Статистический анализатор качества напряжения Советский патент 1984 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к информал.иоино-измерительной и вычислительной технике и может быть использова но в электроэнергетике для контроля кагества электрической энергии, отпускаемой потребителям, а также для выполнения денежных расчетов за ее использование. Известен статистический анализатор качества напряжения (САКН), содержащий входное калиброванное устройство, измерительный орган, усили тель, элемент времени, вхему автома тики, счетчики импульсов 1 . Недостатком САКН являются узкие функциональные возможности, которые заключаются в следующем. Потребитель имеет право расплачиваться с энергоснабжаквдей организацией за использованную электроэнергию при ее низком качестве по 75-процентной стоимости от основного тарифа. Однако с помощью анализатора САК это правило расчета не может быть реализовано, поскольку этим приборо получается лишь гистограмма отклоне ний напряжения сети без учета потребляемой при различных отклонения электроэнергии. Следовательно, в этом случае не может быть определен количество электроэнергии, потребле ной- при допустимых по ГОСТ отклонениях напряжения, за которую нужно платить lOOi стоимости по тарифу, а .(акже количество электроэнергии, потребленной при недопустимых по ГОСГ отклонениях напряжения, за коорую предприятие может платить 75% сгоимостл от основного тарифа. Кроме того, этот недостаток не позволя-эт в достаточно полной мере оценить нлияние отклонений напряжения на экономичность работы электроприoMifflKOB и связанных с ними производ ственных механизмов, а также выбрат наиболее эффективный способ регулир вания отклонений напряжения. Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для измерения параметров качества напряжения, содержащее измерительные органы, элементы запрета, элементы запуска, временные уст ройстваг счетчики электрической 2 . Недостатком такого устройства я:вляется сложность (как следствие, низкая надежностьi недостаточно высокая точность, большие размеры и вес) , обусловленная тем, что его блок определения гистограммы отклон кий напряжения содержит в каждом канале механические временные устройства, выполненные на синхронных двигателях, для подсчета числа оборотов которых использованы счетные механизмы от электросчетчиков, и вы- полненные на электромеханических реле элементы запрета и элементы запуска, а группа счетчиков для учета расхода электроэнергии содержит в каждом канале электромеханические счетчики электроэнергии. Цель изобретения - упрощение устройства. Указанная цель достигается тем, что в статистический анализатор качества напряжения, содержащий группу счетчиков импульсов, счетчик электроэнергии, токовый вход и вход напряжения которого являются COOTBSTCTBV 0щими входами анализаторов,, бл-.к определения гистограммы отклонений напряжения, включающий в себя генератор импульсов и и каналов по числу уровней анализа, при этом каждый канал содержит пороговый элемент, элемент НЕ, элемент И и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И своего канала, управлякЕцие входы элементов И всех каналов объединены и подключены к выходу генератора импульсов, первый информационный вход элемента К -го канала, кроме первогоJ где , 2, ..., И) соегдинен с выходом элемента НЕ (i-l)-ro канала, второй информационный вход элемента И в каждом канале объединен с входом элемента ЯЕ своего канала и подключен к выходу порогового элемента своего канала, входы пороговых элементов всех каналов объединены, вв-едены группа из п элементов И и преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом напряжения анализатора, а выход соединен с объединенными входами пороговых элементов блока определения гистограммы отклонения напряжения, выход счетчика электроэнергии соединен с управляющими входами П элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков импульсов группы, а первый и второй информационные входы каждого i-ro элемента И группы соединены соответственно с выходом элемента НЕ (d-l)-ro канала и выходом порогового элемента i -го канала блока определения гистограммы отклонений напряжения. На чертеже представлена структурная схема анализатора. В анализатор входят входы 1 и 2, к входу 1 устройства подключен токовый вход счетчик-а 3 электроэнергии со встроенным датчиком импульсов (например, САЗ-И687), вход напряже- . ния счетчика 3 электроэнергии подключен к входу 2 устройства и соединен с входом преобразователя 4 переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с входом бло,ка 5 определения гистограммы отклонений напряжения, выход счетчика 3 электроэнергии соединен с входом группы 6п счетчиков импульсов для учета расхода электроэнергии при ра личных отклонениях напряжения. Блок 5 определения гистограммы отклонений напряжения содержит М ка: налов по числу уровней, п пороговых элементов 7, элементы И 8, элементы НЕ 9, счетчики 10 импульсов для определения гистограммы отклонений напряжения, причем в каждом i -м канале блока 5 второй вход элемента И 8 подключен к выходу 1-го поро гового элемента 7, а первый вход элемента И 8 через элемент НЕ 9 под ключен к выходу {1-1)-го порогового элемента 7, управляющие входы всех, элементов И 8 подключены к выходу генератора 11 импульсов, выходы элементов И 8 соединены соответственно с входами счетчиков 10 импульсов. Второй вход элемента И 12 группы по ключен к выходу i-го порогового эле мента 7 блока 5, а первый вход элемента И 12 через элемент НЕ 9 -блока 5 подключен к выходу (i-l)-ro п рогового элемента 7, третьи входы всех элементов И 12 группы подключе ны к выходу счетчика 3 электроэнергии. Устройство выполнено .п-канальным опорные уровни пороговых элементов различных каналов равномерно разбивают диапазон изменения отклонений напряжения сети V с шагом лУ (где AV одновременно равняется ширине разряда искомой гистограммы отклонений напряжения). Частота выходных прямоугольных импульсов напряжения счетчика 3 пропорциональна мощности потребляемой из контролируемой элект рической сети. Кспольэуемый в устрой стве Генератор 11 выполнен кварцевым (1(10 Гц), его выходные импульсы имеют высокую кважность (). Счетчики 10 и 13 импульсов конструктивно не отличаются друг от друга, они Имеют различное функциональное назначение: счетчики 10 предназначены для определения суммарного времени пребывания отклонений напряжения между соседними ypoвня lи анализа, а счетчики 13 - для учета электроэнергии, потребляемой при различных отклонениях напряжеПеред началом измерений счетчики 10 и 13 импульсов устанавливаются в нулевое состояние. В преобразователе 4 осуществляется выделение из кривой исследуемого напряжения сети U (t) низкочастотной составляквдей отклонений напряжения U (t)U (-fc)- UH ,(1) где и (t) - действующее значение напряжения сети в текущий момент времени i ; Иц - номинальное значение напряжения сети. Выходное напряжение преобразователя 4 прикладывается н входам пороговых элементов 7 блока 5. Б процессе измерений некоторая часть пороговых элементов 7 находится в сработавшем состоянии. В таком состоянии находятся те пороговые элементы 7, для которых вьтолняется неравенствоUo,t/(U,(2) где UQ опорный уровень порогового элемента 7 -го канала устройства. Выходное единичное напряжение сработавших пороговых элементов 7 (с 1-го по i -и) прикладывается к вторым входам элементов И 8 и 12 с 1-го по i -и канал блока 5. Одновременно к первым входам элементов И 8 и 12 1-го канала приложено единичное напряжение с выхода элемента НЕ 9 (i+l)-ro канала. В результате В1 -м канале устройства элементы И 8 и 12 начинают пропускать импульсы соответственно с выходов генератора 11 и счетчика 3 электроэнергии на входы счетчиков 10 и 13 импульсов. В то же время в других каналах устройства информация не накапливается. При изменении напряжения сети информация начинает накапливаться в другом канале устройства, соответствующем уровню отклонений напряжения. Пос.пе окончания измерений, которые продолжаются время Т, по содержимому счетчиков 10 импульсов строится гистрограмма отклон ений напря-. жения и , ординаты каждого i -го разряда которой определяются формулой де mi - содержимое счетчика 10 импульсов 1 -го канала суммарное содержимое счетчиков 10 импульсов устройства (суммарная выборка отклонений напряжения); частота импульсов генератора 11. По содержимому счетчиков 13 имульсов определяется количество отущенной по)ребителю электроэнергии, оответствующее каждому разряду гисограммы отклонений напряжения 1-с,е/, М) де GI - цена выходного импульса счетчика 3 электроэнергии, кВт. ч/и пульс; i - содержимое счетчика 13 импульсов i-го канала.

