Способ измерения реактивной мощности несинусоидальных режимов электрических систем и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R21/00 

..-L

СО ЭО

1. Способ измерения реактивной мощности несинусоидальных режимов электрических систем, включающий разложение на гармоники входного напряжения и последующее фазовое смещение Кё1ждой гармоники (Г перемножение, суммирование и усреднение, о т л ич ающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, выполняют отрицательное фазовое смещение каждой/ гармоники на четверть ее периода, суммируют сдвинутые по фазе гармрники напряжения, перемножают мгновенные значения входного тока и просуммированного напряжения, а затем усредняют полученные результаты, 2. УстЕюйство для осуществления способа по п. 1, содержащее сумматор, перемножитель, сглаживающий фильтр иУ1 разделительных фильтров, входы которых соединены с входной шиной напряжения, а выходы - с входами и фазосдвигаю1аих цепочек, о т л и ч а- g ю щ е е с Я тем, что, с целью упрощения, входы сумматора соединены с выходами фазосдвигающих цепочек, а выход - с одним из входов перемножителя, другой вход которого соединен с входной шиной точа, а выход с входом сглаживающего фильтра.

t/ltl f

/i/

/ ; Изобретение относится к электро: измерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях реактивной мощности переменного тока несинусоидальной фор мы. Известен способ измерения реактивной мощности переменного несинусоидального тока, заключающийся в разложении входных тока и напряжени 3 ряд Фурье, определении фазовых сдвигов между одноименными гармониками тока и напряжения, формировани :синусной функции каждого фазового ;сдвига гармоник, перемножений значе НИИ одноименных гармониктока, нап:ряжения и синусной функции и в пос,ледующем суммировавший результатов п ер ем и и и я 13. Недостг1тком известного способа является сложность его реализации, заключающаяся в необходимости исполь зовать большое число нелинейных бло ков для формирования синусных функций, а также трехвходовых множитель ных устройств, что снижает точность преобразования. Известен способ измерения реактив ной мощности переменного несинусоидального тока, заключаюл.ийся в разл жении входных тока и напряжения в ряд Фурье, сдвиге на 90° по фазе одноименных гармоник тока и напряже ния, перемножении .сдвинутых по фазе одноименных гармоник, пocлeдs oщeм суммировании результатов перемножения и усреднения суМлмарного сигнала Известно устройство для осуществ ления этого способа, содержащее и разделительных фильтров гармоник то ка, и разделительных фильтров гармо ник напряжения, И фазосдвигаюких на 90° цепочек, и перемножителей, суглматор и сглаживающий фильтр, при чем входы разделительнЕЛХ фильтров гармоник тока объединены, входы раз делительных фильтров гармоник напря жения также объединены, выходы разделительных фильтров одноименнызс гармоник тока и напряжения через фазосдЕигающие цепочки соединены с входами перемножителей, выходы кото рых подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом сглаживающего фильтра С 21. Однако известный способ не позволяет обеспечить точность измерени реактивной мощности и простоту реализации устройств на его основе изза двойного, по сравнению с числом гармоник, количества разделительных фильтров и фазосдвигаювдих цепочек. Целого изобретения является повышение точности измерения реактивной мощности несинусоидальных режимов электрических систем при одновремен ном упрощении конструкции устройств Цель достигается тем, что согласно способу измерения реактивной мощности несинусоидальных режимов электрических систем, заключающемуся в разложении на гармоники входного напряжения и последующем фазовом смещении каждой,гармоники, перемножении, суммировании-и усреднении,выполняют отрицательное фазовое смещение каждой гармоники на четверть ее периода, суммируют сдвинутые по фазе гармоники напряжения, перемножают мгновенные значения входного тока и просуммированного напряжения, а затемусредняют перемноженные .величины. Кроме того, в устройстве для реализации предлагаемого способа, содержащем сумматор, перемкожитель, сглаживающий филь-тр, и П разделительных факторов, входы которых соединены с входной шиной напряжения, а выхо- ды - свходами фазосдвигающих цепочек, входы сумматора соединены с выходами фазосдвигающих цепочек/ а выход - с одним из входов перемножителя, другой вход которого соединен с входной шиной тока, а выход - с входом сглаживающего фильтра. На чертеже представлена блок-схема устройства для осуществления изобретенного способа. Устройство содержит блок 1 разложения входного напряжения на гармоники, вход которого соединен с входной 1ииной напряжения, а аыходы - с входами блока 2 отрицательного фазового смещения гармоник, выходыкоторого соединены с входами сумматора 3, выход которого соединен с одним входом перемножителя 4, другой вход ко. торого соединен с входной шиной тока, а выход - с входом сглаживающего фильтра 5, Блок 1 разложения входного напряжения на гармоники содержит разделительные фильтры 1.1-1.И, входы которых объединены, а их число определяется числом гармоник несинусоидального напряжения, которые необходимо учитывать при измерении. Блок 2 отрицательного фазового смещения гармоник содержит фазосдвиг.ающие RC-цепочки 2.1-2п по числу гармоник6 Устройство работает следующим образом. Входное несинусоидальное напряжение U (t) от измерительного трансформатора напряжения поступает на вход блока 1, в котором посредством фильтров (1.1-1.И) разделяется на гармоники. При этом на выходах блока 1 выделяются сигналы - гармоники входного напряжения. Щ)(,) Л Jo-W- v SiM tyt a) I и„ Ш - ( j J, где a,w, 0,jffl, Uhv и ч f Ч:, 4 - амплитудные значения и начальные фазы гармоник напряжения. Э:ги сигналы поступают на входы блока 2, состоящего из реактивных элетлентов. Параметры RC-цепочек блока 2 настраиваю в таком режиме, чтобы отрицательное фазовое смещение между входным и выходными сигналами соответствующей гармоники каждой цепоаки было равно четверти периода этой же гармоники т.е. для первой гармоники - Т/4, для второй - Т/8, для третьей ..., для - Т/4у|, где Т период 1-й гармоники, Тогда на выходах блока 2 будут формироваться сигналы напряжения uW -qy cosCiut+H-J о.,,() U;,(t) ( + Ч„) . Эти фаэосмеиенные гармоники напряжения поступают на сумматор 3, на выходе которого формируется сигнал фазосдвиггиощего. результирующего напряжения, tJk W П), которое подается на один из двух входов умножителя 4, на второй вход которого вводится от измерительных цепей трансформатора тока несинусои . VI. дальный ток , (ijtt)-,, Uuotf 4,), где iVx фазовый сдвиг между К -ми гармониками напряжения и тока, вызванный параметрами первичной контролируемой цепи. В результате перемножения мгновенных значений тока и напряжения на выходе умножителя 4 будет генерироваться сложный сигнал, пропорционсшьный мгновенной реактивной мощности, состоящей из спектра гармоник тока и напряжения U4W--k,()(. Этот сигнал поступает на вход выходного, фильтра 5у который настраивается- в режиме подавления спектра всех переменных гармоник сигнала мгновенной реактивной мощности . (-t) в результате на его выходе получается сигнал, нропорциональный среднему значению реактивной мощности несинусоидальных тока и напряжения, т.е. (t)B2UJ 91hlf, rQ Использование нового способа позволяет повысить точность измерения реактивной мощнооти в несинусоидальных режимах электрических систем за счет.исключения операции разложения тока на гармоники, уменьшения количебтва операций фазового сдвига и перемножения. Устройство по этому способу конструктивно проще известных устройств за счет использования только одного перемножителя, вместо И, и исключения И разделительных фильтров и фазосдвигающих цепочек.