Способ измерения реактивной мощности и устройство для его реализации Советский патент 1982 года по МПК G01R21/06 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к электроизмерительной технике и момёт быть использовано в. автоматике и энергетике,например, для реализации измерительных преобразователей реактивной мощности. Известен способ измерения реактив ной мощности, заключающийся в том, что в трехфазной сети при симметричной системе напряжений перемножают .мгновенные значения тока в одной фазе на мгновенные значейия напряжения между двумя другими фазами, а произведение усредняют в течение периода р Его недостатком является то, что он неприменим для измерения реактивной мощности в однофазной цепи. Известен способ измерения реактив ной мощности, включающий перемножение мгновенных значений тока и напря жений, одно из которых сдвинуто на 90 относительно другого, и усреднение полученного произведения в тече ние определенного интервала времени Г2. Данный способ осуществляется устройством для измерения реактивной мощности, содержащим множитель ный блок, один вход которого непосредственно, а другой через фазосдвигающий блок подключены к входным шинам, выход множительного блока через фильтр подключен к выходной шине , Недостатком указанного способа является низкая точность, обусловленная зависимостью амплитуды сдвигаемого сигнала от частоты. Цель изобретения - повышение точности в широком диапазоне частот. Поставленная.цель достигается тем, что согласно способу измерения реактивной мощности, включающему перемножение мгновенных значений тока и напря : ения и усреднение получённого произведения в течение определенного интервала времени, после перемножения 391 мгновенных значений напряжения и тока производят выделение переменной состаш яющей произведения, а.усреднение производят с момента перехода через ноль тока (напряжения) входного сигнала в течение интервала времени, рав ного V периода входного сигнала. Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим множитель ный блок, входы которого соединены с входными шинами, а выход подключен к входу.первого фильтра нижних частот, выход которогосоединен-с первой выходной шиной, в который введены последовательно соединенные инвертор, сумматор, ключ,второй фильтр нижних частот, а также блок управления ключом, причем вход первого фильтра нижних частот соединен с другим входом сумматора, а выход - с входом ин пертора, выход второго фильтра нижних частот соединен с выходной шиной а вход управления ключа через блок управления ключом соединен с первой входной шиной. На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления способа из мерения реактивной мощности; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясня ющие работу устройства. .: Устройство для осуществления способа измерения: реактивноймощности содержит множительный блок 1, первый фильтр 2 нижних частот, инвертор 3, сумматор t, ключ , второй фильтр 6 нижних частот, блок 7 управления ключом, состоящий из фазосдвигающей цепи 8, формирователей 9 и 10 и сумматора 11 по модулю два. Сгюсоб измерения реактивной мощности состоит в следующем. Из.сигнала мгновенной мощности Р -- Ui г Um5m(flt 4-4).ImS/n52t COS If - Lmlo cos(2ftt ) где U f) входной сигнал на пряжения (фиг.2а) -- входной сигнал тока (фиг.26), выделяют переменную составляющую (2511+4) (фиг.2в), затем уср здняют выделенную переменную составляющую с момента перехода через нуль тока (напряжения), контролируемо цепи в течение времени, равного I/ периода входного сигнала. Преобразование происходит по .4:(Ч1C05( tf)clti TAJ - yihtf Т - период входного сигнала тока (напряжения), если оно производится с момента перехода через нуль тока. Если преобразование производится с момента перехода через нуль кривой напряжения, то его уравнение имеет вид /3 - a-f,L C05(25lt4.L)dt : LUI, Разность заштрихованных площадей на кривой, выделенной переменной составляющеи произведения мгновенных значений напряжения и тока контролируемой цепи (фиг. 2в), распО(ЛОженных выше и ниже оси времени, на отрезках от п I до п | + , где П О, 1, 2, 3,..., пропорциональна реактивной мощности. Среднее значение сигнала, пропорционального реактивной мощности, изображено на фиг.2г. Устройство, осуществляющее способ измерения реактивной мощности, работает следующим образом. При подаче на входные шины сигналов, пропорциональных соответственно мгновенным значеним тока и напряжения в контролируемой сети, на выходе мно чительного блока 1 появляется сигнал, пропорцибнальный мгновенной мощности. Этот сигнал поступает на фильтр 2 нижних частот. На выходе фильтра 2 сигнал пропорционален значению активной мощности ll cos if в контролируемой сети. Выходной сигнал фильтра 2 инвертируется инвертором 3 и подается на рдин из входов сумматора А, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный мгновенной мощности с выхода множительного блока 1. На выходе сумматора h сигнал пропор14ионален переманной составляющей -cos(2 t+ f) мгновенной мощности. Одновременно с подачей сигнала, пропорционального мгновенному значению тока на входную шину, начинает работать блок 7 управления ключом 5. Сигнал на входе блока 7 управления ключом изображен на фиг. 26. При этом сигнал на выходе фазосдвигающей цепи 8 (фиг.2д) сдви нут на / периода по отношению к . сигналу на входе блока 7 управления, а выходные сигналы формирователей 9 и 10 имеют вид, изображенный на фиг.2ж,е. соответственно. Выходные сигналы формирователей 9 и 10 управ ляют состоянием сумматора 11 по модулю два. Выходной сигнал сумматора 11 по модулю два (фиг. 2з) управляет ключом 5. Последний с момента перехо да входного токового сигнала через нуль в течение времени, равного 1/ периода входного сигнала, пропускает сигнал, пропорциональный переменной составляющей. J Т cos (2Д, t +Ц) про изведения мгновенных значений; напряжения и тока в контролируемой, сети с выхода сумматора Ц на вход фильтра 6 нижних частот. Выходной сигнал фильтра 6 нижних частот, изображенный на фиг.2г, пропорционален значению реактивной моц.ности. Указанный сигнал подается н вторую выходную шину.,На первую выходную шину устройства поступает сигнал с выхода фильтра 2 нижних час тот, пропорциональный активной мощности контролируемой сети, благодар чему предлагаемое устройство может быть использовано в качестве совмещенного преобразователя активной и реактивной мощности. . -„ Предлагаемое устройство дает возможность производить измерение реактивной мощности в широком диапазоне частот в однофазных сетях, а также в трехфазных при симметричной и несимметричной системе напряжений и токов. При этом асимметрия трехфазной системы напряжений и токов и изменение частоты напряжения (тока) в сети не вносят погрешности в проаесс измерения. 9 0 Формула изобретения 1.Способ измерения реактивной .мощности, включающий перемножение мгнов нных значений тока и напряжения и усреднение полученного произведения в течение опредеЬенного интервала времени, отличающ и йс я тем, что, с целъю повышения точности в широком диапазоне частот, после перемножения мгновенных значений напряжения и тока производят выделение переменной составляющей произведения, а усреднение производят с момента перехода через ноль тока (напряжения) входного сигнала в течение интервала времени, равного 1/4 периода входного сигнала. 2.Устройство для реализации способа по П.1, содержащее множительный блок, входы которого соединены с входными шинами, а выход подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с первой выходной шиной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне частот, в него введены последовательно соединенные инвертор, сумматор, ключ, второй фильтр нижних частот, а также блок управления ключом, причем вход первого фильтра нижних частот соединен с другим входом сумматора, а выход - с входом инвертора, выход второго фильтра нижних частот соединен с выходной шиной, а вход управления ключа через блок управления ключом соединен с nepsovi входной шиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Электрические измерения. Под ред. А.В.Фремке, Л., Энергия, 1Э73, с. 160-166. 2. Патент США № ЮЗЗВОЗ, кл. G 01 R 28/06, 26.10.77.

Фиг.1