Устройство для измерения потерь электроэнергии Советский патент 1985 года по МПК G01R11/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применено для определения потерь электроэнергии в целях с несинусоидальной формой тока. Известно устройство для измерени потерь электроэнергии, представляющее собой счетчик потерь, созданный на базе трехфазного двухэлементного индукционного счетчика, у которого обмотка напряжения одного элемента переделана в токовую и подключается параллельно токовой обмотке этого элемента, включенного во вторичную цепь трансформатора тока, а обмотка напряжения другого элемента подключается к источнику переменного напряжения, причем токовая обмотка эт го элемента удалена Cljl« Поскольку указанное устройство . относится к приборам индукционной системы, нормальная работа которых обеспечивается при частоте, равной 50 Гц, и у которых с увеличением частоты вращающий момент уменьшаетс и становится равным нулю при частоте, кратной двадцатой гармонике ивьше; при несинусоидальном токе в л нии счетчик потерь неправильно учитывает высшие гармонические составляющие тока. Наиболее близким к изобретению является счетчик потерь электроэнер гии, содержащий последовательно сое диненные вход устройства, преобразо ватель тока в напряжение, множитель ный блок (квадратор), преобразователь с частотным выходом, вычислительный блок и счетчик импульсов. Вычислительный блок состоит из зада чика сопротивления цепи, подключенного к управляющему входу схемы .вычисления, образующей вход и выход э го блока . Однако известный сггетчик характе ризуется недостаточно высокой точностью измерения потерь электроэнер гии от высших гармоник тока в элект рических цепях, так как при измерении им не учитывается эффект измене ния активного сопротивления элемент системы электроснабжения с частотой гармоники. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения за счет повьш1ения точности измерений потерь электроэнергии от высших гармоник тока в и следуемой цепи. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения потерь электроэнергии, содержащем последовательно соединенные преобразователь тока в напряжение, преобразователь напряжения в частоту с квадратичным выходом и счетчик импульсов, выход преобразователя тока в напряжение подключен к входу преобразователя напряжения в частоту через дополнительно введенный амплитудный корректор с амплитудно-частотной характеристикой вида и Пбь, и„д, , где Uf, п ex напряжение п-и гармоники сигнала соответственно на выходе .и на входе корректора; п - номер гармоники тока исследуемой цепи. Кроме того, к выходу преобразователя тока в напряжение подключены последовательно соединенные дополнительный амплитудный корректор, дополнительный преобразователь напряжения в частоту с квадратичным выходом, дополнительный счетчик импульсов и сумматор, другой выход которого подключен к выходу основного счетчика импульсов, причем амлитудно-частотная характеристика дополнительного амлитудного корректора имеет внч п 6Х / гДе Unsbix и Up g - напряжение п-й гармоники сигнала соответственно на выходе и на входе дополнительного корректора;п - номер гармоники тока исследуемой цепи. . . . На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство содержит последователь но соединенные входную шину 1, преобразователь тока 2 в напряжение основной амплитудный корректор 3, основной преобразователь 4 напряжения в частоту с квадратичным выходом и основной счетчик 5 импульсов. Устройство содержит также последовательно соединенные дополнительный амплитудный корректор 6, дополнительный преобразователь 7 напряжения в частоту с квадратичным выходом, дополнительный счетчик 8 импульсов и сумматор 9, другой вход которого счетчиподключен к выходу основного ка 5. Основной преобразователь 4 может быть выполнен в виде последовательно соединенных квадратора 10, преобразователя 11 напряжения в частоту с линейной передаточной характеристикой и вычислительного блока 12, управляющий вход которого соединен с выходом задатчика 13 сопротивления Дополнительный преобразователь 7 может быть выполнен аналогично. При необходимости измерения потер электроэнергии только от высших гармоник тока выход преобразователя 2 может быть подключен к входам корректоров 3 и 6 через дополнительно введенный фильтр 14 верхних частот. Устройство работает следующим образом. Сигнал полного тока цепи, в которой измеряются потери электроэнергии подается на входную шину 1 и преобра зуется в напряжение преобразователем 2. С выхода преобразователя 2 на пряжение поступает на входы амплитуд ных корректоров 3 и 6, имеющих ампли тудно-частотные характеристики, порциональные соответственно п и п (где п- номер гармоники тока в измеряемой цепи). При этом амплитудный корректор 6 воздействует на поступающее на его вход напряжение и.преобразовывает его следующим образом. В соответствии со своей амплитудночастотной характеристикой амплитудный корректор 6 вносит затухание .(на частотах 1-й, 2-й и N-й гармо§а §1 ник); затухание, вносимое коррек6 на основной частоте. При этом, учитывая, что затухание а компенсируется усилительным трактом устройства, происходит усиле ние высших гармоник напряжения соотN (раз). ветственно, с К ,,.2; 3; Преобразованное таким образом .напряжение, пропорциональное току высших гармоник сети и равное -2+i 3+...+ i п В-(: 23 n / 6 где KS - коэффициент пропорциональности;1 0 i ---,IN - мгновенные значения токов высших гармоник в измеряемой цепи, с выхода амплитудного корректора 6 подается на вход преобразователя 7, на выходе которого получают импульсный сигнал с частотой, среднее значение которой пропорционально квадрату действующего значения токов гармоник, увеличенных в п . .м (среднее значение составляющих удвоенных частот каждой гармоники и комбинационных частот, полученных в результате перемножения, равно нулю). Коэффициент передачи К преобразователя 7 подбирается таким образом, чтобы частота f была пропорциональна мощности потерь. Вычислительный блок 12 преобразователя 4 и аналогичный ему узел преобразователя 7 представляют собой цифровые умножители частоты и каждый из них работает так, что на его выходе частота электрических импульсов пропорциональна частоте сигнала на выходе преобразователя 11 и сопротивлению цепи, устанавливаемому задатчиком 13. Задатчиком сопротивления преобразователя 7 устанавливается значение сопротивления, равное активному сопротивлению току основной частоты тех элементов системы электроснабжения, у которых активное сопротивление изменяется пропорционально п , когда приведенная высота проводника р 1. Следовательно, на выходе преобразователя 7 частота элeктpичecкиic импульсов пропорциональна , активное сопротивление току частоты 50 Гц. Счетчик 8 накапливает импульсы, поступающие с выхода преобразователя 7 и преобразует мощность в энергию потерь. Одновременно с рассмотренным процессом напряжение, поступающее с выхода преобразователя 2 на вход амплитудного корректора 3, преобразовывается за счет его амплитудно-частотной характеристики аналогично рассмотренному в амплитудном корректоре 6, но при этом усиление высших гармоник на выходе производится в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой затухания корректора Зп и равно VF; т/з,,.., N(pa3). Преобразованное таким образом напряжение, пропорциональное току высших гармоник сети и равное / i 1 i N i .

