Устройство для измерения избыточной мощности энергопотребителя Советский патент 1984 года по МПК G01R21/00 

1 Изобретение относится к области информационно-измерительной техники и может быть использовано для автоматизации контроля электропотребления промьшшенного предприятия в части максимума нагрузки энер ,госистемы. Известно устройство для диспетчерского контроля нагрузки предприятия, содержащее блок приема информации, счетчик-определитель, задатчик максимума, задатчик числа, блок управления, датчик временных интервалов, датчик коэффициентов, пересчетную схему, генератор импульсов, счетчик мощности, схему индикации, цифроаналоговый преобразователь и задатчик режима. Устройство позволяет измерить текущую величину потребляемой мощности и величину электроэнергии, потребленной от начала получасового интервала времени до текущего момента, и может быть использовано для определения избыточной мощности энергопотребителя Г Л Однако применение такого устройства требует большого количества ручных расчетов, что снижает эффективность его использования. Кроме того, устройство сложно и, как след ствие, малонадежно. Известно также устройство регулирования нагрузки, выполняющее, по существу, функцию устройства для измерения избыточной мощности энергопотребителя и содержащее три лини задержки, дифференциальньй интегратор, выполненный в виде реверсивного счетчика, и пять сумматоров,такж выполненных в виде реверсивных счет чиков, причем первая входная шина подключена к первому входу первого сумматора и через первую линию задержки - к второму входу первого сумматора, первому входу второго сумматора и входу второй линии задержки, выход которой соединен с входом третьей линии задержки .и первым входом третьего сумматора, второй вход которого подключен к второму входу второго сумматора и выходу третьей линии задержки, а выход - к первому входу четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с первым входом пятого сумматора, второй вход которого 652 подключен к выходу второго сумматора, а выход - к первому входу дифференциального интегратора, второй и третий входы которого подключены соответственно к второй и третьей входным шинам, а выход - к выходной шине, На первую входную шину известного устройства поступает импульсный сигнал от счетчиков электроэнергии, частота которого пропорциональна текущей потребляемой мощности, на вторую входную шину - импульсный сигнал, частота которого пропорциональна заявленной мощности энергопотребителя, на третью входную шину импульсы сброса дифференциального интегратора с. постоянной частотой. С выходной шины устройства поступает код, пропорциональный величине, на которую должна быть уменьшена мощность энергопотребителя для непревьшения заявленного лимита энергопотребления на получасовом интервале, т.е. избыточной мощности энергопотребителя 2. Однако известное устройство малонадежно, поскольку включает в себя три малонадежных узла - линии задержки с общим временем задержки не менее получаса. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения . избыточной мощности энергопотребителя, содержащее дифференциальный интегратор и два сумматора, причем первый вход первого сумматора подключен к первой входной шине, выход первого сумматора - к первому входу второго сумматора, первый и второй входы дифференциального интегратора подключены соответственно к второй и третьей входным шинам, введены генератор линейно изменяющегося напряжения и делительньй блок, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, вход делителя с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, а вход делимого - с выходом дифференциального интегратора, первый и третий входы которого соединены соответственно с вторым и первым входами первого сумматора, а второй вход с входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения.

31

Кроме того, выход дифференциального интегратора подключен к входу делимого делительного блока через дополнительно введенный третий сумматор, другой вход которого подключен к второй входной шине.

На чертеже фиг, 1 представлена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - график текущей потребляемой мощности энергопотребителя.

Устройство содержит дифференциальный интегратор 1, делительный блок 2, генератор 3 линейно изменяющегося напряжения, первьш 4, вто рой 5 и третий 6 сумматоры. Первьй вход первого сумматора 4 подключен к первой входной шине 7, а второй вход - к второй входной шине 8 и первому входу дифференциального интегратора 1, второй вход которого соединен с входом запуска генератор 3 и третьей входной шиной 9, третий вход - с первой входной шиной 7, а выход через третий сумматор 6 - с входом делимого делительного блока 2, вход делителя которого соединен с выходом генератора 3. Входы вто;рого сумматора 5 подключены соответственно к выходам первого сумматора 4 и делительного блока 2, а другой вход третьего сумматора 6 соединен с второй входной шиной 8. Выход второго сумматора 5 является выходом устройства.

