Устройство для измерения реактивной мощности Советский патент 1981 года по МПК G01R21/06 

1

Изобретение отно.;ится к области электроизмереиия и может быть использовано для измерения реактивной мощности в электрических цепях при наличии ,в них периодических несинусоидальных и непериодических (случайных) напряжений и токов.5

Известно устройство для измере:г, рсактизз ной мощности, содержащее трансформаторы напряжения и тока, к входу одного из них подключен фазосдвигающий блок 1 .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения в цепях при несинусоидальных режимах.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устройство для из- 15 мерения реактивной мощности, содержащее трансформаторы тока и напряжения, выходы которых подключены к фазометру, выход которого через блок вычисления тангенса подключен к множительному блоку, выход трансфор- 20 матора тока подключен к множительному блоку, выход которого соединен с первым входом регистрирующего устройства, второй вход

которого через блок определения фазы подключен к трансформатору напряжения 2.

Однако это устройство обладает недостаточной точностью измерения реактивной мощности при несинусоидальных режимах.

Целью изобретения является повышение точт илетк устройства.

Поставленная цель дрстигается тем, что устройство для измерения реактивной мощности, содержащее трансформаторы тока и напряжеtoния, блок определения минимума, последовательно соединенные блок вычисления сдвига фазы, блок определения синуса, блок умножения, выход которого соединен с регистрирующим устройством, введены два масштабных преобразователя, три коммутатора, фазовращатель, анализатор спектра, четыре аналоговых запоминающих устройства и блок управления, причем выходы трансформаторов тока и выходы трансформаторов напряжения через порвый и второй масштабные лрюобразователк соединены с первым коммутатором, выход которого через последовательно соединенные фазовращатель и анализатор спектра подключены К блоку определения минимума, выход которого соединен с другим входом фазовращателя, входом блока управления и с первыми входами четырех аналоговых запоминающих устройств, вторые входы первых двух из которых соединены через второй коммутатор с выходом фазовращателя, вторые входы других двух .аналоговых запоминающих устройств сонединены через третий коммутатор с выходом анализатора спектра, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, третий выход соединен с управляюптими входами вто рого и третьего коммутаторов, четвертый выход - с регистрирующим устройством, пятый выход блока управления соеданен с управляющим входом блока вычисления сдвига фазы, входы которых соединены с выходами первьрс двух аналоговых запоминающих устройств, вы ходы других двух аналоговых запоминающих устройств соединены со входами блока умножения. На чертеже приведена блок-схема устройства для измерения реактивной мощности. Устройство содержит трансформаторы 1 тока, масштабные преобразователи 2 и 3, выходы которых соединены со входами первого коммутатора 4, выход которого подключен к последовательно соединенным фазовращателю 5, анализатору 6 спектра и блоку 7 определения минимума, второй и третий коммутаторы 8 и 9, управляющие входы которых подключены к блоку 10 управления, а выходы - соответственно к аналоговым запоминающим устройствам 11, 12 и 13, 14, выходы аналоговых запоминающих устройств Ни 12 подключены к блоку 15 вычисления сдвига фаз, выход которого соединен через блок 16 определения синуса с блоком 17 умножения, другие входы которых соединены с вь1ходами аналоговых запоминающих устройств 13 и 14, а выход блока 17 соединен с регистрирующим устройством 18. Блок 10 управления задает алгоритм работ всех ззлов устройства, а именно: определяет порядок коммутации фазных напряжений и выходных сигналов трансформатора 1 тока, выдавая соответствующие сигналы на коммутатор 4; управляет последовательным анализо камодой гармоники сигнала , воздействуя на анализатор 6; управляет коммутаторами 8 и и аналоговыми запоминающими устройствами 11-14, обеспечивая необходимый порядок записи амплитуд гармо1шк и фазовых сдвигов напряжения и тока в аналоговых запоминающ устройствах 11-14; управляет блоком 15 вы числения сдвига фаз; выдает регистрирующем устройству 18 текущее значение номера гармо .4 НИКИ, а также идентифицирует сигнал, анализируемый в данный момент. Работа всего устройства синхронизируется частотой исследуемого напряжения, для чего на блок управления 10 поступает напряжение фазы А. Устройство работает следующим образом. Трехфазное напряжение промыщле1той сети и напряжения, пропорциональные току каждой