Устройство для измерения непроизводительных потерь энергии в распределительной сети Советский патент 1990 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть испол зовано при исследовании режимов элек ропотребления, а также при организации расчетов за электроэнергию. Цель изобретения повьшение точности измерения. На чертеже представлена функциона ная схема устройства, Устройство содержит суммирующий п преобразователь 1 квадратичных значений напряжения, первый интегратор блок 3 деления, первый блок А умноже ния, суммирукщий преобразователь 5 а тивной мощности, второй интегратор блок 7 хранения, первый блок 8 вычитания, второй блок 9 умножения, квадратор 10, второй блок 11 вычитания, суммирующий преобразователь 12 квадратичных значений электрического тока, третий интегратор 13, тре тий блок 14 вычитания, блок 15 вычис ления результата, таймер 16, вход 17 напряжения, токовый вход 18, выход 1 непроизводительных потерь энергии в распределительной сетИв Для организации расчетов за элект роэнергию, а также при исследовании режимов электропотребления необходимо измерять в первую очередь величину непроизводительных потерь электроэнергии в распределительной сети: , W,4W,, 5 i(t)dt(P,(t)dt) С 5:u(t)dt J t гце - непроизводительные потери электроэнергии в распределительной сети; dWp - минимальные потери электр энергии (при оптимальном режиме потребления); Rg - сопротивление распределительной сети; 4W - суммарные потери электроэнергии в распределительной сети; 1- - ток, протекающий в любом из проводов п-фазной распределительной сети; п - количество фаз распредели тельной сети; Pjj - мощность нагрузки; и , - напряжение фазы распределительной сети; Т - период измерения. Под оптимальным понимается режим потребления энергии неизменной линейной симметричной активной нагрузкой. Ток i:(t), протекающий в любом из проводов п-фазной распределительной сети, можно условно представить в виде векторной суммы двух токов: оптимального i.Ct) и тока модуляции i -(t), включакщего в себя реактивный ток нагрузки, токи высших гармоник и другие составляющие, в зависимости от вида распределительной сети (двух-трех- или четырех проводная) и от выбора интервала интегрирования Т, Непроизводительные потери энергии через ток модуляции определяются следугацим образом, iM/(t) ij(t) - G-Uj(t) .. t u/(t)dt « . оптимальная проводимость нагрузки, определяемая по фактической мощности нагрузки, а именно: Hn 4ftiL t)dt U Rj Ci.(t) - G.U.(t)4t о JJ Таким образом, непроизводительные потери энергии в распределительной сети, (тсе потери, не являюциеся необходимыми для передачи данной мощности нагрузки Р| при данном напряжении U:(t)) могут определяться как потери от протекания тока модуляции i(t) в соответствии с выражением (1), которое реализуется при известном G, определенном на том же интервале интегрирования, что и flWjj o & 1разив значение проводимости на К-том интервале 0-Т через значение G на интервале К-1: ,- 4G, и подставив его в выражение (1), определим значение J,) - (G,., ч+dG,)U(t)}dt ReJ ijCt) J iu(t) - G U, (t)dt Как следует из формулы (2), непро изводительные потери энергии / „ находятся по формуле (1 ) с подстанов кой значения оптимальной проводимост G|, , найденного на предьщущем интервале интегрирования 0-Та Погрешность от изменения оптимальной проводимости учитывается в выражении (2) и ра на: л uf(t) dt (3) I Сигналы напряжения каждой из фаз распределительной сети поступают в суммирукщий преобразователь 1 квадратичных значений напряжения, выходное напряжение которого интегри руется первым интегратором 2, аналогично на выходе суммирующего преоб разователя 5 активной мощности форми руется сигнал мгновенной активной МОЩНОСТИ нагрузки, а на выходе третьего интегратора 13 - сигнал потребленной энергии. На выходе бло ка 3 деления вырабатывается сигнал оптимальной проводимости нагрузки GO Таймер 16 формирует короткие им. пульсы с периодом, равным периоду измерения,, который задается операто ромв По каждому фронту импульса тайм ра 16 производится запись новогозначения проводимости в блок 7 хранения и обновление содержимого блока 15 вычисления результата, за время, действия импульса таймера 16 .осуществляется сброс интеграторов 2, 6 и 13., Хранимое значение проводимости поступает в первый блок 4 умножения, на первые входы которого поданы сигнапы напряженияа В первом блоке 8 вычитания выполняется раздельное (по каждой фазе ) вычитание из сигнап полного тока i сигнала оптимапьно,поступающего с выхода го тока 1 блока 4, Полученные сигнапы тока модуляции с блока 8 подаются через суммирующий преобразователь 12 квад2 . ратичных значений тока на интегратор 6 бе Епок 11 определяет приращение оптимальной проводимости 4G, которое затем возводится в квадрат квадратором 10 и умножается на среднеквадратичное значение напряжения, поступающее с интегратора 2, Полученный по формуле (3) сигнал коррекции погрешности от изменения проводимости вычитается