Дифференциальный интегратор 1 выполнен в виде реверсивного счетчика, причем его первый вход в этом случае, является многоразрядным и содержит регрессивный счетный вход и разрядные кодовые входы счетчика. Регрессивный счётный вход дифференциального интегратора 1 подключен к выходу генератора 10 импульсов, с частотой, пропорциональной заявленной мощности энергопотребителя, а разрядные кодовые входы - к выходу блока 11 задания максимума нагрузки, выходной код которого также пропорционален заявленной мощности. Генератор 10 и блок 11 входят в состав задатчика 12 заявленной мощности, являющегося внешним по отнош нию к предложенному устройству узлом.

Второй вход дифференциального интегратора 1 соединен с входом управления предустановкой реверсивно49654го счетчика, третий вход - с прогрессивным счетным входом, а выход с кодовым выходом реверсивного счетчика.

5 Делительный .блок 2 содержит усилитель 13 постоянного тока, в цепи обратной связи которого включен умножающий цифроаналоговый преобразователь 14, кодовый вход которого

0 подключен к входу делителя делительного блока 2, вход делимого и выход которого соединены соответственно с входом и выходом усилителя 13.

5 Генератор 3 содержит генератор 15 опорной частоты, блок 16 задания длительности измерительного интервала времени и декрементный счетчик 17, вход управления предустанов0 кой которого соединен с входом запуска генератора 3, разрядные кодовые входы - с выходом блока 16, счетный вход - с выходом генератора 15, а кодовый выход - с выходом ге5 нератора 3.

Первый 4 и второй 5 сумматоры выполнены в виде сумматоров напряжения.

Третий сумматор 6 содержит пре0 образователь 18 кода в ток и резистор 19, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами третьего сумматора 6, а выходы - с выходом сущ1атора 6.

Кроме того, при описанном конструктивном выполнении узлов устройства первый вход первого сумматора 4 подключен к первой входной шине 7 через преобразователь 20

частоты в напряжение, а вторые

входы сумматоров 4 и 6 подключены к выходу блока 11 через преобразователь 21 кода в напряжение.

Устройство работает следуюпщм

образом.

45

Сигнал с частотой, пропорциональной текущей мощности Р энергопотребителя, поступает с внешнего пре-, образователя 22 мощности в частоту

на первую входную шину 7 устройства и далее - на прогрессивный вход дифференциального ийГегратрра 1 и через преобразователь 20 - на первый вход первого сумматора 4.

