Способ измерения пассивного тока электроприемника и его составляющих Советский патент 1987 года по МПК G01R19/06 

10

20

Изобретение относится к электрозмерительной техш1ке и может исользоваться для определения энергеических .показателей отдельных электроприемников и всей разомкнутой раиальной сети электроснабжения, а акже для упра}зления компенсаторами скажений тока и напряжения сети.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет выделения из ассивного тока составляющей, которая определяет дополнительные потери электроэнергии в общей разомкнутой адиальной сети электроснабжения без азоповоротных трансформаторов при подключении к этой сети группы электроприемников.

Способ осуществляют следующим образом.

Пассивный ток электроприемника и его составлякщие определяют по разности полного тока электроприемника и его активной составляющей. При этом для определения активной .составляющей 25 тока умножают напряжение сети .на постоянный сигнал, значение которого регулируют до установления среднего значения произведения полученной разности на напряжение сети равным нулю. Полученный общий пассивный ток всех электроприемников в общей сети умножают на дополнительный постоянный сигнал, вычитают полученное произведение из пассивного тока электроприемника, полученную разность умножают на общий пассивньм ток, регулировкой дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равным нулю. Требуемую составляющую пассивного тока электроприемника определяют по полученному произведению общего пассивного тока всех электроприемников на дополнительный постоянный сигнал.

На фиг.1 и 2 приведены функциональные схемы осуществления способа соответственно для однофазной и трехфазной сетей; на фиг.3 и 4 - диаграм15

30

45

35

40

МЫ сигналов в схеме по фиг.1 для слу- gg лонного сигнала датчика, второй вход

чаев соответственно двух линейных и нелинейных электроприемников.

Обе схемы осутцествления способа имеют разомкнутую радиальную систему электроснабжения с одним источником 1 энергии в цепи ввода и группой электроприемников 2 в цепях отходящих линий. В цегп-1 ввода включены датчики общего тока 3 и напряжения 4 источника.

В каждой отходящей линии включено по одному датчику тока 5 и напряжения 6 электроприемника.

В качестве датчиков взаимно ортогональных составляющих использованы функционально однотипные датчики, которые отличаются по фазности,назначению и месту включения, поэтому они пронумерованы различными цифрами: однофазные на фиг.1 - 7-9 трехфазные на фиг.2 - 10-12, Каждый такой датчик имеет входы эталонного 13 и измеряемого 14 сигналов (однофазные или трехфазные) и вькоды синфазной 15 и квадратурной 16 составляющих (однофазные или трехфазные).

0

5

0

Датчик 7 или 10 один на всю систему, а число датчиков 8 и 9 или 11 и 12 соответствует числу контролируемых электроприемников. При этом входы 13 эталонных сигналов датчиков соответственно 7 и 8 или 10 и 11 подключены к вьрсодам соответствующих датчиков 4 или 6 напряжения, а входы 14 измеряемьрс сигналов - к выходам соответствующих датчиков 3 или 5 тока. Выход 16 квадратурной составляющей датчика 7 или 10 объединен с входами 13 эталонного сигнала всех датчиков 9 или 12 соответственно, а выход.16 квадратурной составляющей каждого датчика 8 или 11 попарно объединен с входом 14 измеряемого сигнала каждого датчика 9 и 12 соответственно. I

К выходам каждого датчика 9 и 12

подключе.н блок 17 и 18 измерений интегральных показателей соответственно. Каждьй из датчиков 7-12 взаимно ортогональных составляющих содержит внутри преобразовательные блоки 19 количеством по числу фаз. Каждый-из 5 блоков 19 состоит из двух элементов 20 и 21 умножения и одного элемента 22 алгебраического сложения.

Одни выходы элементов 20 и 21 умножения объединены с входом 13 эта5

0

элемента 20 умножения подключен к входу 23 коррекции блока 19, а выход - к выходу 15 синфазной составляющей датчика и к входу вычитания 55 элемента 22, вход сложения которого подключен к входу 14 измеряемого сигнала датчика, а выход - к выходу 16 квадратурной составляющей датчика и к второму входу элемента 21

ножения, выход которого является выходом 24 сигнала ошибки блока 19.

