Способ измерения реактивной мощности и устройство для его осуществления
О h И С А Н И Й (920550
И ЗОВРИТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДВТЬЛЬСТВУ
Сеез Советских
Сециалиотичеаких
Реслублии (61} @ояолиителвное к авт. свид-ву (22) Звявлеие 04. 07. 80(И } 2951351/18-21 с грисоедянеиием заявки.М(23) Йрноритет (Sl jN. Кл.
6 01 В 21/06
1ооудоротоаииый комитет
СССР ао лолам изобретоиий и открытий
Ояубликеваяе 15.04.82. бтоллетеиь М 14 (Щ УДК 621. 317 °.382,016.25 (088.8) Дата овублтткеваняя еяисвяяя 16. 04.82 (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ ИОЩНОСТИ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в системах контро" ля и управления энергетическими объектами.
Известен способ измерения мощнос" ти, основанный на измерении мгновен" ных значений тока и напряжения фазы и последующем их перемножении. Иощнос ь в каждой фазе образуется, как произведение
Р рY/tj.lЖ=,„з „.cos9-Ì 3 -cosset Щ).
Вследствие наличия в фаэных мощносМ
°, v 3S
TRx переменной составляющеи двоинои частоты сети при любых несимметричных режимах работы трехфаэной сети переменная составляющая двойной.частоты появляется и в мощности P. Зто вынуждает ставить на выходе датчи" ков мощности фильтры, накладывающие ограничение на быстродействие датчиков t1).
Недостатком является сложность технической реализации.
Известен также способ измерения реактивной мощности, основанный на перемножении мгновенных значений напряжения и тока, один из которых предварительно сдвинут на 90, и усреднении полученного результата.
Способ осуществляется устройством для измерения реактивной мощности, содержащим перемножитель, один из входов которого непосредственно, а другой - через элемент сдвига на
90 - подключены к соответствующим входным шинам, выход перемножителя через фильтр соединен с выходной щиной (2).
Недостатком указанного способа является низкая точность, обусловленная зависимостью амплитуды сдвигаемого на 90о сигнала от частоты.
Цель изобретения — повышение точности.
Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения реактивной мощности, включающем перемножение мгновенных значений напряжения и тока, а также усреднение, один из входных сигналов (напряжение или ток) преобразуют в сигнал удвоенной частоты постоянной амплитуды, затем умножают его на произведение мгновенных значений напряжения и тока и усредняют результат перемножения.
Устройство для осуществления способа содержит перемножитель, входы которого подключены к входным шинам, фильтр, выход которого соединен с выходной шиной, а также удвоитель частоты, усилитель-ограничитель и ключ, причем одна из входных шин через последовательно соединенные удвоитель частоты и усилитель-ограни20 читель подключена к управляющему выводу ключа, вход которого соединен с выходом перемножителя, а выход - с входом фильтра.
Кроме того, с целью расширения функциональных возможностей, выход перемножителя через дополнительный фильтр соединен с дополнительной выходной шиной.
На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа измерения реактивной мощности.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит перемножитель
1 мгновенных значений напряжения и тока, фильтр 2, удвоитель 3 частоты, усилитель-ограничитель 4, ключ 5, дополнительный фильтр 6.
