Измерительный преобразователь реактивной мощности Советский патент 1992 года по МПК G01R21/06 

-3

-H

ВьпЗ

Изобретение может быть использовано в устройствах измерения и автоматике энергосистем. Измерительный преобразователь реактивной мощности содержит блоки 1, 2 формирования сигналов, зэдатчик 3 опорных сигналов, перемножители 4, 5, высокочастотные заграждающие фильтры 6, 7 и сумматор 8. Выполнение блоков 1, 2 формирования сигналов, задатчика 3 опорных сигналов, фильтров 6, 7 и образование новых связей упрощает устройство и повышает его быстродействие. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

iQo- L8o-

L

Яш 2 -

Шг.1

x|

сл со

сл ч

го

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерения и автоматики энергосистем,

Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - структурная схема блока формирования сигналов,

Измерительный преобразователь содержит первый и второй блоки 1, 2 формирования сигналов, задатчик 3 опорных сигналов, первый и второй перемножители А, 5, первый и второй высокочастотные за- граждающие фильтры 6, 7, сумматор 8.

Блоки 1, 2 формирования сигналов содержат первый, второй и третий сумматоры 9, 10, 13, первый и второй перемножители 11, 12, а также первый и второй высокоча- стотные заграждающие фильтры 14, 15.

Устройство работает следующим образом.

На входы блоков 1,2 формирования сигналов подключены соответственно трехфаз- ные системы напряжений Ua, Ut. Uc и токов ia, ib, ic измеряемой цепи. К блокам 1 и 2 подключены также выходы задатчика 3 опорных сигналов, который генерирует curналы smnt и cosnt, причем n w , где ft)

частота трехфазной сети.

На выходе блока 1 формирования создаются сигналы, пропорциональные мгновенным значениям симметричных составляющих прямого Umisin(n + UU + QM и обратного Um2sin(n + cot+ 0.2 следования фаз напряжений, где Umi . Um2 амплитуды симметричных составляющих; а , ai - их начальные фазы.

На выходе блока 2 формирования создаются сигналы, пропорциональные мгновенным значениям ортогональных симметричных составляющих прямого Umicos(n + u)t + обратного Um2cos(n+ i + {fa следования фаз токов. Здесь tm , Ima амплитуды симметричных составляющих токов,/3i , рг - их начальные фазы.

Рассмотрим получение ортогональных симметричных составляющих токов на вы- ходе блока 2 формирования сигналов.

На вход блока 2 формирования поданы мгновенные значения токов трехфазной сети а, ib, 1с, которые, как известно, могут быть разложены на симметричные составляю- щую прямого Umisin (со t + ), обратного Uni2Sln(n+ u)) и нулевого Umosin( + ) следования фаз по следующим формулам:

ia Iml Sin (ft)t + ) + Im2 Sin (ft) t +/32) + + ImoSin (u)t + ) I

ib Iml Sin (Wt + --) + lт S iri

(u t + Д + ) +imo sin (со t ); (1)

Sin(u)t +/3l -) + lm2Sln

(to t +# f) +lmo si (a t +A);

На выходе масштабирующего сумматора 9, который оперирует с токами ia, ь. Ic, формируется сигнал х в соответствии с выражением

x(lb + ic)-§la -lmi (Q)l+ft -Im2sln(u)t+/fe).(2)

На выходе масштабирующего сумматора 10, который оперирует с токами ь и ic, формируется сигнал iy по формуле

iy (ic-ib) Li COS (u)t +/3l)- m2cos(ft)t+Дг).(3)

Выход сумматора 9 подключен к входу перемножителя 11, на второй вход которого подано напряжение sinnt от задатчика 3 опорных сигналов. На выходе перемножителя 11 формируется сигнал и 1Х sinnt -0,5 Imi cos (n -on) +fi) +

+ 0,5 Ui COS (n + OJ t ) - 0,5 mz COS

COS (n - (У) t + (32) + 0,5 1m2 COS (n + Ш t + (%)

(4)

Выход сумматора 10 подключен к входу перемножителя 12, на второй вход которого подано напряжение cosnt от задатчика 3 опорных сигналов. На выходе перемножителя 12 формируется сигнал

(5)

Выходы перемножителей 11 и 12 подключены к входам сумматора 13, на выходе которого получается сигнал

I 11 +12 lmiCOS(n +(0)t - Im2 COS (n - Of) t (6)

Выход сумматора 13 подключен с одной стороны к заграждающему фильтру 14 с частотой подавления (п - со). В результате на выходе фильтра 14 имеет место сигнал Imi cos(n )t , имеющий частоту (п + о)), амплитуду imi. равную амплитуде составляющей прямого следования и ортотональный с ней по фазе, что видно из сравнения с сигналом т1 sin (n +tw)t ,

С другой стороны, выход сумматора 13 подключен к заграждающему фильтру 15с частотой подавления ( n + ш ). На выходе фильтра 15 имеет место сигнал 1гп2 cos (n 4-би) t + /% , являющийся ортогональной симметричной составляющей обратного следования Im2 sin (o t+/fe). на частоте (n - со).