В каждом из датчиков 7-12 есть один интегрирующий усилитель 25, вы- ход которого подключен к входам 23 коррекции блоков 19, а вход - к выходу 24, сигнала ошибки в однофазных датчиках 8, 7 и 9 или к выходу элемента 26 сложения, к трем входам ко- торого подключены выходы 24 трех блоков 19, в трехфазных датчиках 10-12 (фиг.2).

Блоки 17 и 18 измерения интегральных показателей содержат эле- менты 27 умножения, количеством по числу фаз, входы которых подключены к выходу 15 синфазной составляющей и к входу 13 эталонного сигнала датчиков 9 и 12 соответственно, а выходы к интегрирующему счетчику 28 непосредственно в однофазном исполнении (фиг.1) или через элемент 29 сложения в трехфазном (фиг.2).

Датчики 8 и 11 взаимно ортогонапь ных составляющих выполняют.функции датчиков сигнала пассивного тока электроприемника i, который формируют на выходе элемента 22 как разность сигнала полного тока i на вхо- де 14 (и входе суммирования элемента 22) и его активной составляющей ij, на входе вычитания элемента 22, получаемой умножением в элементе 20 напряжения сети (на входе 13) на

постоянньш сигнал на входе коррекции 23, величину которого регулируют с помощью отрицательной обратной связи на интегрирующем усилителе 25 до установления нулевого среднего значения сигнала ошибки на его входе

(

В однофазном исполнении этот сигнал получают на выходе 24 элемента 22 умножением сигнала разности с выхода элемента 22 на напряжение сети (сигнал на входе 13). В трехфазном исполнении на элементе 26 предварительно суммируют все сигналы на выходах 24 и уже потом интегрирующим усилителем 25 устанавливают нулевое среднее значение этой суммы. При периодических сигналах с периодом Т в установившемся режиме, когда устанавливается нулевое за период среднее значение сигнала на входе усилителя 25 в однофазном датчике сигналы формируются согласно уравнениям

-а

k.u,

J U-indt О,

(1)

где и - напряжение сети. В трехфазном датчике

Ч

k

гз

(фаза A)j

1. - 1

аВ

2Э

и„

(фаза В)з

Ч -qC

k

г

и.

(фаза С),

(и.

-пА+и,

ПВ

U.ine)dt 0. (2)

Следствием является ортогональность преобразования между выходными сигналами

0;

(3)

i.,

а также подтверждение важного для практики свойства активной составляю- щей передавать ту же мощность Р, что

весь ток

т

Т

U-idt

11io t.

(4)

5

и свойства пассивной составляющей вызывать дополнительные (неоправданные необходимостью передачи мощности) потери электроэнергии в своей сети питания электроприемника.

Из уравнений (1) и (4) определяется значение коэффициента

г

и

P/U2; и i j UMt,

(5)

55

где и - действующее значение напряжения.

Датчики 7 и 10 аналогичным образом вьщеляют из общего тока i группы электроприемников его пассивную составляющую ipj-, которая определяет дополнительные потери электроэнергии в общей сети питания.

На входы 13 эталонных сигналов датчиков 9 и 12 с датчиков 7 и 10 поступает сигнсШ общего пассивного тока inr . S н входы 14 измеряемых сигналов с датчиков 8 и 11 поступают сигналы пассивных токов i соответствующих электроприемников. Разложение сигналов „ на балансируемую ing и небалансируемую соста ляющие на выходах 15 и 16 датчиков и 12 осуществляется аналогично. Например, для однофазного датчика (фиг.1) выполняются соотношения

Чн

nz

(6)

(7)

В разомкнутых радиальных системах электроснабжения с подключенными N электроприемниками вьшолняется условие баланса мгновенных значений токов и их активных и пассивных составляющих

Zli

at}

(8)

В таких сетях сумма балансируемых составляющих пассивньгх токов всех электроприемников

Соответственно сумма всех небалансируемых составляющих

i

ПИП

0.

