Способ определения активной мощности в высоковольтной линии переменного тока Советский патент 1992 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано при управлении режимами высоковольтной линии электропередачи переменного тока и является усовершенствованием способа по авт. св. СССР № 1368796.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет учета систематической ошибки, вносимой измерительным преобразователем активной мощности.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ измерения активной мощности в высоковольтной линии электропередачи; на фиг. 2 - принципиальная схема функционального блока, осуществляющего планированный эксперимент по изменению напряжения, тока и угла сдвига между ними во вторичных цепях трансформаторов.

Сущность изобретения заключается в том, что определение систематической ошибки, вносимой измерительным преобразователем активной мощности, осуществляют планированием активного эксперимента путем изменения во вторичных цепях трансформаторов тока и напряжения значений трех параметрови, ,р- напряжения, тока и фазового сдвига на двух уровнях (11Макс,

DMHH, 1мин, 1макс, , ). На ОСНОВв ЭТИХ

значений создают возможные сочетания (например, восемь), в каждом из которых измеряется активная мощность на выходе преобразователя. Данные экспериментов можно свести в табл. 1.

В таблице использованы обозначения: Р|изм - активная мощность, измеренная измерительным преобразователем активной мощности; - фактическое значение активной мощности, П - систематическая

XJ

СО

XI CJ СЛ СП

to

ошибка, вносимая измерительным преобразователем активной мощности,

П Р1факТ - Ршзм.(1)

В общем случае статическую характеристику измерительного преобразователя можно представить в виде

Д ,

где До - постоянная во всем диапазоне погрешность (дрейф нуля);

б х-погрешность, пропорциональная значению измеряемой величины.

Характеристику погрешности измерительного преобразователя активной мощности переменного тока можно представить в виде

П а0 + aiU + 32 + аз tfH- aiaUl + a23ly + bnU2 + b22l2 + Ьззуг, где a0, ai, 32, аз, ... - коэффициенты градуи- ровочной характеристики.

Если ограничиться линейной зависимостью, то применением дробных реплик можно резко снизить количество опытов, При этом характеристика погрешности имеет вид:

n a0 + aiU + a2l+ (2)

При трех независимых факторах можно обойтись четырьмя экспериментами (см. табл. 2).

В случае, когда погрешность является квадратичной функцией, необходимо провести дополнительные эксперименты (минимум 7 опытов). Учет ошибки, вносимой измерительным преобразователем активной мощности, превышаетточность измерения активной мощности в высоковольтной линии переменного тока.

Устройство содержит измерительный трансформатор 1 тока, измерительный трансформатор 2 напряжения, измерительный преобразователь 3 активной мощности, на вход которого подаются сигналы от трансформаторов 1 и 2 через ключи 4 и 5. Сигналы с измери- тельных трансформаторов 1 тока и 2 напряжения через ключ 5 поступают на вход функционального блока б, который организует планирование активного эксперимента по изменению напряжения, тока и угла сдвига между ними путем включения во вторичные цепи измерительного трансформатора 2 напряжения автотрансформатора 7,активного сопротивления 8 и индуктивности 9 (фиг. 2). Блок 6 содержит также образцовый шунт 10, включенный во вторичные цепи измерительного трансформатора 1 тока. К выводам автотрасформатора 7 подклю- чены ключи Ki, K2 и Кз, вторые концы которых через ключ КА соединены с выходом блока 6, через ключ КБ - к цепи, состоящей из индуктивности 9 и сопротивления 8, и через ключ Кб - к выходу блока 6. Устройство

содержит также вычислительный блок 11 определения коэффициентов погрешности, вносимой измерительным преобразователем 3 активной мощности по результатам обработки активного эксперимента. На вход блока 11 поступает сигнал с блока 3, а выход его связан с блоком 12 памяти. На первый вход вычислительного блока 13 определения текущего значения погрешности измерительного преобразователя мощности поступает сигнал с блока 12, на два других его входа - сигналы с трансформаторов тока и напряжения. Выход блока 13 связан с первым входом блока 14 определения фактического значения активной мощности, на второй вход которого поступает сигнал с блока 3, а на третий вход - с блока 15 вычисления погрешностей, вносимых трансформаторами тока 1 и напряжения 2, информация с которых поступает на вход блока 15.

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

Соответствующим переключением ключей Kj, К2, Кз, К4, КБ, Кб, К можно получить различные сочетания параметров путем изменения уровней величин U, I и р. В качестве уровней U, I и уз можно принять следующие

UMHH 0,9U; имакс U;

IMHH 0,5 I;

0, рмакс (р ,

где U, I и р - номинальные значения напряжения, тока и угла сдвига между ними.

Для реализации способа вначале через замкнутый ключ 4 в преобразователь 3 поступает информация от измерительных трансформаторов тока 1 и напряжения 2. В преобразователе 3 формируется текущее значение активной мощности, которое соответствует восьмому эксперименту по табл. 1:

Рвизм Ul + aiU + aal тазу.

(3)

Это значение активной мощности поступает в блок 11.

