Способ измерения электрической мощности

Способ измерения электрической мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<н1 4956l4

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.04.70 (21) 1429666/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.75. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 26.05.76 (51) М, Кл. б Olr 21/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР

h0 A9RBM изобретений и открытий (53) УДК 621.317.7 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. Я. Минц, В. Н. Чинков, В. В. Смеляков, М, В. Папаика, Е. Л. Рябченко и В. П. Гапченко (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ

15 (5) Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано при создании цифровых ваттметров переменного тока.

Известны способы измерения электрической мощности в цепях синусоидального тока путем измерения мгновенных значений мощности в и точках периода.

Недостатком известных способов является невозможность одновременного измерения активной и реактивной мощности.

Цель изобретения — одновременное измерение активной и реактивной мощности. Это достигается тем, что значения мгновенной мощности, измеренные в и точках периода, умножают на соответствующие значения ортогональных функций двойного угла в этих точках и полученные произведения суммируют с учетом знака.

Сущность способа заключается в следующем.

Пусть кривые тока и напряжения в общем случае имеют вид:

U(t) = У sin t+ с,(t), (1) (t) = 1 sin (et + р) + 3, (t), (2) где ср — угол сдвига фаз между напряжением и током; -. (t), (t) — высокочастотные помехи в кривой тока и напряжения, нескоррелированы друг с другом.

Мгновенная мощность, поступающая в цепь, равна р (t) = IU cos y — IU cos (2iot + qð + 3, (t) г (t) +

5 +,() ()+,():-,() (3)

Величина Л равна

П

N = gp(t,) sin(2

i =.1

10 2к где t, = т — момент времени измерения;

Пи>

n — количество измерений на период;

i — номер измерения (i = 1, 2, ..., n); — произвольный угол, величина которого будет определена позднее.

Подставляя выражение (3) в выражение (4), полу ча1от

1 . и

М.= — — IU„siп(Р— р)+ g с,(t i) т(ti) X

1=1 л

25 ; sin(2о)1,+ 3)+ g (,(t,)U(t,) sin(2Ыт+ З)+

30 Как видно нз выражения (5), последние три члена (для случая высокочастотной помехи, 495614

T. е. если Г13яничняя чяс О Гя спектра номе. и

ВЬIШЕ ЧЯСТОТЫ СПГНЯЛЯ IO), МИЛЫ. МЯЛОСТ! ЭТИХ членов обеспечивается корреляц13оннои фильтрацией помехи, реализуемой соотношением (5).

Таким образом, получа1от отфильтрованный сигнал:

1, lU„sill(,". — ).

15 0

23

Принимая в этом выражении 8=- — —. име2 ют (6) где Р— активная мощность.

Для этого случая выраже!3Н1е (4) приобретаст в.и д

Л = >„ Р (t,) co s 2к t,-. и — Я

2 (7) где Q — реактивная мощность.

Зная активную и реактивну1о мощности, несложно определить полную мощность

g. +pa+ qo и коэффициент мощности

coso — —.

P (9)

Подставляя выражения (6) и (7) в формулу (8), получают (8) = — 1 Р + Я

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить активную и реактивную мощности при 1!аличии высокочастотной помехи в кривых тока и напряжения. Для этого значения мгновенной мощности р (i;) . измерен.7 ные в моменты времени ti = — t —, í-ooxoällìo и умножить па значения ортогопяльных фу:-Якций соз2!3/, и з!п2Ы, в этих же точках li u полученные значения произведеш3й просуммировать с учетом знаков согласно выражению (4) . Поскольку ортогопальпые функции изменя!отся с двойной частотой, то зя один период исследуемого тока значения ортогональных функций повторяются дважды, т. е. в течение каядого полупериодя исследуемого тока.

Данный способ позволяет определять также активную и реактивную мощности первой гармоники при наличии постоянных составляющих в кривы. тока и папряяс IHB. В этом случае в кривой р(tj присутствуют добавочные члены:

В выражениях (11) и (12) через К! и Кр обозначены коэффициенты преобразования соответствующих преобразователей.

Если временной интервал т; заполнять импульсами частоты f(ti) > открывая на время т; к,.поч 3, то количество импульсов на выходе ключа пропорциональ lo мгновенной мощности

p(ti) в точках измерения t.;, Затем импульсы, пропорциональные p(fij, поступают на множительные устройства 6 и 7, где выполняется операция умножения p (t;) íà cos2coti и ..!п2в/ь т. е.

