Способ определения величины потерь в сети электроснабжения Советский патент 1990 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к электротехнике и измерительной технике и может быть использовано для измерений потерь мощности и энергии в общем вводе сети электроснабжения из-за отдельных электроприемников, а также из-за отдельных балансируемых энергетических составляющих (активной, реактивной и т.д. мощностей) конкретных электроприемников,.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при измерении величины потерь электроэнергии на участке общего ввода за счет возможности раздельного измерения (слагаемых) потерь энергии в цепи общего ввода из-за отдельных электроприемшков в группе, а также из-за отдельных балансируемых ортогональных энергетических составляющих каждого электроприемника и определения доли участия каждого электроприемника в потерях в общем вводе.

Сущность способа заключается в том, что измеряют парные значения сигналов, пропорциональных балансируемым в сети (т.е. составляющая в цепи ввода определяется алгебраической суммой качественно одинаковых с ней составляющих всех электроприемников) качественно одинаковым в каждой паре энергетическим составляющим (например, Q и Q,), которые все в целом образуют ортогональную систему качестсл ел ю

венно различных энергетических составляющих (например, Р и Q ), преимущественно мощностей, перемножают между собой значения постоянного ксэффи- циента (К) и парных сигналов и инте- грируют полученные результаты. В качестве одного сигнала конкретной пары используют сигнал энергетической составляющей (например, Q,) одного конкретного электроприемника (например, 1-го), а в качестве второго для указанной пары и всех парных произведений качественно одинаковых между этими парами энергетических состав- ляющих (например, все Q) испопьзуют сигнал энергетической составляющей в общем вводе (например, 04). Полученный в результате этого парного умножения результат определяют как величину мощности (например, ДР.0 K-Q.-Q ), а его интегрирования - как величину энергии (например, AW,-) потерь на участке общего ввода из-за выбранной в парном произведении энергетической составляющей конкретного электропрмемника (например, (}j). Суммируют найденную величину потерь электроэнергии (AW,Q ) с аналогично

полученными величинами потерь электроэнергии на участке ввода из-за всех остальных качественно разных энергетических составляющих этого конкретного электроприемника (например, W,p) и определяют полученную сумму (например, AW, + uW ) как величину потерь электроэнергии на вводе из-за подключения этого конкретного электроприемника (например, 1-го) к сети электроснабжения, аналогично полученные значения потерь электроэнергии из-за каждого электроприемника во всей группе (например, AW2, AW AWN) суммируют между собой, а полученную сумму определяют как ве- личину общих потерь электроэнергии на участке общего ввода (iWg AW4 + + AWZ + ... + ЈWS). Долю участия каждого конкретного электроприемника (например, 1-го) в общих потерях во вводе определяют через отношение найденной величины потерь энергии из-за подключения этого конкретного электроприемника к величине общих потерь электроэнергии на,участке общего вво- да (например, Ь, .&W, /д). В случае реализации способа с измерением энергетических составляющих в виде мощностей дополнительно измеряют сигнал,

0 5 0 5

0

35

40

55

50

пропорциональный квадрату действующего напряжения сети U2 на участке ввода и перед получением парных произведений энергетических составляющих сигналы энергетических составляющих с общего ввода предварительно делят на этот дополнительно измеренный CHI- нал (получая, например, QE/U2 и PЈ/U2). В качестве взаимно ортогональных сигналов балансируемых энергетических составляющих используют сигналы пропорциональные активным Р и реактивным 0 мощностям. В радиальных сетях электроснабжения без фаэо- поворотных трансформаторов измеряют только сигналы, пропорциональные мгновенным токам ввода ti-g) и электроприемников (i1t 1г ... iN) без разложения на ортогональные составляющие (так, что мощность потерь в общем вводе, например, из-за 1-го электроприемника (ДР, К 1Ч it).

На чертеже приведена функциональная схема устройства для осуществления способа измерения величины потерь электроэнергии в сети.

