Способ измерения электрической мощности

О П И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ р 495614 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 23.04.70 (21) 1429666/18(51) М, Кл. б 01 г 21 киприсоединением за Государственнык комитет23 Приорит вета Министров СССо докам изобретений и ОткрытнЙ Опубликовано 15,12.75. Бюллетень4 Дата опубликования описания 26.05.7. Я. Минц, В. Н, Чинков, В. В. Смеляков, М, В Е, Л, Рябченко и В. П, Гапченко Папаика 1) Заявител 54) СПОСОБ ИЗМ ЕКТРИЧЕСКОЙ М Н СТ Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники и может быть использовано при создании цифровых ватт- метров переменного тока,Известны способы измерения электрической мощности в цепях синусоидального тока путем измерения мгновенных значений мощности в и точках периода.Недостатком известных способов является невозможность одновременного измерения активной и реактивной мощности.Цель изобретения - одновременное измерение активной и реактивной мощности. Это достигается тем, что значения мгновенной мощности, измеренные в и точках периода, умножают на соответствующие значения ортогональных функций двойного угла в этих точках и полученные произведения суммируют с учетом знака.Сущность способа заключается в следуюМгн авиа= епь У соз р - Е/ соз (2 оО где 1,=т момент в количеств риод;номер и , и); произвол которого позднее. ыражение емени изме ений на пезм=1, 2,мере ныи угол, величина будет определена Подставляя ), получают ражен(2) Е 2 И) +Е,1 Р) = У,з 1 пщ 1+ (1) =1 з 1 п(а 1+ в ср - угол сдвига фа нием и током;т) - высокочастотнь вой тока и напр лированы друг 2" гт+;")2 а Е, Е в кри- корреО Как в члена дно из выражения (5), последние три (для случая высокочастотной помехи,щем.Пусть кривые тока и наслучае имеют вид: иная мощность, поступающ(8) В выражениях (11) и (12) через К, и К 2 обозначены коэффициенты преобразования соответствующих преобразователей.Если временной интервал т; заполнять импульсами частоты 1(г;), открывая на время т; к,поч 3, то количество импульсов на выходе ключа пропорционально мгновенной мощности р(г;) в точках измерения 7,. Затем импульсы, пропорциональные р(1,), поступают на множительные устройства 6 и 7, где выполняется операция умножения р (Е;) на соз 2 оА и . 1 п 2 а 10 т. е.К;-7 К 7 К 27 (1 г) Усоз 2 а 17, (13) л 2 = К,К,г (1,) ь(1,) ап 2 а 1,. (14) В интегрирующих счетчиках 8, 9 результаты вычислений суммируются по всем и, измерениям согласно выражению (4).Блок управления 10 слуяит для задания моментов измерения мгновенных значений мощности и синхронизации работы всех уст. ройств прибора,45 50 55 60 т, е. если граничная частота спектра помехи выше частоты сигнала а), малы. Малость этих членов обеспечивается корреляционной фильтрацией помехи, реализуемой соотношением (5),Таким образом, получаот отфильтрованный сигнал; Принимая в этом выражении Л=- -- , име 2 М,.=-. - Уосоз = Р,22где Р - активная мощность.Для этого случая выражение (4) приобретаетвид В случае В=О получают 1 М - ; - УЬз 1 п 2 2где 1, - реактивная мощность.Зная активную и реактивную мощности, несложно определить полную мощностьУР 2+ 2и коэффициент мощностисоза - . - .Р(9)5Подставляя выражения (6) и (7) в формулу (8), получают Таким образом, предлагаемый способ позволяет получить активную и реактивную мощности при наличии высокочастотной помехи в кривых тока и папряяения. Для этого значения мгновенной мощности р(г;). измерен.7ные в моменты времени 7;= - г - , необходимоиумножить па значения ортогопальных функций соз 2077, и зн 12 аг", в этих яе точках г; и полученные значения произведений просуммировать с учетом знаков согласно выражению (4), Поскольку ортогональные функции изменяготся с двойной частотой, то за один период исследуемого тока значения ортогональных функций повторяются дважды, т. е. в течение каядого полупериода исследуемого тока.