N, —.:. К.,К,i (Г1) U (ti) cos 2u>t1, (13)

-Vа: К,IIã,i (ti) U (t1) sill 2И1. (14)

В интегрирующих счетчиках 8, 9 результаты вычпсле 1гй суммируются по всем и, измерениям соглас1!о выражению (4).

Блок управления 10 слуяит для задания моментов измерения мгновенных значений мощности и синхронизации работы всех устройств прибора.

N, =- — IJ„cos.o = -- - Р, 2 2

В слу1-lяе В = 0 пО Ix/ !я!0

М -=- — jUsirl :.—

2 2

IoUo+IoU„,з1п + U 1„,з1п(t+ =)+

+ 7.=. И+,"=, (Г). (И) Однако при умножении на синусоиду двойной часготы 13 соответсгвии с формулой (4) и

;!аль!!ейшех! суммировании по и точкам отсчета э 1и члены обращаются в нуль в силу условий ортогона IbHocTH. Поэтому постоянные составляющие, присутствующие в кривых тока и напряжения, не влияют на результат измерения мощности переменной составляющей.

Зто обстоятельство целесообразно использовать при реализации данного способа для пострсения преобразователей аналог †к и схемы 3правления. Это означает, что могут быть использованы преобразователи аналог †к со смещением нулевого уровня входного напряжения для обеспечения его однозначности.

Кроме того, упрощается схема управления режимами интегрирующих счетчиков активной и реактивной мощности, поскольку в этом с,.учае реикпм 1х работы (суммирование или вычитяш!е) определяется только знаком соответст131 ющей Ортогональной функции.

1-1а чертеже приведена упрощенная схема устройства, реализующего данный способ. Основными элементами устройства являются преобразователь 1 напряжение †вре, преобразователь 2 ток †часто, ключ 3, задатчики 4, 5 значений ортогональных функций в цифровом коде, м13ояительные устройства

6, 7, интегрирующие счетчики 8, 9 и блок управления 10.

В исходном состоянии напряжение U(t) и ток (/) подаются на входные зажимы устройства.

Преобразователь 1 служит для преобразования напряжения во временной интервал, пропорциональный мгновенному значению

U (t) в точке измерения.1 = Klu(ti) (11) Преобразователь 2 преобразует ток i(t) в пропорциональную ему частоту

1(«)=:K (!). (12) 495614

Составитель М. Папаика

Тскред Е. Митрофанова

Редактор Т. Юрчикова

Корректор Л . Денискина

Заказ 1044j13 Изд. М 2073 Тираж 902, Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр. Сапунова, 2

Задатчики 4, 5 служат для задания значений cos2cot, и sin2mt; в моменты времени измерений мгновенных значений мощности, а также управления режимами интегрирующих счетчиков 8 и 9.

Работа устройства начинается в момент времени to. Блок управления 10 формирует сигналы, запускающие преобразователь 1 в момен2в . ты . Преобразователь 1, в свою очередь, п формирует временные интервалы т; в точках

2г. измерений i и открывает на это время и электронный ключ 3, через который импульсы от преобразователя 2 проходят на входы множительных устройств 6, 7, где происходит перемножение числа импульсов, пропорционального мгновенному значению мощности в каждой точке, на значения ортогональных функций cos2mt; и sin2mt; в этих же точках, заданных в цифровом коде.

Число импульсов, пропорциональное произведению р (t;) cosset; и р (t,) sin

Режимы работы этих счетчиков на суммирова„-нпе плп вычитание задаются задатчиками 4 и

5 значений ортогональных функций и изменяются в моменты изменения знаков ортогональнь(х функций.

По окончании процесса измерений показания счетчиков 8 и 9 пропорциональны соответственно измеряемым активной и реактивной мощности согласно выражениям (б) и (7).

Предмет изобретения

Способ измерения электрической мощности путем измерения мгновенных значений мощности в и точках периода, отличающийся тем, что, с целью одновременного измерения активной и реактивной мощности, значения мгновенной мощности, измеренные в и точках периода, умножают на соответствующие значения ортогональных функций двойного угла в этих точках и полученные произведения суммируют с учетом знака.