Способ измерения активной и реактивной мощности

Способ измерения активной и реактивной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 497530

I 3 °

Ф ф

4

)„

Х. ъиьаз сам ю (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено О4.06.7О (21) 1434962/18-1 О с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет— (43) Опубликовано ЗО.12.75.Бюллетень Л" 48 (45) Дата опубликования описания -7.12 76 (51) M. Кл. (", 01 t

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК621.З17.7 (оей.е) М, Я. Минц, В. Fl. Чинков и М. В, Пацанка (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

1 М1 С08 pg — Йв С09 pq

Q=

si,w(p,- „) Ф

Jз

Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники.

Известен способ измерения активной и реактивной мощности, основанный на измерении мгновенных значений мощности в

П. точках периода. Однако при таком способе наблюдаются большие методические погрешности при измерении мощности основчой гармоники цепи несинусоидального тока, 10

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу мгновенные значения тока и напряжения измеряют со сдвигом по фа- 15 зе на углы ф 1 и ф, затем эти эна чения перемножают для каждого из углов

)1 и Р- суммируют и по полученным числовым эквивалентам 1 и " вы- 20

И

2 числяют активную и реактивную мощности по формулам р 1 Мт Р.И pZ @2 Зтй — (12 где tt, - число точек измерения за период:

P - активная составляющая мощности;

Ц вЂ” реактивная составлятошая мощности; й1 — числовой эквивалент, полученный при перемножении для угла

Й -числовой эквивалент, полученный при перемножении для угла и — произвольные углы, меньше 2,>

Сущность способа заключается в следующем, Пусть напряжение и ток в цепи изменяются по следующим законам:

iL()= I зт (со + от,); (1)

u(a)=uщsi, (cot y1 ) (2) где т — угол сдвига фаз между током и напряжением;

479530

4 — произвольный угол начала изме-

1 рени я.

Значение напряжения, сдвинутого на угол P, равн9

u(cot- }=(д 5 (г +Фг + 9) (>)

Произведение величин (1) и (3) в точках составляет

Р(ю ;)=х и а ((м1; ó }йь(at., +

+ I)r;+ g— - P)=1 Ц <(@OS(+g- -СЗ1*-g)-rOS(t 1(г + У-Р+Ы .+qД))=

: =I Ucos(II -p)-IU соз(Лют. +29 g-p) г () l5

Рассмотрим сумм величин в Л точках

tl-1 Л

И= Х Р(соt )= пУОсоь Я-Я"1и zoos(a k +

i--О

1 =1 20

+29, + Ф-P l (б)

При л 7 2 второй член в выражении (5) обращается в нуль. При этом получаюг

M= COS (9 )=CIUrOSI(И)б +й105т т 2á

Выражение (б) не зависит от начальной фазы тока, а следовательно, и от выбора начала отсчета точек измерения, из этоЗО го выражения вытекает

И=nРсовP+ngзлп Р, (7) где Р— активная мощность;

Q, — реактивная мощность.

Для того, чтобы определить значения ак35 тивной Р и реактивной,() моп1ности придают величине Р в выражении (7) значения

Р и, . После несложных преобразований находят 40

Св}

N,eos - Йй ccs, О -" и-зп(р -p,,)

Таким образом, для определения активной и реактивной мощности достаточно изл1ерить величину Й при двух значениях gl угла Р, а затем осуществить вычисления по форл1улам (8) и (9).

При наличии высших гармоник в кривых тока и напряжения в кривой Р (Ю ) появляются дополнительные гармоники ча-, ® стот (k+ ffl )03, & также дополнительнйе постоянные составля1ощие, пропорциональные произведениям Х U (где

R15 КВ т и О ° — амплитуды высших гар- йО

Ип М моник в кривых тока и напряжения, К вЂ” ) номер гармоники).

При числе точек квантования й, как видно из формулы (5) отфильтруются все гармоники, частота которых меньше

tl . В то же время в постоянной составля1ошей соответствующие члены пропорциональны (по отношению к основному члену

EU COS(Я вЂ” P ) квадратам коэффициентов искажений для соответствующих гармоник.

Если коэффициенты искажений достаточно малы, то их квадраты будут величинами второго порядка малости, и в этом случае предложенный способ позволяет определять активную и реактивную мощности с достаточной точностью, Например, при коэффициенте нелинейных искажений в кривых тока и напряжения 5%, относительная погрешность 0,25%.

Из выражений (8) и (9) кажется,что т для упрощения схемной реализации способа угляr $ целесообразно выбрагь сле ХГ дующими: P -- 0 и P,. == —,. — или

1 2 2 наоборот. Тогда формулы (8) и (9) сушес1ве11но упрощаются и принимают вид

Р = — и Ц

-> 1 2

П tl в перва1л случае или 2 hl1

Р = — и Q =- — — во втором слуД чае.