Данный способ позволяет определять также активную и реактивную мощности первой гармоники при наличии постояннь 1 х составляющих в кривых тока и цапря;кения. В этом случае в кривой р(1) присутствуют добавочные члены: У,У, + У,У, ап а+ Ы, з 1 п (а 1+ -) + + ,:2+ (7,:, (г). (1 О) 10 15 20 2 а Зо З 5 Однако при умножении на синусоиду двойной частоты в соответствии с формулой (4) и дальнейшем суммировании по гг точкам отсчета э.и члены обращаются в нуль в силу условий ортогональности. Поэтому постоянные составляющие, присутствующие в кривых тока и напряжения, не влияют на результат измерения мощности переменной составляющей. Зто обстоятельство целесообразно использовать при реализации данного способа для пострсения преобразователей аналог в к и схемы управления. Это означает, что могут быть использованы преобразователи аналог в к со смещением нулевого уровня входного напряжения для обеспечения его однозначности. Кроме того, упрощается схема управления режимами интегрирующих счетчиков активной и реактивной мощности, поскольку в этом случае ревким их работы (суммирование или вычитание) определяется только знаком соотлетств 1 ющей ортогональнои функции.На чертеже приведена упрощенная схема устройства, реализующего данный способ. Основными элементами устройства являются преобразователь 1 напряжение в вре, преобразователь 2 ток в часто, ключ 3, задатчики 4, 5 значений ортогональных функций в цифровом коде, мнояительные устройства 6, 7, интегрирующие счетчики 8, 9 и блок управления 10.В исходном состоянии напряжение У(г) и ток г(1) подаются на входные зажимы устройства.Преобразователь 1 служит для преобразования напряжения во временной интервал, пропорциональный мгновенному значению ь(7) в точке измерения Преобразователь 2 преобразует ток г(1) впропорциональную ему частоту1 (,)К,г (г,). (12)495614 Составитель М. Пацанкадактор Т, Юрчикова Тскред Е. Митрофанова Корректор Л, Денискина Заказ 104413 Изд. Ж 2073 ЦНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РаущТираж 902,Совета Минпстрооткрытийая наб., д. 4/5 ПодписноеССР Типография, пр. Сапунова,Задатчики 4, 5 служат для задания значений соз 2 оА и яп 2 в 1; в моменты времени измерений мгновенных значений мощности, а также управления режимами интегрирующих счетчиков 8 и 9.Работа устройства начинается в момент времени 1 в. Блок управления 10 формирует сигналы, запускающие преобразователь 1 в момен 2 в .ты . Преобразователь 1, в свою очередь,пформирует временные интервалы т; в точках2 кизмеренийи открывает на это времяиэлектронный ключ 3, через который импульсы от преобразователя 2 проходят на входы множительных устройств 6, 7, где происходит перемножение числа импульсов, пропорционального мгновенному значению мощности в каждой точке, на значения ортогональных функций соз 2 оз 1; и яп 2 в 1; в этих же точках, заданных в цифровом коде.Число импульсов, пропорциональное произведению р(1;)соза 1; и р(1,)з 1 пв 1; в каждой точке, с выхода множительных устройств пос тпает на интегрирующие счетчики 8 и 9, Режимы работы этих счетчиков на суммирова; нпе плп вычитание задаются задатчиками 4 и 5 значений ортогональных функций и изменяются в моменты изменения знаков ортогональных Функций.По окончании процесса измерений показания счетчиков 8 и 9 пропорциональны соответственно измеряемым активной и реактивной мощности согласно выражениям (б) и (7). Предмет изобретенияСпособ измерения электрической мощности путем измерения мгновенных значений мощности в и точках периода, отличающийся тем, что, с целью одновременного измерения активной и реактивной мощности, значения мгновенной мощности, измеренные в и точках периода, умножают на соответствующие значения ортогональных функций двойного угла в этих точках и полученные произведения суммируют с учетом знака.