СПОСОБ УЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТРЕХФАЗНОЙ ЦЕПИ Российский патент 2015 года по МПК G01R11/00 

Изобретение относится к электронно-измерительной технике, в частности к средствам учета и контроля потребления электрической энергии в трехфазных цепях переменного тока, как в бытовых, так и промышленных секторах.

Известен способ учета электрической энергии в трехфазной цепи, включающий преобразование мгновенных значений токов и напряжений в цифровой код и определение значений активной энергии, при этом 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 (см. патент №2424532, МПК G01R 21/06, опубл. 20.07.2011, Бюл. №20.)

Главным недостатком известного способа учета электрической энергии является невозможность определения объемов и структуры электроэнергии, идентифицированной по показателям качества, которая генерируется объектом электроснабжения или потребляется им в какие-то конкретные моменты времени.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение объективности и достоверности учета электропотребления за счет точного установления времени, при котором электроэнергия, идентифицированная по показателям качества, может генерироваться или потребляться объектом электроснабжения.

Результат достигается тем, что способ учета электрической энергии в трехфазной цепи, включающий преобразование мгновенных значений токов и напряжений в цифровой код и определение значений активной энергии, при этом 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, отличается тем, что производят синхронизацию времени для отсчетов моментов генерации или потребления раздельно для каждого вида электроэнергии, идентифицированной по показателям качества.

Известное техническое решение позволяет осуществлять учет электроэнергии, идентифицированной по показателям качества, за конкретные промежутки времени (сутки, неделя, месяц, квартал, год и т.д.). При этом нельзя определить, как изменялось потребление электроэнергии, структурированной по показателям качества, в эти конкретные промежутки времени.

Заявляемое техническое решение позволяет получать графики изменения электропотребления по всей совокупности структурированной по показателям качества электроэнергии, в конкретном промежутке времени, по всему диапазону изменения от потребления до генерации. Другими словами, повышается достоверность и объективность учета электропотребления за счет точного отчета и установления времени, при котором электроэнергия, идентифицированная по показателям качества, может генерироваться или потребляться объектом электроснабжения в течение конкретного промежутка времени.

На чертеже приведена логическая схема устройства учета и контроля электрической энергии, реализующая заявляемое изобретение:

МП - микропроцессор;

1 - входные напряжения и токи;

2 - блок полосовых аналоговых и цифровых фильтров напряжения 50 Гц и аналого-цифровой преобразователь;

3 - блок цифровой фильтрации напряжений по обратной, нулевой и прямой последовательностям;

4 - блок полосовых аналоговых и цифровых фильтров токов 50 Гц и аналого-цифровой преобразователь;

5 - блок цифровой фильтрации токов по обратной, нулевой и прямой последовательностям;

6 - блок полосовых аналоговых и цифровых фильтров напряжения «пробка» 50 Гц;

7 - блок полосовых аналоговых и цифровых фильтров токов «пробка» 50 Гц;

8 - блок высших гармоник;

9 - блок энергонезависимой памяти;

10 - синхронизатор времени;

11 - сенсорный дисплей;

12 - устройство ввода-вывода информации.

Способ осуществляется следующим образом:

Входные напряжения и токи с трехфазной цепи 1 попадают на соответствующие блоки 2 и 4 аналоговой и цифровой фильтрации, которые состоят из аналоговых фильтров напряжений и токов 50 Гц, преобразователя аналогового сигнала напряжения и тока в цифровой код и цифровых фильтров напряжений и токов 50 Гц. После такого каскада фильтрации напряжений и токов на соответствующие блоки 3, 5 цифровой фильтрации по симметричным составляющим напряжений и токов попадают напряжения и токи в пределах допустимых значений частоты сети 50 Гц. Блоки 3 и 5 соответственно пропускают напряжения и токи по обратной последовательности, по нулевой последовательности и по прямой последовательности. Выделенные симметричные составляющие передаются на блок микропроцессора, который просчитывает активную мощность симметричных составляющих (прямой, обратной и нулевой последовательностей на промышленной частоте) в текущий момент времени.

Аналоговые сигналы напряжений от сети 1 подаются на блок фильтров «пробка» 50 Гц 6, а аналоговые сигналы токов от сети 1 подаются на блок фильтров «пробка» 50 Гц 7. Блоки 6 и 7 соответственно состоят из аналоговых фильтров «пробка» 50 Гц для напряжений и токов, из аналогового преобразователя напряжений и токов в цифровой код, из цифровых фильтров «пробка» 50 Гц для напряжений и токов. Выделенные напряжения и токи высших гармоник передаются на блок МП микропроцессора, который просчитывает активную мощность высших гармоник в текущий момент времени.

Для синхронизации входных значений напряжений и токов к блоку МП присоединен синхронизатор 10.

Для сохранения электротехнических характеристик к блоку МП присоединен блок энергонезависимой памяти 9. От объема памяти блока 9 зависит длительность хранения характеристик.

Блок 11 осуществляет вывод информации на дисплей. Дисплей представляет собой сенсорное устройство для листания информации и прочего.

Блок 12 - устройство ввода-вывода информации. Потоки информации в обоих направлениях могут осуществляться по разным каналам связи (RS-485, Ethernet, GPS, GSM, силовые линии, Wi-Fi, Zig Bi сети и пр.)

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам учета и контроля потребления электрической энергии. Способ предполагает преобразование токов и напряжений в цифровой код и определение значений активной энергии. При этом перед и после преобразования в цифровой код из величин токов и напряжений выделяют с помощью полосовых фильтров значения токов и напряжений, выделяют из них значения прямой, обратной и нулевой последовательностей и определяют значения активных энергий для каждой из симметричных составляющих. 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. Определение значений активной энергии высших гармоник осуществляют после прохождения сигналами полосовых фильтров «пробка». Производят синхронизацию времени для отсчетов моментов генерации или потребления раздельно для каждого вида электроэнергии, идентифицированной по показателям качества. Технический результат - более точное определение моментов времени, характеризующих снижение качества поставляемой потребителю энергии. 1 ил.

Способ учета электрической энергии в трехфазной цепи, включающий преобразование мгновенных значений токов и напряжений в цифровой код и определение значений активной энергии, при этом 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, отличающийся тем, что производят синхронизацию времени для отсчетов моментов генерации или потребления раздельно для каждого вида электроэнергии, идентифицированной по показателям качества.