Устройство для измерения средней мощности основной составляющей тока в трехфазных сетях

Устройство для измерения средней мощности основной составляющей тока в трехфазных сетях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

OllMCAHNK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 739426

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22)Заявлено 22 08,77 (2!) 2517442/18-21 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Опубликовано 05.06.80. Бюллетень № 21 (5I)M. Кл.. 4 01R 21/00

Государственный комитет СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК 623 .-=-- -»

5i7(0y6 S)

" 1

1 (72) Авторы изобретения

J т

% (7!) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М. И, Калинина (5 4) УСТ РОЙСТВО ДЛ Я ИЗМ ЕРЕНИЯ С PELI FIEA

МОШНОСТИ ОСНОВНОЙ СССТАВЛЯЮШЕЙ

ТОКА В ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЯХ

Изобретение относится к электроизмеьительной технике и может быть исчользовано для совершенствования устройств измерения мощности и ее потерь в трехфазных сетях переменного тока в условиях несинусои дальных, несимметричных и модуляционных амплитудно-фазовых искажений тока и напряжения.

Измерение средней мощности основной составляюшей тока необходимо, например

10 для учета в энергопотреблении какого-либо создающего искажения алектроприемника, помимо его внутреннего потребления, пропорционального средне и мошности полного тока, еше и добавочных BKTHBHbIx потерь

15 из-за созданных приемником искажений во внешней по отношению к немусети, а также для отдельного определения этих добавочных потерь по разности показаний устройств, измеряюших среднюю мош- 2О ность основной составляюшей тока и среднюю мошность полного тока. При этом основной составляющей тока и напряжения понимается истинная синусондальная аос2 тавляюшая прямой последовательности с

1 неизменными в течение всего цикла резкоперементтого режима нагрузки амплитудой, фазой и частотой, равно и текущей основной частоте в электрической системе, вся же остальная часть мгновенного тока или напряжения относится к анормальной составляюшей.

Известно устройство для измерения мошности, содержащее аналоговые частотные фильтры сигналов тока и напряжения прямой последовательности основной промышленной частоты, убирающие из трех« фазного сигнала, поступающего на их вход от датчика тока или, соответственно, напряжения, все высшие гармоники, а также составлявшие обратной и нулевой последовательности основной частоты, причем в обшем случае они пропускают и низкочастотную амплитудно-фазовую модуляцию атой составляюшей. Выделение ис тинной основной составляюшей в токе и ттапряжении производится из искаженного сигнала за период времени, не меньший, 6 4 ,генератора опорных сигналов и к входным минам датчиков тока и напряжения таким образом, что первые входы блоков перемножения, связанных через соответствующие сумматоры с первым и вторым усрепнителем, соединены с шинами патчика тока, в первые входы остальных — с шинами двт елка напряжения, вторые же входы блоков перемножения, связанных через сумматоры с первым и третьим усреднителем, соединены с первым трехфазным выходом генератора, в вторые входы остальных — со вторым трехфазным выходом генератора, причем соединения вьпюлнены так, что последовательность чередования фаз выходных зажимов генератора и шин патчиков, связанных с одними и теми же блоками перемно>келпы, одинакова, в к выходам двух сумматоров, связанных через блоки перемножения с входными шинами пвтчика напряжения, пополнительно попключен блок попстройки частоты, выход которого связан с управляющим входом. генератора опорных сигналов. При этом блок подстройки частоты содержит выхопной блок перемножения, выход которого связан через блок усреднения с выхопной шиной блока попстройкк частоты, один вход которого через последовательEIo соединенные нелинейное звено, сумматор и Пва квапраторв соединен с выходами двух фильтров, входы которых являются входами блока подстройки частоты, а пругой ахоп выходного блока перечно>кения соединен с выходом вычитвтеля, входы которого связаны с выходами двух блоков перемножения, опшл входы которых соединены с выхопами фильтров непосредственно, а пругие - через пифференцирующие звенья.

На чертеже представлена блок-схема устройства пля измерения срепней мощности основной составляющей тока в трехфазных сетях с исполнением блока подстройки частоты генератора опорных сигналов, i

Устройство содержит генератор 1 опорных сигналов, блок 2 подстройки частоты генератора опорных сигналов в целом, блоки 3-14 перемножения, сумматоры

15-18, блоки 19-22 усреднения, блоки

23 я 24 перемножения, сумматор 25, фильтры 26 и 27, кввпраторы 28 и 29, сумматор 30, нелинейное звено 31, пифференлплруюшие звенья 32 и 33, блоки

34 и 35 перемножения, блок 36 вычита45

3 73942 чем наибольший период цикла мбпуляции, рассматриваемой квк анормальное искажение $1)

Однако учитывая реально возможные длительносзтл циклов (песятки и сотни секунд), осуществить с необходимой точностью фильтрацию опновременно по двум каналам мгновенньй сигналов (синусоид) ббновных составляющих тока и напряжения с тем, чтобы попать их на вхопы 10 " ийчерителя средней активной мощности, на основе тех или иных аналоговых фильтров практически невозможно, что существенно ограничивает возможность применения таких устройств пля измерения мощ- ности основной составляющей тока.