Способ измерения реактивной мощности осуществляется следующим обраю эом. ф
Один из входных сигналов, например ток, преобразуют в синусоидальный сигнал постоянной амплитуды удвоенной частоты, умножают на произведение мгновенных значений входных напряжения и тока и производят усреднение результата перемножения, При входных сигналах тока и напряжения
5О
;1()=3 „ал Qt; U(t)=U „Р1 (Ю )., Мгновенная мощность равна произведению мгновенных значений тока и напряжения Р = 3 (t) ° U(t)=J ax sinQ Ч ° ч гпс Х 1 аХ 059» таХ m0Х („Я 4) 0 4 Преобразуем один из входных сигналов, например, сигнал тока в сигнал постоянной амглитуды удвоенной частоты V0n A sinQt где А — амплитуда. Для нахождения реактивной мощнос" ти Q, умножим Ч0„ на значение мгновенной мощности и усредним результат за период 8= —:1 Ав1оЫН вЂ”.oooqJ ° ч т max max 11 1 -oo-(.") »,. 1 т, 0 У т max ax Ю+ .00вЧ- — 1Aa 0 ЯЛх ? т 0 .1 ° Ч т п ах max 1 А х .coo(OR o)=o- — — o;o 4я&М)0 — — ь.мч -э -ч и - а х а 1,1 .ч 4 асам таъ Ф 8 " . Таким образом, полученное в результате приведенных преобразований выражение пропорционально реактивной мощности при A=const. Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. При подаче на входные шины сигналов, пропорциональных мгновенным значениям тока и напряжения в контролируемой сети, на выходе перемножителя 1 появляется сигнал, пропорциональный мгновенной .мощности, поступающий на ключ 5. На выходе удвоителя частоты, а затем усилителя-ограничителя 4 образуется сигнал прямоугольной формы удвоенной частоты и постоянной амплитуды, которым управляется ключ 5. После усреднения выходного сигнала с ключа фильтром 2 на выходной шине появляется сигнал, пропорциональный реактивной мощности. При входных сигналах тока и напряжения 3 (t)=3 >„singt, 0(t)=U п ахз1п(йti Ч) на выходе перемножителя 1 получается сигнал, пропорциональный мгновенной мощности Р=3 (t)-U(t)=jnta„s nest-U„,а„ sin йсФМ) =Э . Ч си х тпбх max .Ñ05ß )(ХСОЬ Ю+ После удвоителя частоты, а затем усилителя-ограничителя 4 получается сигнал удвоенной частоты прямоуголь5 ной формы V> который можно пред", ставить как сумму гармоник синусоидального сигнала У0,р А „в1аИЬл А д1п МЬ 4P< q n п Я После ключа и фильтра 2 на выходной шине получается сигнал Г 4 СОЙДЯ + ) Д лп Q$aЙ ЮпЬЯ + tA shnbRt+A t мОЪ ...tA„tlnrnRt)) }. Ъ Раскрывая скобки и проведя соответствующие преобразования, получаем ax есц siYlЦ. Такии образом, наличие гармоник синусоидального сигнала в сигнале прямоугольной формы после усилителя-ограничителя ч не влияет на полученное значение реактивной мощности. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения за счет замены операции сдвига на 900 одного из сигналов, снижающей точность при измерении в широком диапазоне частот и усложняющей реали« зацию способа из-за сложности обеспечения широкополосного сдвига нд 90, на операцию умноженйя (удвоения} частоты, которая реализуется достаточно просто с большой точностью в широком диапазоне частот, а . введение фильтра расширяет функциональные возможности устройства. Формула изобретения 1. Способ измерения реактивной мощности, включающий перемножение 6 мгновенных значений напряжения и тока, а также усреднение, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повь:шения точности в широком диапазоне частот, один из входных сигналов (напряжение или ток) преобразуют в сигнал удвоенной частоты постоянной амплитуды, затем умножают его на произведение мгновенных t0 значений напряжения и тока и усредняют результат перемножения. 2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее пере-: множитель, входы которого подключены к входным шинам, фильтр, выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне частот, в него введены уд20 воитель частоты, усилитель-ограничитель и ключ, причем одна из входнь1х шин через последовательно соединенные удвоитель частоты и усилитель-ограничитель подключена к управляющему выводу ключа, вход которого соединен с выходом перемножи. теля, а выход — с входом фильтра. 3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 30 расширения функциональных возможностей, выход перемножителя через дополнительный фильтр соединен с дополнительной выходной шиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Кушнир Ф.В. Савенко В.Г. Электрорадиоизмерения, "Энергия", Ленин" градское отделение, 1975 с. 2372. Brown P. Иа) кег R.M. Heasu40 ring transient N Ar by modif ied 2-Mattmeter system.-Electrical Times, ч. 158, и 20-21, Xll°, 1970, р 59 f ig. 1. 920550 Составитель Т. Краснова Т И Гайду Ко ректор С. Шекмар 3 9 ра Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35 Раушская наб.. . 4/5 Филиал llllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 
