Многофазный измеритель мощности Советский патент 1987 года по МПК G01R21/06 

fO

f5

Изобретение относится к электро- измеритепьной технике и может быть использовано для измерения активной и реактивной мощности основного потока в многофазных сетях переменного тока.

Цель изобретения - повышение точности измерения мощности основного потока электроэнергии путем устранения влияния на результат измерений мощности искажения, появляющейся при паразитной угловой модуляции.

На чертеже изображена структурная схема многофазного измерителя мощности.

Многофазный измеритель мощности содержит коммутаторы 1 и 2 тока и напряжения, блок 3 анализаторов спектра, блок 4 преобразования мощности, распределитель 5, генератор 6 импуль- сов, полосовой фильтр 7, первый 8 и второй 9 формирователи импульсов, генератор 10 синусоидального сигнала, фазовый детектор 11, фильтр 12 сверхнизких частот, причем входы коммутаторов 1 и 2 тока и напряжения подключены к контролируемой сети, а выходы через блок 3 анализаторов спектра соединены со входами блока 4 преобразования мощности, выходы которого являются выходами многофазного измерителя мощности, выходы распределителя 5 соединены со входами управления коммутаторов 1 и 2 тока и напряжения, а вход - с выходом генератора 6 импульсов, вход которого через фильтр 12 сверхнизких частот соединен с выходом фазового делителя детектора 11, вход полосового

N +otj,- (Е -|- + Insin nut + в; + (Е - i) 2

1)

-f - n } ,

где

е

U)

N

Vn/In

VH/

Uo/i

номер фазы;

основная частота трехфазно сети;

номер гармонической состав ляющей напряжения/тока; номер последней различимой гармоники-,

амплитуда составляющей пря мой последовательности фаз напряжений/токов.п-й гармо ники;

амплитуда составляющей обратной последовательности фаз напряжений/токов п-й гармоники

амплитуда составляющей нулевой последовательности фаз напряжений/токов;

25 otfj 6, - начальные фазы составляющи соответственно прямой и об ратной последовательностей фаз напряжений п-й гармони ки I фазы;

W иц ,- фазовые сдвиги между напря ниями и токами в составляющих прямой и обратной последовательностей п-й гармоники.

Сигналы, управляющие коммутаторами 1 и 2 тока и напряжения объединены в виде группы по три сигнала в каждой, причем каждый из сигналов в группе смещен относительно двух

30

35

вой на 90°. Это можно записать в виде

1

й- i (-.)

К + 1

2/Г

cos(3k - 2)(Q-bu))t- (1-1)--

3k-2

2

фильтра 7 подключен к одному из выхо-40 ДРУ™ на 1120°, а вторая группа дов коммутатора 2 напряжений, а вы- сигналов задержана относительно пер- ход - ко входу первого формирователя 8 импульсов, выход генератора 10 синусоидального сигнала подключен с управляющим входом блока 3 анализато- 45 ров спектра и со входом второго фор- суммарного 9 импульсов, входы фазового детектора 11 подключены к выходам первого 8 и второго 9 формирователей импульсов.

Многофазный измеритель мощности работает следующим образом.

Сетевые напряжения и токи можно представить совокупностью симметричных составляющих по всем гармоникам:

N U Uo-i-Zl v, (.1 - 1)

vrsin nu1: в; - (1 - 1)(1) 50

cos (3k-1) (Sl+u))t (1-1)--

3k-1

-3-

1/Т

1- Z (-1) .21

55 rsin(3k-2)(Q-mj)t-(I-1)|-

3k-2

2A

s in (3k-1) (ft-bu)) t- (I-1)-

3k-1

.(2)

13073642

N +otj,- (Е -|- + Insin nut + в; + (Е - i) 2

1)

-f - n } ,

5

где

е

U)

N

Vn/In

VH/

Uo/i

номер фазы;

основная частота трехфазной сети;

номер гармонической составляющей напряжения/тока; номер последней различимой гармоники-,

амплитуда составляющей прямой последовательности фаз напряжений/токов.п-й гармоники;

амплитуда составляющей обратной последовательности фаз напряжений/токов п-й гармоники

амплитуда составляющей нулевой последовательности фаз напряжений/токов;

5 otfj 6, - начальные фазы составляющих соответственно прямой и обратной последовательностей фаз напряжений п-й гармоники I фазы;

W иц ,- фазовые сдвиги между напряжениями и токами в составляющих прямой и обратной последовательностей п-й гармоники.

Сигналы, управляющие коммутаторами 1 и 2 тока и напряжения объединены в виде группы по три сигнала в каждой, причем каждый из сигналов в группе смещен относительно двух

0

5

вой на 90°. Это можно записать в виде

ДРУ™ на 1120°, а вторая группа сигналов задержана относительно пер-

1

й- i (-.)