Наиболее близкой по технической сущ-ности является схема блоков пля выделения амплитуд ортогональных компонент основных составляющих из трехфазных сит- г0 налов тока и напряжения, сопержащей генератор опорных колебаний, выпающий пвв ортогональных опнофвзных гармонических сигнала выделяемой частоты, В пвух свя занньи с его выхопами,квйвлах, состоя- г5 щих каждый из устройства перемножения

si усрепняющего элемента, происхопит выделение из поданйого на вторые вхопы устройств йеремножения искаженного сигнала амплитуд ортогональных компонент 30 гармоники выделяемой частоты (2) . Бель изобретения — повышение точности измерения средней мощности основной составляющей тока в условиях несимметриир несинусоипальности и амплитудно- 35 фазовой модуляции токов и напряжений в трехфазных сетях путем исключения методической погрешности.

Указайнвя цель достигается тем, что

40 в устройство для измерения средней мощности оснбвной составляющей, содержащее генератор двух опорных ортогональных . трехфвзньгх гармонических сигналов прямой последовательности, пвапапцвть бло ков перемножения, связанных по трое своими выходами со входами четырех сумматоров, и четыре блока усреднения, подключаемые к выходам этих сумматоров, введены первый и второй дополни50 тельные блоки перемножения: и выходной сумматор, входы которого связаны с выходами этих дополнительных блоков перемножения, первые входы которых соепинены с выходами первогО и второго усреп55 няющих блоков, а вторые — с выходами третьего и четвертого усрепняющих блоков, входы же двенадцати блоков перемноже>ния подключены к выхопным зажимам

При прохождении этих сигналов через квадраторы 28 и 29 и суммирования в сумматоре 30 на его выходе будет. сигнал, равный квадрату медленно меняюшейся амплитуды модулированного сигнала, При перекрестном перемножении

5 7394 ния, блок 37 перемножения, блок 38 уС- . ре дне ния.

Работает устройство следующим образом.

Оно содержит две двухканальных схемы выделения в единой системе отсчета амплитуд ортогональных компонент основных составляюших искаже нных трехфазных сигналов тока и напряжения, связанные с выходами одного и того же гене- 10

pampa двух опорных ортогональных друг другу трехфазных гармонических сигналов основной частоты прямой последователь ности, Каждый из каналов включает три блока перемножения, сумматор и блок усреднения (например, в первом канале блоки 3-5 перемножения, сумматор 15 и блок 19 усреднения).

На один из входов блоков перемножения 3-5, 6-8, 9-11 и 12-14 подаются сигналы с первого и второго трехфазных входов устройства, связанных соответственно, с датчиками тока и напряжения, 25 а на другие — сигналы от генератора 1 опорных сигналов. Соединения на входах блоков перемножения выполнены таким образом, что первый канал связан с первым входом устройства, подключаемым к датчику тока, и с первым выходом ге30 нератора, второй канал — с первым входом устройства и вторым выходом генератора, третий канал — со вторым входом устройства, подключаемым к датчику напряжения, и первым выходом генератора, З5 четвертый канал — co вторым входом устройства и вторым выходом генератора, Последовательность чередования фаз входных зажимов устройства и выходных зажимов генератора, связанных со входами

40 одних и тех же блоков перемножения, одинакова, В установившемся или.квазиустановившемся режиме с искажениями самого

45 общего вида, то есть при наличии высших гармоник, несимметрии и амплитудно-фазовой циклической нижочастотной модуляции, после перемножения сигналов тока и напряжения на опорные в блоках

3-5, 6-8, 9-11 и 12-14 и последую50 шего их суммирования группами по три в сумматорах 15-18 образуются сигналы, содержашие высокочастотную и низко- частотную составляющие.

Высокочастотные составляющие в выходных сигналах сумматоров при прохождении их через блоки 19-22, производяшие усреднение за достаточно боль26, 6 шой интервал измерения Тизл дадут йрактически на выходе этих устройств нуль. Нижочастотные же составляющие при прохождейии через блоки усреднения в случае точной настройки частоты генератора 1 создадут на выходах бло- ков 19-22 усреднения сигналы, равные в определенном масштабе соответствуюшим амплитудам искомых ортогональных

1 компонент.

Выходы блоков 19-22 усреднения присоединены ко входам двух блоков перемножения 23 и 24 таким образом, что входы блока 23 присоединены к выходам первого и третьего каналов, а входы блока 24 — к выходам второго и четвертого каналов, Сигналы с выходов блока 23 и

24 суммируются в сумматоре 25 и сигнал на выходе этого блока, являющемся выходом устройства в целом, равен средней мошности основной составляющей, Корректировку частоты генератора 1 в устройстве осушествляют в соответствии с сигналом, равным среднему отклонению за очередной интервал измерения значения опорной частоты от осЪМ. новпой, который вырабатывается специальным блоком 2 и выдается на вход уст-. ройства астатического регулирования частоты генератора 1 для корректировки опорной частоты на последуюшем интервале измерения.

