Способ измерения реактивных мощности и энергии Советский патент 1979 года по МПК G01R21/00 

1

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению реактивных мощности н энергии переменного тока.

Известны снособь измерения реактивных мощности и энергии, по которым измеряемое напряжение или ток сдвигают по фазе на 90°, применяя специальные фазосдвигающие схемы, и далее преобразуют в мощность (энергию), используя при этом ваттметровые преобразователи активной мощности, т. е. при формировании реактивной мощности или энергии реализуются уравнения

+ )

.(COt + 6,)

t

Ji/,( + j.-f .„j

Vff - Wp -

.Sin(COt+h)d.

При этом реактивная мощность Q и энергия определяются выражениями

Q f//sinf; Wp llHir.,

Однако такие способы справедливы и применимы только при синусоидальных напряжениях и токах.

При наличии высших гармоник в напряжении и токе реактивная мощность определяется

Q - lij sin , -f з/а sin ...+ ,.,.+.A ftSin;fA+....

Сдвиг no фазе напряжения или тока на четверть периода (например, линиями задержки) приводит к тому, что в состав слагаемых реактивной мощности входит активная мощность (для четных гармоник). Осуществление же сдвига по фазе на 90° каждой гармоники связано с трудностями технического воплощения.

Цель изобретения - повыщение точности измерения реактивной мощности и реактивной энергии при несинусоидальных периодических напряжениях и токах.

Это достигается тем, что по способу измерения реактивных мощности и энергии, включающем умножение двух измеряемых величин, интегрирование их во времени,перед умножением мгновенные значения измеряемых напряжений и тока каждой гармоники уменьЩают (увеличивают) в k раз, где k - порядок гармоники, одну из величин, например напряжение, дифференцируют (интегрируют) и производную (интеграл) умножают на другую величину, например ток.

По мгновенным значениям несинусоидальных токов и напряжений можно определить реактивные мощность и энергию из выражений

Q

«Г.

fk cx

Q ,dtdt...(r);

0 TT о k-i

/ 00

, --l(,rf..(2);

IS

j ,) k dt

t) k

0

k-oo

t k-oo

...(2)

s

0 k

A I . ft co 7-ft CO

-is

« )

0 ft l 7- (3 fV....(3);

6 A I

ft 00

ft X5

47 ,

-fV

(4); J p ... 7 k dt

0 ft I

.f

ikdfdi...(4).

В справедливости этих уравнений можно убедиться, подставив значения

Uk (,); и

Jft :- /m Sin (А cot + ),

где Mft и fft- мгновенные значения /г-х гармоник напряжений и токов. Согласно изобретению предлагаемый способ заключается в том, что:

1. Мгновенные значения каждой гармоники нaпpяжeниJ и тока уменьшают (увеличивают) в k раз, где k - порядок гармоники. Эта операция осуществляется применением специальных частотных фильтров в

виде безындуктивных линий, входное сопротивление которых при достаточно большой длине равно волновому сопротивлению

1/ г ik cot

Jk cot

2.Одну из величин, например напряжение, дифференцируют (интегрируют).

3.Производную (интеграл) умножают на другую величину, например ток.

4.Полученное произведение интегрируют по времени и измеряют энергию, а усредняя по времени, измеряют мощность.

По предлагаемому способу можно создавать устройства для измерения реактивной мощности и реактивной энергии,.используя все преобразователи активной мощности, построенные на принципе интегрирования произведения мгновенных значений напряжения и тока по времени.

На чертеже показана схема, иллюстрирующая предлагаемый способ формирования реактивной мощности и реактивной энергии.

На входы подаются несинусоидальные токи, амплитуды гармоник которых в блоках 1 и 2 уменьшаются в /й раз. Возможно также построение устройств по данному способу с уменьшением только напряжения

или только тока в k раз. Затем производится дифференцирование гармоник напряжения или тока (блок 3).

Эти сигналы подаются в ваттметровый преобразователь - интегратор 4 произведения двух аналоговых сигналов, на выходе которого формируется реактивная мощность или реактивная энергия. Основная относительная погрешность преобразователя при этом не превосходила ±0,5%.

Формула изобретения

Способ измерения реактивных мощности и энергии, включающий умножение двух измеряемь1х величин, интегрирование их во времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при несинусоидальных периодических напряжениях и токах, перед умножением мгновенные значения измеряемых напряжений и тока каждой гармоники уменьшают (увеличивают) в k раз, где k - порядок гармоники, одну из величин, -например напряжение, дифференцируют (интегрируют) и производную (интеграл) умножают на другую величину, например ток.