В момент времени, соответствующий началу астрономического получасового интервала времени, на входную шину 9 поступает импульс, по $ 1 которому в дифференциальный интегратор 1 и декрементный счетчик 17 осуществляется запись кода предуста новки с выходов блоков 11 и 16 соответственно. Выходной код дифференциального интегратора внутри этого получасово го интервала времени описывается вьфажением .N, ( (Р - P,)dt), (1) где К. - коэффициент пропорциональности;W) - лимит расхода электроэнергии энергопотребителем за получасовой интервал време ни; С - текущий момент времени от начала получасового интервала времени; Р - текущая мощность энергопотребителя;Рдд- заявленная мощность энергопотребителя. Выходной код счетчика 17 описывается выражением N К(Т -О, где К - коэффициент пропорциональности;,5ч- длительность измерительного интервала времени. Легко заметить, что величины W и Р связаны равенством WH .Т-РЯ и поэтому аппаратно при соответству ющем подборе коэффициентов пропорци ональности могут быть представлены единой величиной. Выходной ток третьего сумматора 6 равен 1 K,,,, где К,К - коэффициенты пропорциональности;Ujj, - вьпсодное напряжение пре образователя 21. При соответствующем подборе К, и с учетом (1) получаем ,K,,C3(W,tj(p-P)dl i 3vVM t,k3j(P-P,,dt. 6 Из формулы (3) видно, что величина Vff , введенная в качестве предустановки дифференциального интегратора 1 , и величина W/ц, учтенная с помощью третьего сумматора 6, взаимно сокращаются. Отсюда следует вывод о необходимости введения предустановки интегратора 1 и третьего сумматора 6. Однако введение этого узла и этой связи позволяет получить на выходе дифференциального интегратора 1 код постоянного знака (положительный), что в свою очередь позволяет применить в качестве преобразователя 18 однополярный преобразователь, который гораздо дешевле и надежнее двуполярного. В делительном блоке 2 выходной ток третьего сумматора 6 делится на вьгходной код декрементного счетчика 17 и, следовательно, выходное напряжение делительного блока 2 описывается вьфажением N5К Тгде Кг - коэффициент пропорциональ кости. Напряжение на выходе второго сумматора 5 равно Убедиться в тождественности полученной величины избыточной мощности энергопотребителя проще всего граически путем (фиг.2). Здесь привеен пример превышения заявленной ощности Рдд в интервале времени от до текущего момента . Величина аштрихованной зоны, равная О,/);, К j оответствует перерасходованной нергопотребителем энергии и равна оответствующей зоне в правой части рафика, т.е. энергии, которую потебитель должен сэкономить относиельно, нормального режима, т.е. 7 Р P.., для непревышения заявлен / ного лимита энергопотребления на получасовом интервале Т. Поскольку нижняя граница правой заштрихованной зоны соответствует максимальному значению мощности, потребление которой не приведет к превьппению заявленного лимита энер гопотребления, то разность между этой мощностью и текущей потребляе мой мощностью равна соста ляет избыточную мощность энергопотребителя, т.е. мощность,на которую необходимо снизить (при U5 или можно повысить (при и 0) тек щую мощность энергопотребителя. Чтобы избежать частых отключений и включений энергрприемников, целесообразно производить отключение мощности Рут, нагрузки в случа е ее нарастания в момент приближения к значению РС,ТК отк суммарная мощность нагрузки группы электроприемников, которые могут быть отключены без суй ественного ущерба для предприятия и нарушения его техпроцесса. Группа отключаемы электроприемников с суммарной мощностью может быть разбита на несколько подгрупп с потребляемой мощностью каждой iPoTK i которые отключаются и подключаются отдельно. Это, с одной стороны, повышает точность регулирования режима энергопотребления, а, с другой стороны, приводит к увеличению числа отключений и включений нагрузки. Оптимальное соотношение между значениями Л Р, и числом коммутаций нагрузки N в течение интервала усреднения Т может быть установлено после техникоэкономического сравнения вариантов. Таким образом, предлагаемое устройство может использоваться в качестве советчика диспетчера для обеспечения оптимального режима энергопотребления предприятия. Предлагаемое устройство обладает по сравнению с известными техническими решениями высокой надежностью, так как может быть построено на 10:15 стандартных ИС малой и средней степени интеграции и не содержит малонадежных электромеханических узлов.

«,

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗБЫТОЧНОЙ МОЩНОСТИ ЭНЕРГОПОТРЕБИТЕЛЯ, содержащее дифференциальный интегратор и два сумматора, причем первый вход первого сумматора подключен к первой входной шине, вькод первого сумматора - к .первому входу второго сумматора, первый и второй входы дифференциального интеграто pa подключены соответственно к второй и третьей входньм шинам, отличающееся тем, что, с целью повышения его надежности, в него введены генератор линейно изменяющегося напряжения и делительный блок, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, вход делителя - с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, a вход делимого - с выходом дифференциального интегратора, первый и третий входы которого соединены соответственно с вторым и первым входами первого сумматора, a второй вход - с входом запуска генератора линейно изменяющегося напряжения. 2. Устройство по п; 1, от(Л личающееся тем, что выход дифференциального интегратора подключен к входу делимого делительного блока через дополнительно введенный третий сумматор, другой вход которого подключен к второй входной шине. iu ;о 9д сл