Быстродействующий аналоговый измерительный преобразователь активной мощности Советский патент 1991 года по МПК G01R21/06 

Изобретение относится к технике автоматического управления электроэнергетическими системами, в частности к технике автоматического регулирования мощности синхронных генераторов электростанций, и может быть использовано в устройствах противоаварийной автоматики электроэнергетических систем.

Цель изобретения - повышение точности измерения активной мощности, за счет обеспечения полной взаимной компенсации гармонических составляющих удвоен ной промышленной частоты (помех) как при номинальной промышленной частоте, так и при ее изменениях

На чертеже представлена функциональная схема быстродействующего аналогового измерительного преобразователя активной мощности

Устройство содержит элемент 1 преобразования тока I в напряжение IR, неортогональные фазоповоротные элементы 2 и 3 (на угол у - т/ -я/4 ), первый фазоповорот- ный элемент 2 подключен к входному зажиму напряжения U, а второй фазоповоротный элемент 3 через элемент 1 преобразования тока I в напряжение IR подключен к входному зажиму тока I. Устройство также содержит перемножители 4 и 5, входы одного из которых связаны с выходами фазоповорот- ных элементов, а второго - с входами их, перемножители 6 и 7, каждый из которых одним из входов соединен с выходом одного из фазоповоротных элементов 2 или 3, а вторым входом - с входом другого фазопо- воротного элемента 3 или 2 и параллельный активный сумматор 8, первый и второй неинвертирующие входы которого подключеOsСО

Jb VI

О

VI

мы к выходам перемможителей 4 и 5, а третий и четвертый инвертирующие входы к пыходам перемножителей 6 и 7.

Устройство работает следующим образом.

Псремможителями 4 и 5 перемножаются мгновенные значения одноименных неортогональных составляющих напряжения и юка, а именно U1 - V, (IR) (R) - перемножителем 4 и у - Ve , (IR)

-vi/И1 (IR)e - перемпожителем 5.

Если U - Urn sin Ши t , a iR ImRsIn ( ( Ai t -у) то напряжение Un и Уь на выходпх перемножш елпй

ur Ll (iR ) Um sin (.-л, t i,n sin (/л, t --уз) -U I cos f - U I cos ( 2 rt, t - f), (1)

Us U11 (i R ) Um sin (-,, t -уз )/ ; ln (fAJ t - y - p ) U I cos p --U I cos (2ft)u t 2 i/1 ) (2) i Спряжения и Ufi поступают на не- иноертирующий вход параллельного сумматор. 8. Постоянная составляющая их суммы (сигнал) согласно (I) пли (2) пропорциональна удвоенной активной мощности. При

-V 1 --Я/4

Щ - U 5 -- 2 U i cos у - 2 cos , cos ( 2 Uu t - - Vя - /з) 2 U I cos f -/2 11 I cos ( 2 0, t - 1/Л - V ) (3) Однако, он содержит остаточную гармоническую составпяющую удвоенной промышленной частоты (помеху) которая компенсируется суммой напряжений UB и

U/ на выходе перемножителей 6 и 7.

U1 (i R ) Um ln OJ,j t lrn sin ( СД, t - I/1 p) - U I cos ( /) + V1 ) - U I cos ( 2 OAj t - V P ) U/ Li 1 ( I R ) - U,,, sin ( t - I/1 j

v lm sin ( t )

Ulcos(y3-V 1 ) - U I cos ( 2 OM I -V У)

Сумма напряжений Da U согласно (4) и (5) содержит постоянную составляющую (сигнал активной мощности) и гармоническую составляющую (помеху) совпадающую по фа

зе с гармонической составляющей суммы напряжений U4 . Us

0

5

0

0

5

Q

5

5

0

л

-,/л

Up + U cos (уз -t- Vя ) t- cos (уз -1/1 ) - -2 U I cos (2 (Out -i/i11 -уз) 2 U I cos cos уз -2 U I cos (2 rout )(6)

Сумма напряжений UG и U поступает на инвертирующий вход параллельного сумматора 8.

