Линейный преобразователь проходящей мощности в частоту Советский патент 1978 года по МПК G01R19/26 G01R21/06 

(54) ЛИНЕЙНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРОХОДЯЩЕЙ МОЩНОСТИ В ЧАСТОТУ напряжения нагрузки в пропорциональные напряжения, автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, сумматор, квадратичный преобразователь, усилитель, синхронный детектор, преобразователь по стоянного напряжения в частоту и формирователь импульсов постоянной амплитуды и длительности цепи обратной связи, введены инвертор, дополнительный преобразователь постоянного нап-ряжения в частоту, дополнительный формирователь импульсов постоянной длительности и амплитуды и дополнительный сумматор с тремя входами, при этом выход синхронного детектора через известные преобразователь постоянного напряжения в частоту, формирователь импульсов постоянной амплитуды и длительности соединен с одним из входов автоматического переключателя, а через инвертор, дополнительный преобразователь постоянного напряжения в частоту, дополнительный формирователь импульсов постоянной амплитуды и длительности соединен с другим входом автоматического переключателя, один из входов дополнительного сумматора соединен с выходом синхронного детектора, два других - с выходами преобразователей постоянного напряжения в частоту, а выход дополнительного сумматора является одним из выходов линейного преобразователя проходящей мопиюсти в частоту. Па чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя, включающего в себя ()й преобразователь 1 тока; входной преобразователь 2 напряжения; автоматический переключатель 3; коммутационный генератор 4; сумматор 5; квадратичный преобразователь 6; усилитель 7; си-нхронный детектор 8; преобразователи 9 и 10 постоянного напряже ия в частоту; инвертор 11; формирователи 12 и 13 импульсов постоянной длительности и амплитуды; сумматор 14 с тремя входами. Ток П и напряжение U на контролируемом участке электрической системы с помощью преобразователей 1 и 2 преобразуются в пропорциональные напряжения. Противофазные напряжения с выхода преобразователя 1 через автоматический переключатель 3, управляемый генератором 4, поочередно поступают на один из входов сумматора 5, на другой вход которого подано напряжение с выхода преобразователя 2. Переключатель 3 в одном из положений подаст напряжение, совпадающее по фазе с входным током, а в другом - сдвинхтые на 180°. В результате, в один полупериод коммутирую цего напряжения на выходе сумматора 5 со.здается геометрическая сумма напряжений, сдвинутых на угол сц а во второй полупериод - Ieометрическая разность этих напряжений. При непрерывной работе переключателя 3 с частотой более низкой, чем частота входного тока и напряжения, на вход квадратично о преобразователя 6 воздействуют пакеты суммарного и разностного напряжений. При неравенстве этих напряжений при на выходе квадратичного преобразователя б появляется переменное напряжение с частотой переключения (частота генератора 4), с амплитудой, порциональной проходящей мощности, напряжение усиливается усилителем 7 и выпря.мляется синхронны.м детектором 8. С выхода синхронного детектора 8 постоянное напряжение поступает на вход преобразователя 9 напряжения в частоту и через инвертор 11 на аналогичный преобразователь 10. Преобразователи 9 и 10 выполнены таким образо.м, что они генерируют только при одной полярности постоянного напряжения. Поэтому, если работает преобразователь 9, то за счет инвертирования напряжения в инверторе 11 преобразователь 10 не генерирует. Работаюп 1ий преобразователь 9 у1равляет работой формирователя 12 импульсов постоянной амплитуды и длительности. С в.ыхода формирователя 12 импульсы через автоматический переключатель 3 поступают на сумматор 5. Формирователь 12 подключен к то.му входу автоматического переключателя, включение которого соответствует формированию на выходе сумматора 5 разностного напряжения. Поэтому на квадратичный преобразователь 6 при одним положении переключателя пост пает су.1марное напряжение, а при другом - разностное напряжение совместно с импульсами от формирователя 12. При достаточно больщом коэффициенте силения усилителя 7 к-вадрат сх.ммарного напряжения равен сумме квадратов разностного л импульсного напряжения. Так как квадрат импульсного напряжении 1ропорционален частоте следования импульсов, то частота fi на выходе преобразователя 9 пря.мо пропорциональна проходящей электрической мощности, определяемой входными током tJ и напряжением U fj kU3cosV При изменении направления мощности. () из.меняется фаза неременной соста.вляющей напряжения на выходе квадратич -:ог() нреобразователя 6 на 180°. Соответственно и:-;меняется полярность постоянного напряжения на выходе синхронного детектора 8. В результате этого начинает работать преобразовате;1ь 10 и аанирается преобразоватеть 9. Пмпульсы постоянной длительности и амплитуды переключателя 3 начинают воздейст1ювать на сумматор 5. Так как нри измененном направлении мощности подача синфазно)Т) напряжения на вход сумматора 5 создает же разностное нанряжение, а при противофазном (сдвигптом на 180°) напряжении - суммарное напряжение, то поступление импульсов па другой вход переключателя 3 не изменяет режим работы квадратичного нреобразователя 6, т. е. импульсы поступают совместно с разностным напряжение.м. Поэтому частота колебаний на выходе преобразователя 10 h прямо пропорциональна проходящей электрической мощности и при противоположном направлении. Благодаря oxeaTv одноканального преобразовательного тракта глубокой отрицательной обратной счязью через формировате.ли импульсов при любом направлении мощности нестаби-льность параметров преобразовательных звеньев (сумматора 5, квадратичного преобразователя 6, усилителя 7, синхронного детектора 8, частотных преобразователей 9 и 10) мало влияет на точность преобразования.