(11)

Таким образом, сигналам, полученным на выходах 16 датчиков 9 и 12

- ю

335886

в схеме электроснабжения соответствуют такие составляющие пассивных токов электроприемников, которые пол, костью взаимокомпенсируются внутри системы электроснабжения и не вызывают потерь энергии в общей цепи ввода. Сигналам на выходах 15 соответствуют составляющие, имеющие одинаковую с 1 форму (6), поэтому суммируемые алгебраически по любым своим значениям (действующим, амплитудным и др.), т.е. обладающие свойством балансируемости и опреде15 ляющие общие дополнительные потери энергии. В линейных сетях свойством балансируемости обладает ре активная составляющая, которая является частным случаем балансируемой составляющей пассивного тока.

В блоках 17 и 18 измерения интегральных показателей перемножаются элементами 27.сигналы, пропорциональin

)

20

)

ные токам ing и 1„ , а результат ин- 25 тегрируется (.в трехфазном варианте предварительно результаты суммируются элементом 29) счетчиком 28. При этом результат умножения оказывается пропорциональным потерям мощности дР 30 в активном сопротивлении сети

г

nz.

r.k

l2

2Э

ПЕ

(12)

35

из-за данного электроприемника, а сумма всех результатов определяет общие дополнительные потери энергии, пропорциональные квадрату общего пассивного тока

N

ЛР ИлРп

Г1

пг;

г. i

пг:

(13)

Из фиг.З видно, что при линейных электроприемниках схема измеряет реактивные составлянщие токов, которые

совпадают с пассивными токами и их балансируемыми составляющими, а небалансируемые составляющие отсутствуют. При нелинейных электроприемниках (фиг.4) присутствуют все упомянутые составляющие, при этом сумма небалансируемых составляющих дает общий пассивньм ток. ,

При предлагаемом способе измерения удается определить долю участия каждого электроприемника в создании общего пассивного тока с учетом режимов работы других электроприемников. Эта доля возрастает в часы максимума

нагрузки энергосистемы, поэтому применение способа позволит вьщелить электроприемники, оказывающие наиболее вредное воздействие на систему электроснабжения и принять меры по снижению этого вредного влияния.

Формула И з обретени

Способ измерения пассивного тока электроприемника и его составляющих путем определения разности полного тока электроприемника и его активной составляющей, заключающийся в том, что активную составляклцую определяют умножением напряжения сети на постоянный сигнал, значение которого регулируют до установления нулевого среднего значения произведения полученной

разности на напряжение сети, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения„ умножают общий пассивный ток всех электроприемников в общей сети на допол- .нительньй постоянньй сигнал, вычитают полученное произведение из пассивного тока электроприемника, полученную

разность умножают на общий пассивный ток, регулировкой дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равным нулю и определяют требуемуго составляющую пассивного тока электроприемника по полученному произведению общего пассивного тока всех электроприемников на дополнительный постоянный сигнал.

..

.к

f- L-, I

Й/г«

Изобретение может быть использовано для определения энергетических показателей отдельных электроприемников (Э) и всей разомкнутой радиальной сети электроснабжения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Пассивный ток (ПТ) Э и его составляющие определяют по разности полного тока Э и его активной составляющей. Активную составляющую тока определяют, умножая напряжение сети на постоянньй сигнал, значение которого регулируют до установления среднего значения произведения полученной разности на напряжение сети равным нулю. Полученный общий ПТ всех Э в общей сети умножают на дополнительный постоянный сигнал. Из значения пассивного тока Э вычитают полученное произведение и полученную разность умножают на общий ПТс Посредством регулировки дополнительного постоянного сигнала устанавливают среднее значение последнего произведения равнь м нулю. Tpeбye fyю составляющую ПТ всех Э определяют по полученному произведению общего ПТ всех Э на постоянный сигнал. Способ позволяет определить долю участия каждого Э в создании общего ПТ с учетом режимов работы других Э. Эта доля возрастает в часы максимума нагрузки энергосистемы. Таким образом, можно выделить Э, оказьшающие наиболее вредное воздействие на систему электроснабжения, и принять меры по снижению этого вредного влияния, 4 ил. i С 00 00 ел СХ) 00 О5

Редактор П.Гереши

Составитель С.Рыбин

Техред В.КадарКорректор А.Зимокосов

Заказ 4043/38 ,, 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР 11-яп.Г изобретений и открытий . Раушская наб., д. 4/5

пр„„з.„„с„.„,,„.-;;7.р-:;;7е:;;г;,Ге™;;; -;:-; ;-:- :---;-;;:-