Многофазный измеритель мощности Советский патент 1990 года по МПК G01R21/06 

С,

С/ О

s,

S,

Sj

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения активной и реактивной мощности основного потока электроэнергии в многофазных сетях переменного тока, а также для контроля напряжения и активной и реактивной составляющих в токе прямой последовательности фаз основной гармоники сети.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет возможности измерения второй квадратурной компоненты основной составляющей напряжения сети.

На чертеже представлена структурная схема многофазного измерителя мощности.

Измеритель мощности содержит коммутаторы 1 и 2 токов и напряжений, блок 3 анализатора спектра,блок 4 преобразования мощности, распределитель 5 импульсов, генератор 6 импульсов , генератор 7 синусоидального сигнала и интегратор 8, причем входы коммутаторов 1 и 2 токов и напряжений являются входами для подключения к контролируемой сети, а выходы через блок 3 анализаторов спектра соединены с входами блока 4 преобразования мощности, выходы которого являются выходами многофазного измерителя мощности, выходы распределителя 5 импульсов соединены с входами управления коммутаторов 1 и 2 токов и напряжений, а вход - с выходом генератора 6 импульсов, выход генератора 7 синусоидального сигнала соединен с входом блока 3 анализаторов спектра, выход интегратора 8 соединен с входом управления частотой генератора 6 импульсов, а вход - с одним из выходов анализатора спектра, остальные выходы которого являются выходами многофазного измерителя мощности.

с,и) 4.(-,г

(t(3K-l) -|-- t +(t) I

COS

ЗК-1

Многофазный измеритель мощности работает следующим образом.

Представим напряжения и токи сети совокупностью симметричных составляющих по всем гармоникам сети:

N

и и0 + sin(niot +

I ry «-

+ 0(„i 1) + Un sin (mot +

2 li

lj,(0

N Пг«

ij ie + El lnsin(nut +

+ «I- --{- 1 + ) + Insin(not +

20

+ P«+ -Ц- 1 +Ґ„),

где 1 1,2,3 - номер фазы;

U0/i0 составляющие нулевой последовательности в напряжениях/токах сети;

5 п - номер гармоники сети; N - номер высшей гармоники

сети;

tO - основная частота сети; , - амплитуда составляющих 0прямой последовательности

фаз в напряжениях/токах n-й гармоники сети; Un/Tn - амплитуда составляющих

обратной последовательнос- 5ти фаз в напряжениях/токах n-й гармоники сети; начальные фазовые углы

составляющей прямой/обратной последовательности в 0n-й гармонике напряжения

3-й фазы сети;

Фазовые сдвиги между напряжениями и токами п-й гармоники в составляющих 45прямой/обратной последовательности фаз сети. Коммутационные сигналы можно представить аналитически в виде

2ТГ

os(3K-2)iL t +ae(t)

); (2)

Изобретение может быть использовано для измерения активной и реактивной мощности основного потока электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока с искажениями, а также для контроля за величиной напряжения и квадратурных компонент тока основной гармоники прямой последовательности фаз сети. Целью изобретения является повышение точности измерения путем охвата большей части измерительного тракта отрицательной обратной связью и исключения в ней избыточных элементов, сносящих погрешности, а также расширение функциональных возможностей путем использования некоторых внутренних связей в качестве дополнительных выходов измерителя. Измеритель мощности содержит коммутаторы 1 и 2 токов и напряжений, блок 3 анализаторов спектра, блок 4 преобразования мощности, распределитель 5 импульсов, генератор 6 импульсов, генератор 7 синусоидального сигнала и интегратор 8. 1 ил.

Se(t) Ct(t - --), 1 1,2,3;

T 2T

1 ft+5

где Si частота генератора 7 синусоидального сигнала; )f.(t) - фазовое смещение за счет действия фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Выходные сигналы ко ммутаторов 1 и 2 токов и напряжений будут иметь сложный спектр. При этом составляющие прямой последовательности фаз основной гармоники сети будут занимать частоту Ј1

111 О

-2Т Vintat );

Условия (7) при подстановке в (6)

дают

т„

ЗтПГ Е

41Г

V

(

(8)

vs °i

313 Е

10

4 Т

1,0084,;

т з{Гъ г . .0

7-$ ДТТ t«sm4,.

uc i, „ Л .-. .,-...,

о,пгИз выражений (8) следует, что в

и V, cos Sit -о( + ЭЈ (t)j ; )5 установивгаемся режиме ФАПЧ сигнал

(3) Vb про порционапен напряжению прямой последовательности фаз основной гармоники сети, сигналы Тс и I - соответственно активной и реактивной 20 компонентам аналогично тока сети.

Перемножителями блока 4 преобразования мощности на основных выходах устройства формируются сигналы,пропорциональные активной и реактивной 25 мощности основного потока электроэнергии в сети:

Ъ 21Г + #(t).

--Jf- I, -o + t); -jjr Iicoslsit -of, +

Спектральные составляющие (З) из выходных сигналов коммутаторов 1 и 2 токов и напряжений можно выделить при соблюдении условия

ft 2JW.(4)

Р V, I, COSLft VcTc;

(9)

Неремножителями блока 3 анализаторов спектра, на опорные входы кото- рых подан синусоидальный сигнал

е Е +S ), (5)

где Е и 0 - его амплитуда и начальная

фаза,

осуществляется перенос составляющих (3) на величину Л в сторону уменьшения частоты с последующим выделением квазипостоянных составляющих

vt v, (t) ;

v vi sini«(t)

которые работают и при не вполне 40 скомпенсированном сигнале V3.

Формула изобретения

Многофазный измеритель мощности, / ,. дд содержащий коммутаторы токов и напря- oJ Tpжений, входы которых являются входа1С ЦтГ I« cos Ј(t) -oij- fij ми для подключения к контролируемой

сети, а выходы через блок анализап горторов спектра соединены с входами

1$ -Tj-- ItSint Ct) -o(- -M ij 50 блока преобразования мощности,выходы

которого являются выходами многофазного измерителя мощности, распределитель импульсов, выходы которого соединены с входами управления комму- с таторов токов и напряжений, а вход В результате действия ФАПЧ на выходе интегратора 8 установится некоторый постоянный сигнал, соответствующий частоте сети 03 , для чего должно быть

vs о или эе(-ь) . (7)

с выходом генератора импульсов,генератор синусоидального сигнала, выход которого соединен с пходом блока анализаторов спектра, о т л и ч а ю564559

Условия (7) при подстановке в (6)

дают

ЗтПГ Е

41Г

V

(

(8)

vs °i

313 Е

4 Т

1,0084,;

т з{Гъ г . .0

7-$ ДТТ t«sm4,.

Р V, I, COSLft VcTc;

Q V, I4 тс.

(9)

Сигналы активной и реактивной мощности в блоке 4 преобразования мощности формируются в соответствии с выражениями

35 P -vclc + V⁣

(Ю)

- vftlc,

которые работают и при не вполне 40 скомпенсированном сигнале V3.

Формула изобретения

с выходом генератора импульсов,генератор синусоидального сигнала, выход которого соединен с пходом блока анализаторов спектра, о т л и ч а ю715645598

щ и и с я тем, что, с целью повыше-нератора импульсов, а вход - с

ння точности и расширения функцио-одним из выходов анализаторов

нальных возможностей, в него введенспектра, остальные выходы которого

интегратор, выход которого соединен, являются выходами многофазного иэс входом управления частотой ге-мерителя мощности.