OuíàKî при таком выборе углов устройство должно иметь запоминающие устройства для хранения информации о мгновенных значениях тока или напряжения в интервале углов (0 — — ), т. е. в

Х Л

2 точках. Очвидно, запоминающее устройство люжет оказаться достаточно громоздким, особенно Irprr большом числе точек квантования

Наиболее оптимальным является выбор углов I 1 — J 2 = P, тогда Вь1ражения (8) и (9) будут

2n cos p

N)+ Ng

Ч= — °

2ивиа р

Обозначая в этих выражениях

d- d

Р 2лс08 и Я 2иВю р получают

Р=Д (В, + щ ); (1O)

g=d (N,-N }, (11 ) причем Д и 4 име1от смысл коэффир циентов, обратных дискретности преобразования.

Очевидно, угол Р следует выбрать та ким, чтобы численные значения коэффициентов Д и d были одного порядка, обеср Я печивая тем самым примерно одинаковую б чувствительность в измерении и реактивной мощности.

С другой стороны угол р желательно выбрать из условия 8<, чтобы избежать применение запоминающих устройств, 30

Указанные условия легко выполняются при малом числе точек квантования ft

При больших значениях л, возможно компромиссное решение — применение одного— двух запоминаюших устройств. Но„очевидно, 15 для практических целей достаточно выбрать

ll ) 5-10, Пусть, например, fl =10, тогда угол определяют из условия

Э60, .о

2О

1. 0

Выбирают Р = 35о в этом случае

1 — — — — — — ж 0,061; р 2 ° 1 Осоа35 о

d — 0,087, 1

2 102in, 350 что вполне допустимо.

ЗО

На чертеже показана упрощенная блоксхема для осуществления предлагаемого .способа, где 1, 2 — преобразователи тока и напряжения в код; 3 — блок управления;

4, 5 — множительные усчроиства, 6, 7— реверсивные счетчики импульсов и 8 - схема переноса.

Устройство работает следующим образом. ное устройство 5 со сдвигом по фазе на (- р), Полученные произведения с выходов множительных устройств 4 и 5 записываются в реверсивные счетчики 6 и 7 с учетом знаков произведений, которые определяются логической схемой блока управления. В зависимости от знака произведения блоком управления задается режим работы соответствующего реверсивного счетчика.

После суммирования произведений в ф точках в счетчиках 6 и 7 на основании вы-. ражения (7) будут соответственно зафиксированы величины

A, =©PcosP+ пЯз п, Р

>V< -TIPcas p-аЦя и р

Сумллируя и вычитая полученные значения Й, ц N. в счетчиках 6 и 7,. по1 лучают показания счетчиков, пропорциональные активной, реактивной ллощности (, согласно выражениям (1 О) и (1 1 ) .

Операция суммирования и вычитания в . счетчиках 6 и 7 осуществляется с помощью

1 схемы переноса при поступлении иллпульса с блока управления, свидетельствующего о прохождении П точек периода и преобразования инфорл ацип в этих точках.

Предлагаелыя блок-схема устройства может быть упрощена за счет исключения

: одного множительного устройства, если измерения проводить за два периода входного сигнала, что вполне допустимо для частот от десятых долей герц и выше.

На низких и инфранизких частотах, кроме того, можно обойтись одним преобразователем аналог-код. ц„сов p - IV> cats p > и ак(,- ) Ток С (t ) и напряжение И (Й ) поступают на входь> преобразователей 1 и 2 4О и на блок 3 управления. Преобразователи аналог-код служат для преобразования лтгновенных значений тока () и напряжения ц, (Й ) в tl точках периода в код, Моменты преобразования 1 задаются бло ком управления, при этом, как видно из

f выражения (6), окончательный результат не зависит от начала измерений, что является достоинством предлагаемого способа.

Действительно, в этом случае не требуется фиксировать начало измерений, в качестве которого обычно принимают моментм перехода через нуль тока или напряжения, тем самым исключаются весьма существенные погрешности нуль-органов.

Коды значений тока и напряжения поступают на множительные:устройства 4 и 5

Ф Р причем на л ножительное устройство 4 со сдвиГом по фазе на P, a. на множитель- 6О

Предмет изобретения

Способ измерения активной и реактивной мощности путем измерения мгновенных значений тока и напряжения в И точках периода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, мгновенные значения тока и напряжения измеряют со сдвигом по фазе на углы P 1 и

2 затем эти значения перемножают для каждого из углов Р и Р суммируют и

; go полученным числовым эквивалентам

Я М и Вычисляют coc ÃÂÂëÿþøèe мощ о носта по формулам

1, @ P p я 8 Р1 з(.(р -I,) ° 7

479530 где tf - число точек измерения за период>

P - активная составляюшая мошности;

Я - реактивная составляюшая мошно- . сти; - числовой аквивалент, полученный

1 при перемножении для угла

- числовой эквивалент, полученный при перемножении для угла и P - производьные углы, меньше

2 /2, выбранные из условия точности измерения. - 4

Составитель М.Паланка, Редактор "1.Рыболова Техред И.Караидашова Корректор Л.Орлова

Ф

Заказ }7Ю Иад. М-Р © Тираж 902 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делая изобретений и .открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб,, 24