К + 1

2/Г

cos(3k - 2)(Q-bu))t- (1-1)--

на 1120°, а вторая группа алов задержана относительно пе

3k-2

2

40 ДРУ™ на 1120°, а вторая группа сигналов задержана относительно пер- 45

50

cos (3k-1) (Sl+u))t (1-1)--

3k-1

-3-

1/Т

1- Z (-1) .21

rsin(3k-2)(Q-mj)t-(I-1)|-

3k-2

2A

1) (ft-bu)) t- (I-1)-

3k-1

.(2)

где ш - основная частота сети;

S2 - частота синусоидального сигнала генератора 10 синусоидального сигнала.

Входные токи и напряжения, пройдя через коммутаторы 1 и 2, тока и напряжения на выходе имеют вид

ЯУ - V,sin( -d ,};

oV

--- V,cos(S2t -oi,)-,

/r(3)

I.sinGZt );

i)/T

I.cosGZt -V).

В блоке 3 анализаторов спектра они переносятся по спектру вниз на величину Я . Для этого подается синусоидальное напряжение от генератора 10 синусоидального сигнала

и. (t) Usin(flt + Q),

где и - амплитуда, а Q - начальная фаза гармонического колебания, а затем выделяются квазипостоянные составляющие колебаний (3),

Vc V cosCoC );

Vg- V,sin(o6; + б )-,, .

1с (otj + в +if,)-, -

isr iisinCci; + е +4 ).

Из вьщеленных сигналов (5) с помощью известных преобразований можно получить значения активной и реактивной мощности

Р VcIc- VjIs V,,-, (g) Q V Is-Vglc V-,I,sinc/.

тектор, фильтр сверхнизких частот и

Распределитель 5, генератор 6 им- 45 генератор синусоидального сигнала, пульсов, полосовой фильтр 7, первый 8 выход которого соединен с управляю- и второй 9 формирователи импульсов, фазовый детектор, 11 и фильтр 12 сверхнизких частот служат для формии

.&

рования управляющих сигналов а а| в соответствии с (2). Для этого из суммарного сигнала вьиеляется спектральная составляющая с частотой Я полосовым фильтром 7, первый формищим входом блока анализаторов спектра и с входом второго формировател импульсов, входы фазового детектора 50 соединены с выходами первого и второго формирователей импульсов, а вы ход через фильтр сверхнизких частот соединен с входом управления генера тора импульсов.

гя 5

13073644

рователь 8 импульсов преобразует ее в прямоугольные импульсы, второй формирователь 9 импульсов вырабатывает аналогичные импульсы из синусоидального колебания генератора 10 синусоидального сигнала. Фазовый детектор 11 при наличии расхождения частот вы- рабатьтает последовательность импульсов, постоянная составляющая которых

пропорциональна частоте расхояадения. Этот сигнал служит управляющим для генератора 6 импульсов. Предварительно фильтром 12 сверхнизких частот он преобразуется в квазипостоянное на-

пряжение с полосой частот ниже

0,0t Гц. Генератор 6 импульсов имеет частоту в 12 раз выше частоты коммутации

20ш 12(Я +ш) .

Формула изобретения

Многофазный измеритель мощности,

2-5 содержащий коммутаторы тока и напряжений, входы которых подключены к контролируемой сети, а выходы - через блок анализаторов спектра соединены с входами блока преобразования

30 мощности, выходы которого явлкются выходами многофазного измерителя мощности, распределитель, выходы которого соединены с входами управления коммутаторов тока и напряжений, а вход 35 с выходом генератора импульсов, формирователь импульсов, вход которого через полосовой фильтр подключен к одному - из выходов коммутатора напряжений, отличающийся тем,

40 что, с целью повышения точности измерения мощности основного потока электроэнергии, в него введен второй . формирователь импульсов, фазовый де45 генератор синусоидального сигнала, выход которого соединен с управляю-

щим входом блока анализаторов спектра и с входом второго формирователя импульсов, входы фазового детектора 50 соединены с выходами первого и второго формирователей импульсов, а выход через фильтр сверхнизких частот соединен с входом управления генератора импульсов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано для измерения активной и реактивной мощности основного пото4 ,al. °sa3. a °falЛ- °lal°l Ocol- al Sal елеР . 4. ОСТИ ктроь ной потока в многофазных сетях переменного . тока. Цепь изобретения - повышение точности измерения. Для достижения данной цели в устройство введены формирователь 9 импульсов, фазовый детектор 11, фильтр 12 сверхнизких частот и генератор 10 синусоидального сигнала. Устройство также содержит коммутаторы 1, 2 тока и напряжения, блок 3 анализаторов спектра, блок 4 преобразования мощности, распределитель 5, генератор 6 импульсов, полосовой фильтр 7, формирователь 8 импульсов. Введение данных элементов позволяет устранить влияние на результат измерений мощности искажения, появляющейся на паразитной угловой модуляции. 1 ил. i i i lAl (Л CO о OO O5 TTl t/ u u