в блоке 14 из основного сигнала, поступающего с интегратора б Результирующий сигнал с блока 14 подается на вход блока 15 результата и в конце интервала интегрирования по сигналу от таймера вводится в блок результата, где умножается на значение сопротивления распределительной сети RU и ш 1водится на индикацию или регистрируется на шзпсоде 19 устройства. Полученные данные свидетельствуют о степени оптимальности процесса электропотребления и могут быть ис- пользованы при расчетах за электроэнергию вместо замеров средней получасовой реактивной мощности в часы максимальных нагрузок. При работе в сети с квазипостоякной нагрузкой оптимальная проводимость G остается практически постоянной на каждом интервале измерения и тогда измерения можно производить фактически в соответствии с формулой (1), а не (2) и блоки 11, 10, 9 и 14 можно исключить из работы, В этом случае несколько повьшается точность измерения, так как исключаются квадратор и второй блок 9 умножения, которые вносят погрешность в результат измерш1ия, В случае резкопеременной нагрузки цепь коррекции результата от изменения оптимальной проводимости, включающая второй и третий блоки вычитания, квадратор и второй блок 9 умножения, является не.обходимой для правильного фунКционирования устройства. Таким образом, схема позволяет измерять непроизводительные потери энергии в распределительной сети как потери от протекания некоторого экви-валентного тока модуляции, определяемого по параметрам злектропотребле-; ния (активной мощности и суммарноквадратичного значения напряжения), что повьшает точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения непроизводительных потерь энергии в распределительной сети, содержащее суммирующий преобразователь квадратичных значений электрического тока, суммирукщий преобразователь квадратичных значений напряжения, суммирующий npeобразователь активной мощности, три интегратора, квадратор, таймер, блок вычисления результата и блок деления причем вход напряжения устройства со динен с входом напряжения суммируигщего преобразователя активной мощности и входом суммиругацего преобразователя квадратичных значений нап ряжения, выход которого соединен с параметрическим входом первого интегратора, выход которого соединен с входом делителя блока деления, выход суммирующего преобразователя активной мощности соединен с параметрическим входом третьего интегратора, управляющий вход которого соединен с управляющими входами первого и вто рого интеграторов и блока вычисления результата и выходом таймера, токовьй вход устройства является токовым входом суммирующего преобразователя активной 1«эщности, а выход суммирукщего преобразователя квадратичных значений электрического тока сое динен с параметрическим входом второго интегратора, выход блока вычисления результата является выходом непроизводительных потерь энергии в распределительной сети устройства, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены два блока умножения, три блока вычитания и блок хранения, причем вход напряжения устройства ; соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с входом уменьшаемого первого блока вычитания, вход вычитаемого которого соединен с токовым входом устройства, а выход - с входом суммирующего преобразователя квадратичных значе.ний электрического тока, выход третьего интегратора соединен с входом делимого блока деления, выход которогосоединен с входом блока хранения и входом вычитаемого второго блока вычитания, выход которого соединен с входом квадратора, выход квадратрра соединен с вторым входом второго блока умножения, первый вход которого соединён с выходом первого интегратора, а выход - с входом уменьшаемого третьего блока вычит1ания, вход вычитаемого которого соединен с выходом второго интегратора, а выход - с входом блока вычисления результата.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для оценки режима электропотребления, а именно для измерения потерь активной мощности в распределительной сети от протекания реактивного тока, токов высших гармоник и других составляющих. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается за счет определения потерь от протекания так называемого тока модуляции, который расчитывается по суммарному току, средней активной мощности нагрузки и суммарно-квадратичному значению напряжения. Устройство содержит суммирующий преобразователь 1 квадратичных значений напряжения, интеграторы 2,6,13, блок 3 деления, блоки 4,9 умножения, суммирующий преобразователь 5 активной мощности, блок 7 хранения, блок 8, 11, 14 вычитания, квадратор 10, суммирующий преобразователь 12 квадратичных значений электрического тока, блок 15 результата, таймер 16. При серийном выпуске устройства возможно его использование для расчетов за электроэнергию вместо измерения средней получасовой реактивной мощности в часы максимальных нагрузок, что позволит дать более объективную информацию при упращении измерений. 1 ил.