Выходное напряжение параллельного с/мматора 8 равное разности

ивых U - Un-cos (Ua U) Щ+Ur,- vl(Uc+U7)(/)

согласно (3) и (6) не содержит гармонической составляющей, а его постоянная составляющая пропорциональна активной мощности.

С опасно (б) и (7) при -(/ -я/4

UBIIX (2 ros г/1 )U I ros«/3 U I cos уЗ

(8)

Соотношения (7) и (8) обеспечиваются выбором коэффициентов передачи параллельного сумматора 8 по неинвертирующему /3 и инвертирующему а входам, определяемых сопротивлениями г эислоров 9-15. Как видно из (3) и (6) гармс шческие составляющие удвоенной промып темной частоты вычитаемых напряжений совпадают по фазе при гюбой частоте - от частоты, согласно (2), зависит угол

- 7/г - - aictq а) г - arctq та) (9)

где с/я относительная круговая промышленная частота,

Г; - (i) f. Aj

При т - 1/c/Aj . т.е. при - -я/4 (при а) 1) не зависит от частоты и разность амплитуд гармонических составляющих, равная нулю, т.е. обеспечивается, в соответствии с целью изобретения, полная компенсация гармонических составляющих, как при номинальной промышленной частоте, так и при ее изменениях.

Действительно, амплитуды гармонических составляющих (помех), как и значение сигнала активной мощности, определяются коэффициентами преобразования активной мощности по каналу с перемножителями 4 и 5 и по каналу с перемножителями б и 7.

Коэффициент передачи фазоповоротно- го элемента в виде фильтра нижней частоты три промышленной частоте ctAj , т.е. при (У 1, равен единице и определяется формулой:

К - , i I / 1 v, ( г,;,, , Г /.;..

(

Согласно (3) коэффициенты i i;::n(if.; :; -Г|; .. .:; .;-п-/,- . .(- ; ;,,вания мощности Кр м гйНгфпрсгг ыг- пгм г (,г ч п ч-ч ч jr. ч. .::; . .ч-:Р ч -. 4---v хи К по каналу с riepf-MHOXi; ч-л м ч. иччммго ирг..Г.ч. .:; ;:. ;- i

5 равнымгпцпо, i . устрой : :1 -;

Изобретение относится к технике автоматического управления электроэнергетическими системами м может быть использовано в устройствах, противоасарииной автоматики в частности при про тивозварнином агтомагическом регулировании мощности паровых турбин электростанций Целью изобретения явпя- етсч повышение точности измеренил активной мощности за счет обеспечения полной взаимной компенсации гармоничо ских составляющих удвоенной промиш ленной частоты (помех) на выходе измерительного преобразователя как при номинальной промышленной частоте, так и при ее изменениях Поставленная цель достигается введением третьего и четвертого перемножителей 6 7, выполнением фя оповоротных элементов 2 3 неортогональными и образованием новых функциональных связей 1 ил

Кр 12+Ь

ч; ч.:

V T -f Г П7 - СМ1 :11 -У:1 ( .гГ {11,гч.ейсм-и,,, ком:,..- г:рм -х.г

1 f {ом т ) r;i -;;

IIIII

К (1)2 Кр COS V - f;-i. : У м i : TO Sr : { , ..;- - i ..;, -ч :

И . iI Oijr.: .i I M-, i : i . . ... .

Согласно (G), (7) и (8) гоэ / u;iHie i 11 : и-Оье;-:- i- -чм.-: i-i Pv :; ..:,..образования мощности К, ; ..-{им с . ,г.- .- . i v,, -:; чг

помех по канал v .: n:.;v- -; i;..v riri ...-.О IVIK . ; i im, ,,,;... шп:

6 и 7 равныТ - ;; ri v i( -1 - -

i ; i ( С г :.. i;, Ч пМЙ ;IH; r-i :

/1 -u/,,i.7 Ч нпо/ -.т- й iiii r-Ur JOiri:..i1. : ... i

. , cos л,

V 1 -t- ( ел, i fn -

IIr- Vl -i- ( (И,, Г f

«1% V2--.-- . V ;. ,

V 1 Ь (г/м ; )Vi i:

il:. p. i; :. . I I. . I ; .

