Многофазный счетчик электроэнергии Советский патент 1985 года по МПК G01R11/00 

тора соединены с выходами пятого и седьмого перемножителей, а выход с входом первого преобразователя напряжения в частоту, входы шестого сумматора соединены с выходами шестого и восьмого перемножителей, а выход через второй преобразователь напряжения в частоту - с входом второго счетчика.

МНОГОФАЗНЫЙ СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащий К (где К число фаз) коммутаторов тока, К коммутаторов напряжения, входами соединенных с соответствующими шинами фазных сигналов и входами соответствующих коммутаторов тока, а управляющие входы коммутаторов напряжения соединены с управляющими входами соответствующих коммутаторов тока и подключены к соответствующим выходам распределителя, вход которого соединен с выходом генератора, выходы коммутаторов напряжения соединены с входами первого сумматора, выходы коммутаторов тока соединены с входами второго сумматора, выход первого сумматора соединен с первым входом первого перемножителя, .первый преобразователь напряжения в частоту, выходом соединенный с входом первого счетчика,отличающийся тем, что, с целью повышения точности учета потребляемой электроэнергии, в него введены К дополнительных коммутаторов напряжения, К дополнительных коммутаторов тока, четыре сумматора, два полосовых фильтра и четыре фильтра сверхнизких частот, семь S ):шАй i3.:::.-:;j3 БЯКЛИОТЬМА перемножителей, второй преобразователь напряжения в частоту и второй счетчик , причем входы К дополнительных коммутаторов напряжения соединены с соответствующими шинами фазных сигналов и с выходами соответствующих коммутаторов тока, а управляющие входы соединены с управляющими входами соответствующих коммутаторов тока и с соответствующими выходами распределителя, выходы дополнительных коммутаторов напряжения соединены с входами третьего сумматора, выходы дополнительных коммутаторов тока соединены с входами четвертого сумматора, выходы второго, третьего и четS вертого сумматоров соединены соответ(Л ственно с первыми входами второго, третьего и четвертого перемножителей, вторые входы которых соединены с вторым входом первого перемножителя и через последовательно соединенные первый полосовой фильтр, формирователь импульсов и второй полосовой фильтр - с выходом первого сумматосо ел to ел ра, выходы первого - четвертого перемножителей соединены соответственно с входами первого - четвертого фильтров сверхнизких частот, выход первого из указанных фильтров соединен с первыми входами пятого и шестого перемнот ителей, выход третьего фильтра сверхнизких частот соединен с первыми входами седьмого и восьмого перемножителей, выход второго фильтра сверхнизких частот соединен с вторыми входами шестого и седьмого пе:ремножителей, выход четвертого фильтра сверхнизких частот соединен с вторыми входами пятого и восьмого перемножителей, входы пятого сумма-

1

Изобретение относится к электроизмерениям и предназначено для исследования в многофазных электрических сетях.

Цель изобретения - повышение точности учетапотребляемой энергии путем измерения той части энергии, которая переносится основной гармоникой прямой последовательности фаз сети при подавлении амплитудных и фазовых модуляциях напряжений и токов, вызванных резкопеременными нагрузками сети.

На чертеже представлена блоксхема предлагаемого многофазного счетчика электроэнергии.

Устройство содержит К (где К число фаз) коммутаторов 1 тока, К коммутаторов 2 напряжения, входами соединенных с соответствующими шинами 3 фазных сигналов, управляющие входы которых соединены с управляющими входами тех коммутаторов тока, которые соединены по входу с шинами 4 тех же фазных С1 гналов и с соответствующими выходами распределителя 5, вход которого подключен к выходу генератора 6. Выходы коммутаторов 2 соединены с входами сумматора 7. Выходы коммутаторов 1 тока соединены с входами сумматора 8. Выход сумма тора 7 соединен с входом перемножителя 9. Входы К дополнительных коммутаторов 10 напряжения соединен с шинами 3 фазных сигналов, а управляющие входы соединены с управляющими входами тех дополнительных коммутатрров II тока, которые соединены по входу с щинами 4 тех же. фазных сигналов и с соответствующими выходами распределителя 5. Выходы коммутаторов 10 соединены с входами сумматора 12. Выходы коммутаторов 11 соединены с входами сумматора 13. Выходы сумматоров 8,12,13 соединены с первыми входами перемножителей 14 - 16 соответственно, вторые входы которых

соединены с вторым входом перемножителя 9 и через последовательно- соединенные полосовой фильтр 17, формирователь 18 импульсов и полосовой фильтр 19 - с выходом сумматора 7, а.выходы перемножителей 9,14,15,16 соединены соответственно с входами фильтров 20 - 23 сверхнизких частот Вьгход фильтра 20 соединен с первыми входами перемножителей 24 и 25. Выход фильтра 22 соединен с входами перемножителей 26 и 27. Выход фильтра 21 соединен с вторыми выходами перемножителей 25 и 26. Выход фильтра 23 соединен с вторыми входами перемножителей 24 и 27. Входы сумматора 28 соединены с выходами перемножитёлей 24 и 26, а выход соединен через преобразователь 29 напряжения в частоту с входом .счетчика 30. Входы сумматора 31 соединены с выходамиперемножителей 25и 27, а выход через преобразователь 32напряжения в частоту - с входом счетчика 33.

Рассматривают работу устройства в трехфазной .сети, предполагая, что напряжения и токи несинусоидальны и несимметричны N

.()) Uo,

Г )Ь

N

U, |f/,.(.f).U,sin((c.i..J.fJb

S .