Мгновенные значения симметричных составляющих напряжений Umi sin (n 4-ft)t+GM - прямого и Um2 sin (n +СУ) t + 02 - обратного следо- вания формируются блоком 1 формирования, имеющим такую же структуру и отличающимся лишь тем, что первый выход задатчика 3 опорных сигналов с сигналом sinnt подключен к входу второго перемножителя 12, а второй выход задатчика 3 с сигналом cosnt подключен к входу перемножителя 11. Таким образом, на выходе сумматора 9 формируется сигнал

21

Ux тт Da - о- (Ub + Uc) а на выходе сумматора 10 -сигнал Uy (Ub Uc)

На выходе перемножителя 11 формируется сигнал Ui UxCosnt, а на выходе перемножителя 12 - сигнал U2 Uysinnt. На выходе сумматора 13 имеет место сигнал

U Ui-U2 Uni sin(n +w)t - Um2 sin (n +o)t (7)

Этот сигнал разделяется фильтрами 14 и 15 на две составляющие.

Симметричные составляющие прямого следования напряжения Umi sin(n +u))t +«1 с выхода блока 1формирования и тока

Umi cos (n 4- со ) t 4- fl{ - с выхода блока 2 формирования подают на вход перемножителя А, на выходе которого получают сигнал мгновенной реактивной мощности прямого следователя:

qi Umi sin (n + ca) t -f a

X Umi С05(П TU)t + - Umi ll Sin

x()-Ui H sin 2 (n + u)t +a

(8)

После подавления пульсаций мгновенной мощности с частотой 2(п + со) заграждающим фильтром 6 на его выходе имеет место сигнал по реактивной мощности прямого следования фаз

Qi Uih.sin( ai-/3i)(9)

Симметричные составляющие обратногоследованиянапряжения

Um2 Sin (n - 0) ) Т - «2 ИТО КЗ

Um2 cos (n - и)) t - fiz с выходов блоков 1 и

2 формирования подают на вход перемножителя 5, на выходе которого получают сигнал мгновенной реактивной мощности обратного следования

2 - Um2 Sin (n + ft; ) t + 02 xUm2COS(n-U))t-$z Um2l2Sin

x(ai-/3i)-Ui li (n -u)t- ai-j8i

(Ю)

После подавления пульсации мгновенной мощности с частотой 2(п - а ) заграждающим фильтром 7 на его выходе получают сигнал по реактивной мощности обратного следования фаз

Q2 U2l2Sin( СГ2-А) -(И)

Суммируя выходные сигналы фильтров 6 и 7 в сумматоре 8, на его выходе получают сигнал по суммарной реактивной мощности несимметричной трехфазной цепи

Q Qi + Q2.(12)

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения 1. Измерительный преобразователь реактивной мощности, содержащий первый блок формирования сигналов, входы которого являются первыми входами преобразователя, второй блок формирования сигналов, входы которого являются вторыми входами преобразователя, первый и второй перемножители, задатчик опорных сигналов, первый выход которого подключен к первым управляющим входам первого и второго блоков формирования сигналов, а второй выход подключен к вторым управляющим входам первого и второго блоков фор- мирования сигналов, первый и второй фильтры, сумматор, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, задатчик опорных сигналов выполнен в виде генератора ортогональных синусоидальных напряжений, первый и второй фильтры выполнены высокочастотными заграждающими, первые выходы первого и второго блоков формирования сигналов подключены соответственно к первому и второму входам первого перемножителя, вторые выходы первого и второго блоков формирования сигналов подключены соответственно к первому и второму входам второго перемножителя, выходы первого и второго перемножителей соединены соответственно с входами первого и второго фильтров, выход первого фильтра, являющийся первым выходом преобразователя, соединен с первым входом сумматора, выход второго фильтра, являющийся вторым выходом преобразователя, соединен с вторым входом сумматора, выход которого является третьим выходом преобразователя.

I

fe.2

0

фильтров подключены к выходу третьего сумматора, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, первый вход второго сумматора объединен с вторым входом первого сумматора, второй вход второго сумматора объединен с третьим входом первого сумматора, а первый, второй и третий входы сумматора являются входами блока формирования сигналов.