;.; , ;.-с1. 1 I .Q :;,; ; (.;

При (1Щ 1, r.e. при 7 : I/ C.M: ,(.;; i i .--;iO n -. ;-... .; r .-.--

НЫ6 КОЭффИЦИеНТЫ И MX ОЛЗШМЛ И t. .i:r-/ V - Wnt.M : С К -И: . ...-.-::

ствии с (10)-(14) раиныr.vipf. i: Г-ПР-..,.. :ч(. т- :.т.. i; ;-,i;

ПРИ НОМИНаЛЫНОЙ llpOMblltninH IOn .ПИ Гi i;) .. ,:И-; П. |i- .. ., - ; .. :

( ш - 1): ,:я:: по ч: /, ;: х. Н. п- м- VM IM-.-.H: -: К 1; Кр- 2; К,, -- I; К,, К|: - К,, 1;1П1тгчем .тю к п.ч; v-r ;,

К -ZV2 , К -- / .ВХОЛ, f. -. - -: -ПП- ,i .-,:,

К1 f// - К : 010 ;ii/i ii:ii - ; ... ;. - ;-:.., -:...

при изменениях промышленном ч-чсю ш мч Fi i/ . м ° : 4i Ml ::(- /:

пределах 0,9 f/) 1.1:-If-1 (- ног. i- -. -. -.. .;-и- .,. . ;-ч

2,11 Кр 1,91; 1.11 К,, ОП1 К,-. К.троилл ,и ;. . :/:л ны гргч ,v:- ч ч----Кр 1; . ....м1,:ч..ом1.,:,.чител

1,5 Ж1 1,3 1.(„.. Г-1.Я.a ior.v:.i:.i(..-.i-.-:.. mi к-ппш -;

Ч(:. i::.:;/ -;-4 ; iV . 1 ,0.) i i.;

15 e/i; i..: i; ; одо: /с i pv. CTnn i.i

.ад -J l,, (/Ai

-Kr;. -0 ,

Независимость о ияменпнии ч&г,

...шок:: i; :n. 1 I,: ..p.-PI о : ii.:;i: v: ;:iv-ii. . ;;-oкоэффициента Kn - 1 ознам пт тс-утиоип

. ж ,./рс.м :- ЛО,ч мошчто -р.|-,.-.;чУ. т;л.) ; .:ч..:; .н( -)н к

(как и у известного преоорязттг мп чгтог

v fiupi- ..V --.ОД:; hTi . r;.1,;. - .:; - : Г .:;П:), ПТ .)НЫХ ПОГреШНОСТеИ ПрОООтЗСЧЗЯНН ; Г КГИИ-. .-

p. j/. нл .;,, Tfj-.л i .| г: 1 --; ;; i : .M,rt .,H

ной мощности..-.

, ,t.U С riOiJ::L.iM tJ-i. :r: , : ТГ ,H, V МЧЧПК;Равенство нулю коэ Ь Мцисмп а

И r.V.-iv :0;:г--:и .,.;.,-,:Т: .-.,(.: .7- :.V Н НKf/J2 0 при любом значении кру омни ч...... ,,.,,,,-,,,-,..,-,,,.,-,

стотыО.9 uJ 1.1 означает полную ком-подк/иочен к v/ -чол; -, -;-- о.ч) г;гролмюпенсацию гармонических с.остапляюмдих;к,итепя Ьглхгды т х;п .-. и .iiir-nr.-iro пороУДВОеН НОЙ чаСТОТЫ (помех), Т.е. ОЬСГ.печОНПС НО.-КИТОЛОК Г.О ВЦ .Ч :-;;.: , Ю.Ч . ЧМ : -i:;..-pn.,i|.l

высокого и неизменного относительно -о цчплаг н л гипчг,;-г: r,v..,-.:,, : уровня сигнала активной ГОЩНРСГМ при изменениях промышленной частоты.

, Г Г , fi Л Ч :: - -/ Г i - 1 ,

ч; ч. ;. :

V

I

OH

&)

ffff)

I

Увы.