам, прямой последовательности первой гармоники в диапазоне предельно допустимых значений напряжений, по прямой последовательности первой гармоники выше или ниже предельно допустимых значений напряжений.

Результат достигается тем, что в способе учета электрической энергии, включающем преобразование мгновенных значений токов и напряжений в цифровой код и определение значений активной энергии, перед и после преобразования в цифровой код, из величин токов и напряжений выделяют с помощью полосовых фильтров значения токов и напряжений в диапазоне предельно допустимой частоты сети, выделяют из них значения прямой, обратной и нулевой последовательностей и определяют значения активных энергий для каждой из симметричных составляющих, при этом определение активных энергий по прямой последовательности производят после выделения из действующего значения напряжения прямой последовательности значений, равных, больших и меньших диапазону предельно допустимых значений, напряжений по прямой последовательности, дополнительно осуществляют определение значений активной энергии высших гармоник путем выделения из величин напряжений и токов с помощью полосовых фильтров «пробка» значений напряжений и токов в диапазоне предельно допустимой частоты сети, с последующим преобразованием их в цифровой код.

Заявленный способ позволяет учитывать электрическую энергию, которая является качественной и необходима для нормальной эксплуатации электроприборов и некачественной, за которую не следует платить или платить по сниженным тарифам при потреблении некачественной электроэнергии или платить по завышенным тарифам в случае генерации некачественной электроэнергии потребителем, - это позволит вести эффективный и достоверный учет электроэнергии.

На чертеже приведена схема одного из устройств, реализующего данный способ.

На чертеже: 1 и 2 - входные напряжения и токи; 3 и 4 - аналоговые полосовые фильтры напряжений и токов 50 Гц; 5 и 6 - аналоговые полосовые фильтры «пробка» 50 Гц напряжений и токов; 7, 8, 9, 10 - аналого-цифровые преобразователи; 11 и 12 - цифровые полосовые фильтры напряжений и токов 50 Гц; 13 и 14 - цифровые полосовые фильтры «пробка» 50 Гц напряжений и токов; 15, 16, 17, 18, 19, 20 - соответственно цифровые фильтры напряжений и токов нулевой, прямой и обратной последовательностей; 21, 22, 23, 24, 25 - блоки расчета мощностей по нулевой, прямой и обратной последовательностям; 26 - блок сравнения отклонения напряжения по прямой последовательности; 27, 28, 29, 30, 31 - расчет энергий нулевой, прямой и обратной последовательностей; 32 - блок расчета мощности высших гармоник; 33 - блок расчета энергии высших гармоник.

Способ осуществляется следующим образом. На вход аналоговых полосовых фильтров 3, 5, 4, 6 подаются разрешенные мгновенные значения токов и напряжений для нормальной работы блоков, полосовые фильтры 3 и 4 пропускают токи и напряжения в пределах допустимых значений частоты сети 50 Гц. Далее сигналы о токах и напряжениях поступают в АЦП напряжений 7 и токов 9, которые принимают входные аналоговые сигналы и преобразуют в соответствующие им цифровые сигналы, удобные для обработки другими элементами. Полосовые цифровые фильтры напряжения 11 и тока 12 пропускают оцифрованные значения токов и напряжений в пределах допустимых значений частоты сети 50 Гц. Блоки симметричных составляющих напряжения 15, 16, 17 и тока 18, 19, 20 пропускают соответственно нулевую, прямую и обратную последовательности. Блок сравнения действующего напряжения прямой последовательности 26 производит выборки напряжений прямой последовательности в диапазоне предельно допустимых значений напряжении, больше или меньше предельно допустимых значений напряжения прямой последовательности, эти сигналы напряжения соответственно подаются совместно с сигналом тока прямой последовательности 19 на блок нахождения одномоментных произведений напряжений и токов 22, 23, 24, далее эти сигналы подаются на блоки расчета соответствующих энергий. На блок расчета мощности нулевой последовательности 21 подаются сигналы напряжения нулевой последовательности 15 и тока нулевой последовательности 18, далее этот сигнал поступает на блок расчета соответствующей энергии 27. На блок расчета мощности обратной последовательности 25 подаются сигналы напряжения обратной последовательности 17 и тока обратной последовательности 20, далее этот сигнал поступает на блок расчета соответствующей энергии 31. Также аналоговый сигнал напряжений подается на аналоговый фильтр «пробка» 50 Гц 5, а аналоговый сигнал тока подается на аналоговый фильтр «пробка» 50 Гц 6, которые пропускают все сигналы напряжений и токов, кроме сигналов напряжений и токов в пределах 50 Гц. Далее сигналы о токах и напряжениях поступают в АЦП напряжений 8 и токов 10, которые принимают входные аналоговые сигналы и преобразует в соответствующие им цифровые сигналы. Оцифрованные сигналы напряжений и токов поступают на соответствующие цифровые фильтры «пробка» 50 Гц для напряжений 13 и токов 14. Полученные сигналы подаются на блок расчета мощности высших гармоник 32 и далее на блок расчета энергии высших гармоник 33.