Устройство имеет систему электроснабжения с одним источником 1 энергии в цепи 2 общего ввода системы электроснабжения с группой из N электроприемников 3 (ЭП,, ЭП ... 3f1j... 3RN) в цепях отходящих линий, в цепях общего ввода и отходящих линиях включены датчики k (РЕ) и 5 (Pj ) и датчики 6 (Q ) и 7 (QK) реактивной мощности, в цепь общего ввода включен согласующий фазоповоротный трансформатор 8, выходы датчиков Ц и 6 активной и реактивной подключены к первым входам блоков 9 и 10, к вторым входам которых подключен выход датчика 11 квадрата действующего значения напряжения сети на участке ввода, а выходы подключены к первым входам множительных блоков 12 и 13 всех каналов, к вторым входам которых подключены выходы соответствующих датчиков 5,и 7 активной и реактивной мощности, выходы которых подключены к входам соответствующих интеграторов И и 15, выходы которых являются выходами устройства и подключены к входам сумматоров и входам сумматоров 17 и 18 соответственно, выходы которых являются выходами устройства и подключены к

входам сумматора 19, выход которого i

является выходом устройства и подключен к первым входам делителей 20, к

515

вторым входам которых подключены выходы сумматоров 16.

Выходные сигналы устройства пропорциональны следующим величинам:

iPjp и лР;0 - потерям мощности во вводе из-за активной и реактивной мощностей j-ro электроприемника;

4Wjp и - потерям энергии во вводе из-за активной и реактивной

мощностей j-ro электроприемника;

WJ и bj - потерям энергии и доле этих потерь в общих потерях во вводе из-за j-ro электроприемникаJ

dWs, ДИЈр и uWЈQ - общим потерям энергии во вводе из-за всех электроприемников, из-за их активной R. и реактивной Q мощностей всех электроприемников.

При пренебрежении эффектом вытес- нения потери мгновенной мощности UP в проводнике с сопротивлением R в цепи 2 общего ввода определяются квадратом мгновенного тока i в цепи ввода

ДРГ - i2Ј R.(D

После интегрирования этой первичной формулы (1), умножений на различные функционалы от напряжения сети получаются всевозможные вторичные формулы, определяющие потери через действующее значение тока во вводе 12, полную мощность S, ее балансиру- емые ортогональные энергетические составляющие ХЈ, Y , Z...- общем случае или Рх, Qs - в частном случае (1). Свойство балансируемости в общем вводе выражается формулами: каждая - для составляющих одного качества

х,- + х.

л.1 + 9

YЈ Y Y2 + + YJ f { 2

р, рг + ..

+ Р 4-

3

Q Q, + QI + ... + Qi +..«

а ортогональности

8Ј -XI + YЈ+ ...;(3)

S2 р2 + t

где Xj, Yj или Pj , QJ - балансируемые энергетические составляющие разного качества одного j-ro электроприемника. Под обобщенными энергетическими показателями X, Y, Z... могут помимо Р и Q понижаться мощности несимметрии, искажений и другие, определяющие полную мощность S по формулам (2)

и (3)Энергию потерь в общем вводе из-за балансируемой энергетической составляющей X; j-ro электроприемника из группы определяется интегрировани116

ем мощности потерь 4Pjx , которую определяют по формуле

JPv- К Х:-Х,;СО

5У

К Xj-XЈ;

№ dt,

(5)

где К - постоянный коэффициент, зависящий от активного сопротивления ввода R; Xj. - соответствующая качественно одинаковая электрическая составляющая в цепи общего ввода. В конкретных случаях, когда X - это, например, активная мощность Р, то с уточняющей поправкой на квадрат действующей напряжения сети U2 на участке ввода, формула (k) преобразуется к виду

ДР;,

R SLlSL

к и2

(6)

0

5

Q

а когда X - это мгновенный ток i, то

UP

51

R

С

7)

Суммирование значений потерь мощности

или энергии из-за качественно одной составляющей (J) или (5) по всем электроприемникам группы

N

5Р« К (Х + Х5

+ XN)

Wb AW«

дает значение мощности или энергии потерь во вводе из.-за одной составляющей ХЈ, суммирование значений потерь мощности или энергии (8) или (9) по всем взаимно ортогональным составляющим определяет значение общих потерь мощности или энергии во вводе

РП ,Y Л

(8) (9)

К(Х + У| + ...)

5

K S2S држ;(10)

2ZawEA AWE,(11)

...

что согласуется с формулами (2) и (3). Суммирование значений потерь мощности или энергии (Ь) и (5) Для одного электроприемника по всем ортогональным составляющим определяет его участие в обших потерях во вводе

SZAPj ДР,;(12)

А X.,Y..

(13)

IuWiA AWI;

А«Х,У..

а деление полученных значений на общие потери определяет значение долевого участия электроприемника в общих потерях энергии

4Й..

