Устройство для измерения электрической мощности Советский патент 1988 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано при оценке снабжения электроэнергией в электротехнических и энергетических цепях для повышения эффективности распределения и передачи электроэнергии от генераторов к потребителям.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности измерения генерирования и потребления обменной и реактивной энергии в системе генератор - потребитель при различной интенсивности преобразования электромагнитной энергии в потребителе в другие виды энергии на протяжении периода работы.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения электрической мощности.

Устройство содержит датчик 1 напряжения, датчик 2 тока, блок 3 умножения аналоговых сигналов, блок 4 определения знака, первый и второй интеграторы 5 и 6, блок 7 возведения аналоговых сигналов в квадрат, коммутатор 8, третий и четвертый интеграторы 9 и 10, аналого-цифровые преобразователи 11 -14, вычислитель 15, блок 16 индикации, блок 17 сопряжения и пульт 18 управления, причем выходы датчиков 1 и 2 напряжения и тока соединены с входами блока 3 умножения аналоговых сигналов, выход которого подключен к входу блока 4 определения знака, выходы которого подключены к входам первого и второго интеграторов 5 и 6, входы третьего и четвертого интеграторов 9 и 10 подключены к выходам коммутатора 8, первый вход которого через блок 7 возведения аналоговых сигналов в квадрат подключен к выходу датчика 2. тока, а два других подключены к выходам блока 4 определения знака, выходы интеграторов 5, 6, 9 и 10 через цифровые преобразователи 11 -14 подключены к входам вычислителя 15, первый-четвертый управляющие выходы которого подключены к управляющим входам интеграторов 5, 6, 9 и 10, вычислитель 15 соединен двунаправленной шиной с блоком 16 индикации, блоком 17 сопряжения и пультом 18 управления.

Устройство для измерения электрической мощности работает следующим образом.

Датчики 1 и 2 напряжения и тока осуществляют гальваническую развязку, согласование уровней сигналов энергетических цепей и измерительной части устройства, а также непрерывно измеряют мгновенные значения напряжения Unxjt) и тока 1вх(1). Выходное напряжение датчика 1 напряжения UBbixi(t), пропорциональное измеряемому напряжению (Увых (t)auUBx{t)), и датчика 2 тока UBbix2(t), пропорциональное измеряемому току (UBbix2(t) o(:;iBx(t)), поступает на блок 3 умножения аналоговых сигналов, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный мгновенной мощности

5

0

5

0

5

0

P(t) a«UBx(t)aiiBx(t),

где ац, а/ - коэффициенты пропорциональности.

Выходной сигнал блока 3 умножения аналоговых сигналов поступает на блок 4 определения знака, который позволяет разделить сигналы на выходе по знаку. Положительная составляющая сигнала с выхода блока 4 определения знака поступает на интегратор 5, осуществляя интегрирование мгновенной мощности (t) (P (t) p(t) -0). Отрицательная составляющая сигнала с выхода блока 4 определения знака поступает на интегратор 6, осуществляющий интегрирование мгновенной мощности P(t) {p(t)p(t) 0).

Сигнал с выхода датчика 2 тока поступает также на вход блока 7 возведения сигналов в квадрат, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине ilx(t). Выходное напряжение блока 7 возведения сигналов в квадрат поступает на коммутатор 8, который в зависимости от значения управляющих сигналов с выхода блока 4 определения знака подает эти напряжения на один из входов интеграторов 9 и 10 (если p(t) О, то выходной сигнал блока 7 поступает на вход интегратора 9; если p(t) О, то выходной сигнал блока 7 поступает на вход интегратора 10). На выходах интеграторов 9 и 10 формируются сигналы, пропорциональные величинам

(i)di; Г )ui,

где t - интервал времени при p(t) 0; i - интервал времени при р(1) 0.

Информация в аналоговой форме с интеграторов 5, 6, 9 и 10 поступает через аналого-цифровые преобразователи 11 -14 в вычислитель 15, который вычисляет активную, обменную и реактивную мощности по формулам

Р

- р+ + р(р+ + р-) 1+

45

О -„(D+- .) 1° - V|-Ь I

50

а также обменную Woc и реактивную Wp энергии согласно выражениям

W

,,у+ (W+ + W-)I+ W1-1- -1-155

W -яГШ+ (W+ + W-) +

Wp - n(W j-t- | J--

где (t)i(t)dt;

W- Su(t)i(t)dt; D+ -; p- -. отт

Выходными сигналами вычислителя 15 являются активная мощность р, обменная Qo6 и реактивная Qp мощности, а также активная WA, обменная Wo6 и реактивная WP энергии.

Блок 16 индикации отображает выходные сигналы Р, Qo6,Qp, WA, Wo6,Wp.

Для сопряжения устройства со стандартными интерфейсами измерительных систем в устройство измерения включен блок 17 сопряжения. Для управления работой всего устройства используется пульт 18 управления.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрической мощности, содержащее датчики напря

жения и тока, выходы которых соединены с входами блока умножения аналоговых сигналов, выход которого подключен к входу блока определения знака, два интегратора, входы которых соединены с выходами блока определения знака, четыре аналого- цифровых преобразователя, входы первого и второго из которых присоединены к выходам первого и второго интеграторов, а вы

ходы аналого-цифровых преобразователей подсоединены к входам вычислителя, который соединен двунаправленной шиной с блоком индикации, блоком сопряжения и пультом управления, первый и второй выходы вычислителя соединены с управляющими входами первого и второго интеграторов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения точности измерения генерирования и потребления обменной и реактивной энергии в системе генератор-потребитель при различной интенсивности преобразования электромагнитной энергии в потребителе в другие виды энергии на протяжении периода работы, в него введены блок возведения сигналов в квадрат, коммутатор третий и четвертый интеграторы, причем вход блока возведения сигналов в квадрат соединен с выходом датчика тока, а выход - с первым входом коммутатора, два других входа которого подсоединены к выходам блока определения знака, выходы коммутатора соединены с входами третьего и четвертого интеграторов, выходы которых подключены к входам третьего и четвертого аналого-цифровых преобразователей, а управляющие входы интеграторов соединены с третьим и четвертым выходами вычислителя.

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике. Устройство содержит датчики 1 и 2 напряжения и тока, блок 3 умножения аналоговых сигналов, блок 4 определения знака, интеграторы 5 и 6, аналого-цифровые преобразователи 11 - 14, вычислитель 15, блок 16 индикации, блок 17 сопряжения и пульт 18 управления. Введение блока 7 возведения аналоговых сигналов в квадрат, коммутатора 8, интегра-, торов 9 и 10 расширяет функциональные возможности, повышает точность измерения генерирования и потребления обменной и реактивной энергии в системе генератор - потребитель при различной интенсивности преобразования электромагнитной энергии в потребителе и другие виды энергии на протяжении периода работы. 1 ил.