Способ учета электрической энергии, включающий преобразование мгновенных значений токов и напряжений в цифровой код и определение значений активной энергии, отличающийся тем, что перед и после преобразования в цифровой код, из величин токов и напряжений выделяют с помощью полосовых фильтров значения токов и напряжений в диапазоне предельно допустимой частоты сети, выделяют из них значения прямой, обратной и нулевой последовательностей и определяют значения активных энергий для каждой из симметричных составляющих, при этом определение активных энергий по прямой последовательности производят после выделения из действующего значения напряжения прямой последовательности значений равных, больших и меньших диапазону предельно допустимых значений напряжений по прямой последовательности, дополнительно осуществляют определение значений активной энергии высших гармоник путем выделения из величин напряжений и токов с помощью полосовых фильтров «пробка» значений напряжений и токов в диапазоне предельно допустимой частоты сети с последующим преобразованием их в цифровой код.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях реактивной мощности при синусоидальных и несинусоидальных формах напряжения и тока.

Изобретение относится к электротехническим измерениям, предназначен для измерения активной мощности, выделяемой на нагрузке электрической сети переменного тока, и может быть использован, например, для контроля потребляемой электрической энергии.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах компенсации реактивной мощности (РМ). .

Изобретение относится к области электроснабжения и может быть использовано в электрических сетях для проверки работоспособности и точности измерения щита учета электроэнергии.

Изобретение относится к области электроснабжения электрифицированного железнодорожного транспорта. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на предприятиях для контроля потребления электроэнергии с целью оценки эффективности внедрения нового оборудования.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и используется для измерения электрической энергии в цепях переменного тока. .

Изобретение относится к области электроприборостроения. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в процессе эксплуатации современных электроэнергетических систем. .

Изобретение относится к импульсной обработке материалов, в частности к определению энергетической эффективности обработки на установке электроискрового легирования

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в различных устройствах электропитания систем электроснабжения. Технический результат изобретения выражается в уменьшении погрешности измерения в цепях с реактивной мощностью. Цифровой измеритель мощности включает электроприемник и двоичный счетчик, счетный вход которого подключен к выходу конъюнктора, соединенного первым входом с выходом генератора, управляемого напряжением, а вход сброса - к выходу формирователя синхроимпульсов, соединенного своими входами с входными зажимами сети. Для достижения технического результата введены преобразователь тока в напряжение, включенный входными зажимами между вторым зажимом сети и второй клеммой электроприемника, первый компаратор, соединенный вычитающим входом с выходом генератора пилообразного напряжения, суммирующим входом - с выходом преобразователя тока в напряжение, а выходом - со вторым входом конъюнктора, а также второй и третий компараторы, подключенные своими суммирующими входами соответственно к выходу преобразователя тока в напряжение и первому зажиму сети, вычитающими входами - ко второму зажиму сети, а выходами - к входам логической схемы равнозначности, выход которой соединен с третьим входом конъюнктора, а также - дополнительные двоичный счетчик, логическую схему неравнозначности и дополнительный конъюнктор, выход которого подсоединен к счетному входу дополнительного двоичного счетчика, первый вход - к выходу первого компаратора, второй вход - к выходу генератора, управляемого напряжением, а третий вход - к логической схеме неравнозначности, причем вход сброса дополнительного двоичного счетчика соединен с выходом формирователя синхроимпульсов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам учета энергии. Устройство, реализующее способ измерения энергии, содержит аналоговые полосовые фильтры напряжений и токов 50 Гц, аналоговые полосовые фильтры «пробка» 50 Гц напряжений и токов, аналого-цифровые преобразователи цифровые полосовые фильтры напряжений и токов 50 Гц, цифровые полосовые фильтры «пробка» и 50 Гц напряжений и токов, цифровые фильтры напряжений и токов нулевой, прямой и обратной последовательностей соответственно, блоки расчета мощностей по нулевой, прямой и обратной последовательностям, блок сравнения отклонения напряжения по прямой последовательности, блоки расчета энергии нулевой, прямой и обратной последовательностей, блок расчета мощности высших гармоник, блок расчета энергии высших гармоник, формирователи модулирующих кодов, линии задержки, сумматор, задающий генератор, фазовый манипулятор, усилитель мощности и передающую антенну. Пункт контроля содержит приемную антенну, усилитель высокой частоты, блок поиска, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, обнаружитель (селектор), анализаторы спектра, удвоитель фазы, блок сравнения, пороговый блок, линию задержки, ключ, узкополосные фильтры, делитель фазы на два, фазовый детектор, блок регистрации и анализа. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения дистанционного контроля энергии по шести параметрам качества. 3 ил.
Наверх