Блок подстройки частоты 2 выделяет среднее отклонение частоты, Он содер Т (см. чертеж) фильтры 26 и 27 ниэкочастотных состаьляюших, кващ аторы

28 и 29, дифференцирующие звенья 32 и 33, блоки перемножения 34, 35 и 37, нелинейное звено 31 "— ". > сумматор 30, блок 36 вычитания, блок 38 усреднения, Входными сигналами блока 2 являются сигналы с выходов сумматоров 17 и 18 (либо сигналы с выходов сумматоров 15 и 16). После прохождения их через фильтры 26 и 27 останутся лишь низкочастотные сигналы, представляюшие собой ортогональные(синусные и косинусные) составляюшие промодулированного по амплитуде и фазе сигнала с несушей частотой, равной разности частот генератора опорных сигналов и текушей основной частоты энергосистемы.

7 739 $2 этих же сигналов в блоках. 34 и 35 на сйгналза, полученные при их прохождении через дифференцирующие звенья, 32 и

33, и последующем вычитании в блоке

36, на выходе последнего образуется сигнал, равный сигналу на выходе сум- матора ЗО, умноженному на текущее отклонение частоты генератора 1 от основной частоты в энергосистеме, Эта те кущая разность частот выделяется с 0 помощью перемножения сигнала с выхода блока вычитания 36 на сигнал с выхода сумматора 30, прошедший через нелинейное звено 31 " «, В блоке х

38-эта разность частот усредняется за f5 очередной интервал измерения и полученный сигнал подается на регулирующий вход генератора 1 для корректировки опорной частоты на следующем интервале.

Таким образом, использование пред- 20 ложенного устройства для измерения средней мощности основной составляющей позволяет более точно методически измерять эту мощность в условиях любых искажений режима в трехфазных сетях, при- 25 чем с учетом амплитудно-фазовой низкочастотной модуляции. формула изобретения

1, Устройство для измерения средней мощности основной составляющей тока в трехфазных сетях, содержащее генератор двух опорных ортогональных трехфазных

- гармонических сигналов прямой последо- 35 вательности, двенадцать блоков перечножеййя, связайных по трое своими выходами со входами четырех сумматоров, и четыре блока . усреднения, подключаемьп к выходам этих сумматоров, о т л и — 40 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два дополнительных блока перемножения и выходной сумматор, входы ко горого связаны с выходами обоих допол- 45 нительных блоков перемножения, первые входы которых соединены с выходами первого и второго усредняющих блоков, а вторые — с выходами третьего и четвертого усредняющих блоков, входы же две- 50 надцати блоков перемножения подключены к выходным зажимам генератора опорных сигналов и к входным щинам уст-! ройства, подключаемым к датчикам тока и напряжения, таким образом, что первые входы блоков перемножения, связанных через сумматоры с первым и вторым усреднителем, соединены с выходными шинами устройства для подключения к датчику тока, а первые входы остальHbg(- с входными шинами для подключения к датчику напряжения, вторые же входы блоков перемножения, связанных через сумматоры с первым и третьим усредвителем, соединены с первым трехфазным выходом генератора а вторые входы остальных - со вторым трехфазным выходом генератора, причем соединения выполнены так, что последовательность чередования фаэ входных шин устройства и выходных зажимов генератора, связанных с "одними и теми же блоками перемножения, одинакова, а к выходам двух сумматоров, связанных через блоки перемножения с входными шинами устройства для присоединения к датчику напряжения, дополнительно подключен блок подстройки частоты, выход которого связан с управляющим входом генератора опорных сигналов, 2. Устройство по п, 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок подстройки частоты содержит выходной блок перемножения, выход которого связан через блок усреднения с вьгходной шиной блока подстройки частоты, один вход которого через последовательно соединенные нелинейное звено, сумматор и два квадратора соединен с выходами двух фильтров, входы которых являются входами блока подстройки частоты, а другой вход выходного блока перемножения соединен с выходом вычитателя, входы которого связаны с выходами двух блоков перемножения, одни входы которых соединены с выходами фильтров непосредственно, а другие — через дифференцирующие звенья

Ис гочники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Известия ВУЗов. Энергетика, 1973, М 6, с. 37-41, 2. Пучагев В. С. и др, Основы статистической теории автоматических систем, М„"Энергия", 1974, с, 362, 739426 ° 4»й»»» °

Составитель Л, Колосков

Редактор Н, Шильникова Техред Л. Теслюк Корректор Т. Скворцова

Заказ 3043/7 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4