u,кДi,.,2.,з.....,;n

поступает с выхода амплитудного корректора 3 на вход преобразователя 4.

При этом на выходе преобразователя А получают электрические импульсы, частота которых пропорциональна действующему значению квадрата токов высших гармоник, увеличен1 N

ных в h (Vn) , и равному 1 х . .

( активное сопротивление току частоты 50 Гц).

Задатчиком 13 устанавливается значение сопротивления, равное активному сопротивлению току основной частоты тех элементов системы электроснабжения, у которых активное сопротивление изменяется пропорционально Y5i , когда приведенная высота проводника р 7 1 .

Счетчик 5 импульсов работает аналогично счетчику 8 и учитывает энергию потерь.

Информация от счетчиков 5 и 8 поступает на оба входа сумматора 9 где происходит суммирование и вьщача

полученного значения на регистрирующий прибор. Значение энергии, полученное на выходе сумматора 9, соответствует потерям энергии в измеряемой цепи.

Таким образом, изобретение позволяет повысисть точность измерения потерь электроэнергии от высших гармоник тока в измеряемой цепи системы электроснабжения за счет устранения

методической погрешности измерения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащее последовательно соединенные преобразователь тока в напряжение, преобразователь напряжения в частоту с квадратичным выходом и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения за счет повышения точности измерения потерь электроэнергии от высших гармоник тока висследуемой цепи, выход преобразователя тока в напряжение подключен к входу преобразователя напряжения в частоту через дополнительно введенный амплитудный корректор с амплитудно-частотной характеристикой следующего вида: Un6Mx-U,,/YH где и ПВЫх п,к напряжение п-и гармоники сигнала соответственно на выходе и на входе корректора; п- номер гармоники тока исследуемой цепи. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что к выходу преобразователя тока в напряжение подключены последовательно соединенные дополнительный амплитудный корректор, дополнительный преобразовао SS тель напряжения в частоту с квадратичным выходом, дополнительный счет(Л С чик импульсов и сумматор, другой вход которого подключен к выходу основного счетчика импульсов, причем амплитудно-частотная характеристика дополнительного амплитудного корректора имеет вид и .,.1 где Unsbix сл и Up в. о сд напряжение п-й гармоники сигнала соответственно на выходе и на входе ел дополнительного корректора; п номер гармоники тока исследуемой цепи.

L..