Для проведения активного эксперимента отключают ключ 4 и замыкают ключ 5. При этом отключается преобразователь 3 активной мощности от трансформаторов тока 1 и напряжения 2 и подключается к ним блок 6. Блок 6 организует планирование активного эксперимента путем соответствующих переключений ключей Ki, К2, Кз, К4, КБ, Кб, К. В соответствии с табл. 1, для проведения первого эксперимента необходимо открыть клю- чи Ki, Кз и HU и закрыть ключи Ка, Ks, Ke и К. При этом измененные значения ииин , 1Мин, у)мин поступают в преобразователь 3, где формируется активная мощность, равная

Р-Ыэм 0,225UI cosp+ao + 0,9 aiU + 0,5 321 + 0,5азр .(4)

Для проведения второго эксперимента (табл. 1) ключи Ki, Ка и К4 открыты, а Кз, КБ, Кб и Ку закрыты. При этом в преобразователе 3 формируется активная мощность, равная5

Р2изм 0,25Ulcos# + а0 + aiU + 0,5 32 + 0,5 аз р.(5)

Для проведения третьего эксперимента (табл. 1) ключи KL Кз, Ю, К открыты, а К2, КБ, Кб закрыты. При этом в преобразователе 3 10 измеряется активная мощность:

Рзизм 0,45 Ul cos р + а0 + 0,9 aiU + 32 + 0,5 аз р.(6)

Для проведения четвертого эксперимента (табл. 1) ключи KI, К2, К4 и К открыты, 15 а Кз, Ks и Кб закрыты. В преобразователе 3 измеряется активная мощность

Р4 изм 0,5Ulcos p+ а0 + aiU + 32 + 0,5 (7)

Для проведения пятого эксперимента 20 (табл. 1) ключи К2, Кз, Ks и Ке открыты, a Ki, Кз и Ку закрыты. При этом в преобразователе 3 формируется активная мощность, равная

Psизм 0,45Ulcosp + a0 + 0,9aiU + 0,5з21 25 + .(8)

Для проведения шестого эксперимента (табл. 1) ключи Ki, Кз, Ks и Ке открыты, а ключи К2, К4, К закрыты При этом в преобразователе 3 измеряемая активная мощ- 30 ность будет равна

Ре изм O.SUIcosip + а0 + aiU + O.Saal + аз р

(9)

Для проведения седьмого эксперимента (табл. 1) ключи К2, Кз, Ks, Ке, К открыты, а 35 Ki и Кз закрыты. При этом в преобразователе 3 измеряемая активная мощность будет равна

Р изм 0,9Ulcosp + а0 + 0,9aiU + 32 + азу .(10) 40

Измеренные активные мощности по всем восьми экспериментам поступают в блок 11, где происходит вычисление коэффициентов систематической ошибки, вносимой измерительным преобразователем 45 активной мощности.

Решением уравнений (3)-(10) относительно величин U, I, p, a0, ai, 32, аз вычисляется хэрактеристика погрешности 50 измерительного преобразователя активной мощности, которая хранится в блоке памяти 12. В блоке 13 по текущим значениям тока

и напряжения с блоков 1 и 2 и характеристи55

ке погрешности, получаемой с выхода блока 12, определяется систематическая погрешность преобразовэтеля активной мощности по формуле (2), которая поступает в блок 14, куда поступает также текущее значение активной мощности линии с преобразователя 3.

В блоке 15 происходит вычисление погрешностей, вносимых трансформаторами тока 1 и напряжения 2,

В блоке 14 определяется фактическое значение активной мощности линии за счет исключения систематической погрешности, вносимой измерительными трансформаторами, и систематической погрешности, вносимой измерительным преобразователем активной мощности.

По сравнению с прототипом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить точность измерения активной мощности в линии.

Формула изобретения

Способ определения активной мощности в высоковольтной линии переменного тока по авт. св. № 1368796, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет систематической ошибки, вносимой измерительным преобразователем активной мощности, дополнительно изменяют коэффициенты трансформации измерительных трансформэторов токэ и напряжения и путем изменения во вторичных цепях значений напряжения, тока и угла сдвига между ними создают возможные сочетания этих парэметров, например на двух

УРОВНЯХ UMHH, 11макс, 1мин, |макс, $Рмин, макс

для каждого сочетания измеряют активную мощность на выходе измерительного преобразователя активной мощности РИзм1, рассчитывают фактическую подводимую мощность Рфак-п из полученной системы уравнений

Рфакл Ui ljCOS j,

Рфакт Ризм Эо + 3lUi + 32-li + ЭЗ р.

определяют коэффициенты з0, ai, 32, аз, а активную мощность Р определяют по формуле

Р Ризм + а0 + aiU + 32-1 + эз р , где Ризм - измеренное значение активной мощности;

U, I, р - текущие значения напряжения, тока и сдвига фаз между ними;

Ui, Ij, fx - значения напряжения, тока и сдвига фаз между ними, принадлежащие набору Умин, Умакс, мин, 1макС| Рмин, Рмакс

Таблица 1

Использование: электроизмерительная техника, управление режимами высоковольтной линии электропередачи переменного тока. Сущность изобретения: формируют несколько возможных сочетаний напряжения, тока и фазового сдвига между ними. Для каждого набора напряжений, тока и фазового сдвига измеряют активную мощность. Из решения системы уравнений, связывающих набор параметров и измеренные значения активной мощности, вычисляют характеристику погрешности измерительного преобразователя активной мощности, с учетом которой корректируется измеренное значение активной мощности. 2 ил.,2 табл. fe

Таблица 2

Фиг.1

Фиг, 2