Таким образом, частота колебаний, на выходе преобразователя пропорциональна проходящей мощности при любом направлении, а наличие колебании на одном или другом выходах преобразов.ггеля дает информацию о направлении мощности.

Для передачи измерительной информации по одному каналу связи описанный преобразователь снабжен дополнительным сумматором 14 с тремя входами. Один вход сумматора соединен с выходом синхронного детектора 8, а два других входа - с выходами частотных преобразователей 9 и 10. При одном направлеНИИ мощности на выходе сумматора 14 появляются колебания частоты f| и сигнал положительной полярности. При другом направлении - соответственно колебания частоты i и сигнал отрицательной полярности. По частоте колебаний на приемном конце можно определить значение мощности, а по полярности сигнала - судить о направлении мощности в системе.

Предлагаемое изобретение может найти щирокое применение на энергетических объектах и подстанциях для дистанционного измерения проходящей мощности в системе (по частоте сигнала), при этом по полярности сигнала мож но определить и направление мощности. Формула изобретения

Линейный преобразователь проходящей мощности в частоту, содержащий входные преобразователи тока и напряжения нагрузки в

пропорциональные напряжения, автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, сумматор, квадратичный преобразователь, усилитель, синхронный детектор, преобразователь постоянного напряжения в частоту и формирователь импульсов постоянной амплитуды и длительности цепи обратной связи, отличающийся тем, что, с целью обеспечения реверсивности линейного преобразования и индикации направления мощности, он снабжен инвертором, дополнительным преобразователем постоянного напряжения в частоту, дополнительным формирователем импульсов постоянной длительности и амплитуды, и дополнительным сумматором с тремя входами, при этом выход синхронного детектора через известные преобразователь постоянного напряжения в частоту, формирователь импульсов постоянной амплитуды и длительности соединен с одним из входов автоматического переключателя, а через инвертор, дополнительный преобразователь постоянного напряжения в частоту, допо.;1нительный формирователь импульсов постоянной амплитуды и длительности соединен с другим входом автоматического переключателя, один из входов дополнительного сумматора соединен с выходом синхронного детектора, два других - с выходами преобразователей постоянного напряжения в частоту, а выход дополнительного сумматора является одним из выходов линейного преобразователя проходящей мощности в частоту.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 457932, кл. G 01 R 19/26, 1973.