(K«t.,n(Kwt.o(v;.S,.,V,

i (Ku, .f,)I,S.n(K.l l 4.)V i,.|.,.f..,.,4c.i.f .K;J о 1 и«Л.с «,4. с.«ЬЧ фазные напряженияи токисети основная частота напряжения (тока) сети; номер гармонической составляющей сети; номер последней различимой гармоники сети; амплитуда напряжения К-й гармоники в составляющих прямой последовательности фаз; амплитуда напряжения К-и гармоники в составляющих обратной последовательности фаз; напряжение нулевой последовательности фаз; амплитуда тока К-й гармоник в составляющих прямой после довательности фаз; амплитуда тока К-й гармоник в составляющих обратной последовательности фаз; ток нулевой последовательно сти фаз; начальный угол напряжения К-и гармоники в составляющей прямой последовательности фазы о; М - угловой сдвиг напряжения К-й гармоники в составляющей обратной последовательности фазы а относительно напряжений К-й гармоники в составляющей прямой последо вательности фазы «; угловой сдвиг между током И напряжением К-й гармоники в составляют 1Х прямой после довательности фаз; угловой сдвиг между током и напряжением К-и гармоники в составляющих обратной после довательности фаз. Задача состоит в выделении сигна лов, пропорциональных активной и ре активной мощности, переносимой первой гармоникой в составляюгдах после довательности фаз, с последуняц ин тегрированием по времени 7 u J 60b« lVlS 1 Т t где Эц, - реактивная энергия и мощность основного потока; Эр РОСН активная энергия и мощность основного потока. С первой группы вьпсодов распределителя 5 на управляющие входы коммутаторов 1 и 2 приходят три серии прямоугольных импульсов частоты SI , которые образуют симметричную систему прямой последовательности фаз со . . v-.(. 1 ; |7rr t i-lSi f Коммутаторами 1 и 2 и сумматорами 7 и 8 осуществляется трехфазная модуляция сигналов (I) сигналами (3) с целью получить однофазный сигнал, в котором нижние боковые составляющие частоты SI пропорциональны гармоникам составляющих прямой последовательности фаз сети, а верхние боковые - гармоникам доставляющих обратной последовательности фаз Обf . ,,..y (cos((2j.t)Sl-Ku))t.((2HSl . V,4%-.c-|;- ri - {i;co|()t..((2j.)t Mt.c/. В богатом спектре сигналов (4) есть интересующие нас составляющие, а именно на частоте Л - u(j l; ): М cos (R-u)), (Sl-w),.

Если частоту 51 выбрать больше N(,, то составляющие (5) из сигналов (4) можио выделить, умножая (4) на гармонический сигнал .частоты Я-и и выделяя затем постоянную составляющую произведения. Чтобы оформить указанный гармонический сигнал, полосовой фильтр 19 из сигнала (4) вьщеляет колебания с частотойЯ-ц;, из которых затем формируются прямоугольные импульсы стабильной амплитуды (Формирователь 18) и той же частоты 5 -w , первая гармоника которых пропускается полосовым фильтром 17 на вторые входы перемножителей 9, 14, 15, 16

a2o-sin(Si-u))i + /i (4)

где Я - угол, обусловленный фильтрацией.

Сигнал (6) стабилен по амплитуде потому что получается как первая гармоника прямоугольных импульсов стабильной амплитуды.В качестве за- датчика частоты сети w взято фазное напряжение, которое по сравнени с током менее изменчиво по амплитуде и частоте. Кроме того, последовательно соединенные полосовой фильтр 19 и формирователь 18 в значительной степени устраняют влияние паразитной амплитудной модуляции напряжения на сигнал (6). После умножения сигналов (4) и (6) перемножителями 9 и i 4 с последующим выделением постоянных .составляющих на выходах фильтров 20 и 21 получают

(),

С7)

.U2,r,sin(,).

Сигналы (7) представляют из себя как быпроекции векторов и t на одну ось. Этого недостаточно для формирования выражений (2). Поэтому на второй группе выходов, распределителя 5 формируются еще три серии сигналов прямо угольной формулы частоты SS для управления коммутаторами второй группы Юн 11. Эти сигналы также образуют симметричную систему прямой nor следовательности фаз, но сдвинутую на четверть периода относительно системь (S)

00

(2H)

V| lj:T-R H i-f ;

. (2ri). (8)

После пофазного умножения сигналов (1) и (8) коммутаторами 10 и II и последзтощего суммирования произведений сигналы на выходах сумматоров I2 и 13 имеют вид

,

15 ,U

-V,sfn((2/.l)Sl-Ku))t-oi3 U sfn((2j4p+ KwH+o/ J+V))(9)

oe N

x{-r,sm((2jH)Sl-f(u).J,sin ((2r)Sl.Ku).Далее на перемножителях 15 и 16 происходит умножение сигналов (6) и (9), и из произведений фильтрами 22 и 23 вьщеляются постоянные составляющие

U,,V,cos(oi./3)i .

(10) tJ23-l4 4)Теперь имеются четыре сигнала (7) и (10), которые несут исчерпывающую информацию о реактивной и активной мощности основного потока. После умножения сигналов (7 ) и (10 ) на перемножителях 24 и 26 и вычитания произведений на сумматоре 28 получается сигнал, пропорциональный реактивной мощности основного потока

2в 29 ) ()-Sin (o /5jco3(, ).

VJ,Sin4,-Q,eH

Ы)

Умножение этих же сигналов (7) и (10) на перемножителях 25 и 27 и сложение произведений на сумматоре