фазы, снимаемые. с помощью трансформатора 1 тока через масщтабные преобразователи 2 и 3 соответственно, поступают на коммутатор 4, который под воздействием блока 10 управления коммутирует последовательно во времени фазы напряжешя А, В, С и напряжения, пропорциональные токам фаз А, В, С. Выходной сигнал коммутатора 4, соответствующий напряжению (или току) выбранной фазы, через фазовращатель 5, управляемый блоком 7 определения минимума, поступает на анализатор 6 спектра, который определяет модули синусной и косинусной составляющих каждой k-той гармоники, причем k 1, 2, ..., п, где п требуемое количество определяемьис гармонических составляющих. Косинусная составляющая поступает на блок 7 определения минимума, который управляет сдвигом фазы фазовращателя 5 до тех пор, пока косинусная составляющая не примет минимального значения. Если начальная фаза соответствующей гармоники отсутствует, фазовращатель 5 находится в исходном состоянии. В этом случае синусная составляющая равна амплитуде анализируемой гармоники, и блок 7 определения минимума выдает команду аналоговым запоминающим устройствам 11-14 на запоминание амплитуды гармоники и ее фазового сдвига. Запоминание происходит следующим образом. Блок 10 управления управляет коммутаторами 8 и 9, которые подключают соответствующие аналоговые запоминающие устройства к фазовращателю 5 и анализатору 6. В аналоговом запоминающем устройстве 11 записывается фазовый сдвиг исследуемой гармоники напряжения) в аналоговом запоминающем устройстве 12 - фазовый сдвиг гармоники тока. В аналоговом запоминающем устройстве 13 записывается амплитуда исследуемой гармоники тока; в аналоговом запоминающем устройстве 14 амплитуда исследуемой гармоники напряжения. Блок 10 управления выдает сигналы разрещения записи аналоговым запоминающим устройствам 11 - 13 или 12-14 соответственно. Сигнал определения минимума от блока 7 определения .минимума поступает также на блок 10 управления, которое (после окончания записи информации в аналоговом запоминающем уст йстве) включает блок 15 вычисления сдвига фазы между напряжением и током исследуемо гармоники, и затем с номошью блока 16 определения синуса вычисляется синус угла сдвига фаз. Блок 17 умножения умножает выходные сигналы аналоговых запоминающих устройств 13 и 14 и блока 16 определения синуса, и на выходе блока 17 формируется значение реактивной мощности исследуемой гармоники сети, которюе поступает на регистратор 18, фиксирующий реактивную мощность по команде от блока 10 управления. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять реактивную мощность в однофазных и трехфазных цепях с несинусоидальными режимами. Изобретение найдет применение для измерения качественных параметров электросети при оптимизации качества злектрознергии и компенсации реактивной мощ ности. Формула изобретения Устройство для измерения реактивной мощности, содержащее трансформаторы тока и напряжения, блок определения минимума, последовательно соединешп11е блок вычисления сдвига фазы, блок определения синуса, блок умножения и регистрирующее устройство, о т.1 и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью понышения точности, в него введены два маештабных преобразователя, три коммутатора, {)азовращатель, анализатор спектра, четыре аналоговых запоминающих устройства и блок управления, причем выходы трансформаторов TTTka и выходы трансформаторов напряжения через первый и второй масщтабные преобразователи соединены с первыу; коммутатором, выход которого через последовательно соединенные фазовращатель и анализатор спектра подключены к блоку определения минимуму, выход которого соединен с другим входом фазовращателя, входом блока управления и с первыми входами четырех аналоговых запомииаюишх устройств, вторые входы первых двух из которых соединены через второй коммутатор с выходом фазовращателя, вторые входы других двух аналоговых, запоминающих устройств соединены через третий коммутатор с выходом анализатора спектра, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора, третий выход соединен с управляющими входами зторого и тржтьего коммутаторов, четвертый выход - с регистрирующим устройством, пятый выход блока управления соединен с управляющим входом блока вычисления сдвига фазы, входы которых соединены с выходами первых двух аналоговых запоминающих устройств, выходы других двух аналоговых заполлинающих устройств соединены со входами блока умножения. Источникн информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Курс электрических измерений. Под ред. Прыткова В . Т. и др. ч. II, М.-Л., ГЭИ, 1960. 2.Заявка .Японии № 54-21273, ПО F 2, 77.07.79.