4W,

(И)

155

Как видно из формулы (4) величина участия конкретной энергетической со- Јтавляющей конкретного эпектроприем- ника в потерях в цепи общего ввода пропорциональна величине самой составляющей Xj и сумме подобных величин по всей группе ХЈ. При разных знаках X: и величина участия становится

Отрицательной (электроприемник становится компенсатором).

В устройстве измеряются балансиру- (змые ортогональные энергетические составляющие: активная Р и реактивная tj мощности.

На выходах делителей 9 и 10 формируются сигналы Pg/U2 и QgVU2. Эти сигналы поступают на первые входы множительных блоков 12 и 13 всех измерительных каналов электроприемни- ков. На вторые входы поступают сигна - ы с датчиков 5 и 7 активной и реак- ивной мощностей в цепях соответству- ;их электроприемников. На выходах ножительных блоков 12 и 13 формиру

ггся выходные сигналы AP,jp .

апример, для первого каналаи первого электроприемника (ЭП 1)формируются выходные сигналы

30

А р к ЁЬ -Йь.. л Р К Sl-Qs С 1 с

дг,р N у2 , аг,С - & у2 ъ)

с точностью до коэффициента kt определяющие потери мощности в цепи об- щего ввода из-за активной Р, и реактивной Q( мощностей первого электро- 35 лриемника. После интегрирования полученных сигналов интеграторами 1 и 15 на их выходах, например, для первого канала формируются сигналы потерь энергии uW(p и 4W,q на40 участке ввода из-за активной и реактивной мощностей первого электроприемника. На выходе,сумматора t6 получается сумма указанных потерь

AW, + 4W2fl.,(16) -45

т.е. величина потерь энергии в общем вводе из-за первого электроприемника. На входы сумматоров Г/ и 18 поступают сигналы и AWjg со всех каналов и формируются выходные сигналы 50 потерь энергии

AWgp aw

Р

ftWUP

ДИг( &W4q + uWw ...(17)

в общем вводе из-за активных и реактивных составляющих всех электроприемников группы. Эти сигналы суммируются сумматором S)s на выходе которого формируется сигнал

8

uWr AWЈp + AWgq.(18)

потерь электроэнергии в цепи ввода из-за всех электроприемников. Последние сигналы могут быть получены также известным способом через интегрирование квадратов активных и реактивных мощностей pg и Qg., измеренных прямо в цепи ввода, например, с выходов датчиков k и 6, последующего умножения результатов на постоянный коэффициент, определяемый сопротивлением цепи ввода КЭ((„ Долевое участие электроприемников в общих потерях определяется по каналам сигналами на выходах элементов 20 деления найденных сигналов, например,

h - Ј&.. ь --2- AW ° &W5

(19)

5

0

5 0

5

0

5

Формула изобретения

1. Способ определения величины потерь электроэнергии в сети электроснабжения, заключающийся в том, что измеряют значения двух сигналов, пропорциональных энергетическим составляющим, например активным и реактивным мощностям, причем в качестве одного сигнала измеряют значение энергетической составляющей в общем вводе, перемножают между собой значения постоянного коэффициента и двух сигналов и интегрируют полученные результаты, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет раздельного определения потерь энергии в цепи общего ввода из-за отдельных электроприемников в группе и определения до ли участия каждого электроприемника в потерях в общем вводе в качестве второго сигнала, измеряют значение энергетической составляющей одного конкретного электроприемника, величину мощности определяют в результате перемножения, а величину потерь электроэнергии на участке общего ввода из-за энергетической составляющей выбранного конкретного электроприемника - в результате интегрирования, определяют величину потерь электроэнергии во вводе из-за этого конкретного электроприемника в сети электроснабжения в результате суммирования величины потерь электроэнергии из-за одной энергетической составляющей с аналогично полученными величинами по

Изобретение относится к электротехнике и измерительной технике и может быть использовано для измерений взаимных потерь мощности и энергии в общем вводе сети электроснабжения из-за отдельных электроприемников, а также из-за отдельных балансируемых энергетических составляющих конкретных электроприемников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при измерении величины потерь электроэнергии на участке ввода - достигается путем раздельного измерения потерь энергии в цепи общего ввода из-за отдельных электроприемников в группе, а также из-за отдельных балансирующих ортогональных электрических составляющих каждого электроприемника в потерях общего ввода. Устройство, реализующее способ, приводится в описании изобретения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.