По суммарному содержимому cчeтчи ков 13 импульсов устройства может быть определено общее количество , электроэнергий, отпущеннйй потребителк) за время измерений Т

,L C, е, , (6)

г4

где L - суммарное содержимое счетчиков 13 импульсов устройства,

а также количество электроэнергии, израсходованной потребителем при допустимых по ГОСТ отклонениях напряжения

.b,, Гб)

где j, k - номера граничных разрядо гистограммы отклонений напряжения в интервале их допустимых по ГОСТ значений,

и при недопустимых отклонениях напряжения

.c,(re,. е,). (71

fe Ь -- i.-kt,

После окончания измерений и обработки результатов по приведенным формулам по гистограмме отклонений напряжения выполняется проверка соответствия отклонений напряжения в ::ети нормативам ГОСТ 13109-67 и осуществляется расчет стоимости израсходованной потребителем электроэнергии

(Wg+0,75WH4) ,

где Cj - стоимость 1 кВт-ч электроэнергии.

Использование предлагаемого устройства позволяет выполнять контроль отклонений напряжения в сети.предприятия по ГОСТ, производить расчёт за электроэнергию согласно существуквдему положению, выбирать наиболее эффективный способ регулирования

0 напряжения в системе электроснабжения предприятия.

Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с известныьш являются более простая схема, бо5 лее высокая надежность, меньшие размеры, вес (6 кг вместо 14 кг у прототипа) .

2 1

11

и

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий группу счетчиков импульсов, счетчик электроэнергии, токовый вход и вход напряжения которого являются соответствующими входами анализатора, блок определения гистограммы отклонений напряжения, включающий в себя генератор импульсов и п каналов по числу уровней анализа, при этом каждый канал содержит пороговый элемент, элемент НЕ, элемент И и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И своего канала/ управляющие входы элементов И всех каналов объединены и подключены к выходу генератора импульсов, первый информационный вход элемента И i-го канала, кроме первого, (где , 2, ...,п) соединен с выходом элемента НЕ {i-l)-ro канала, второй информационный вход элемента И в каждом канале объединен с входом элемента НЕ своего канала и подключен к выходу порогового элемента своего канала, входы пороговых элементов всех каналов объединены, отличающийс я тем, что, с целью упрсяцения, в него введены группа из П элементов И и.преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом напряжения анализатора, а выход соединен с объединенными (Л входами пороговых элементов блока определения гистограммы отклонения напряжения, выход счетчика электроэнергии соединен с управляющими входами п элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков импульсов группы, а первый и второй информационные входы каждого -го элемента И груп пы соединены соответственно с выхоСАЭ дом элемента НЕ (ч-1)-го канала и выходом порогового элемента i -го ч канала блока определения гистогрг1м мы отклонения напряжений.