Способ измерения электрической энергии многофазной сети

/06,тво СССР 2/00, 1984.ЛЕКТРПЧЕСКОЙ ТИ к электр жет бытьсчетчиениикой нерги многофазнои сет повышение точно ель изобретения змерения элект Фаэной сети, что в способ кой энергии,за о-цифровом пре И и:ои энергии достигается рения электчаюцейся в.а много тем, 2 ИЧЕС чесЭт,оизме ю еделяетс 2,11=1 рок входных жения или тока изменения перапряжения, борками соотяжений и токов мелсцу вьборкамежных Фаз ыборкой тока ГОсудАРстВенный нОмитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ К ОТНРЦтИпри гкнт ссср(71) Институт электродинамикАН УССР(54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ЭЭНЕРГИИ МНОГОФАЗНОИ СЕ(57) Изобретение относиизмерительной технике ииспользовано при построков активной электричес Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользована при построении счетчикоактивной электрической энергии многофазной сети,Цель изобретения - повышение точности измерения электрической энергимногофазной сети,На чертеже изображен порядок перемножения сигналов напряжения и токасогласно изобретению.Способ измерения электрическойэнергии многофазной сети заключаетсяв следуюшем. разовании сигнала напряжения верноифазы, перемножении полученного цифрового кода напряжения на аналоговуювыборку тока первой. фазы, аналогоцифровой преобразовании этого произведения, сумчироваии получившегосякодового значения с накопленной ранее суммой и последовательном повторении всех указанньх операций,дополнительно вводят следуюцие операции:аналого-цифровое преобразование сигнала тока Г -й Фазы, перемножение полученного ифрового код; тока на аналоговую выборку напряжения Р -й Фазы,аналого-цисзровое преобразование этогопроизведения суммироване получив"шегося значения с накопленном ранеесемьой и последовательное овторениевсех указанных операций для каждой изфаз от (Р -1)-й до первой. Вновь введенные действия позволяют ис:;лючитьпопре:дность, обусловленную неодновременностью чзмерения токов и напряженийФаз мнсггофазной сети 1 ил. Пу т всличинс с опыражением где Х - ;оличество выбс сигналов напря за один период вой гармоники . тогда интервал между в ветствуюцих Фазных нап обозначим т Ь, интервал ми токов и напряженийу.1, а интервал между(2) ГдЕ К - цссл)Ь 3 я КООрдиитд НрЕМЕИИ ДЛЦНОГО ДИК 1 3 ОДКПЮЧСНИЯ 55 Р, =6 я 213 (Р(К+В(2+у) 33(1)(Рх я 1(Р (К+1 (3+)г 1+3-) +с) +рРр Р(1)дзовыйс сдвиг напряжения Р-йГд)моники Отос:ительцо ндпряжения первои гармоники в 25Г-й флзе;- (разовый сдвиг тока Е-й гдрмоцики 02 цс) ительно Ипряжеи)1 Р-й гдрмошки ц Р-й фазе.тогда вьрджецие суммлрцой мощности 301 сР но всем гармоцикдм эл однц циклперсклочеция для Г-й )3.33 имеет сзедующий вид:Р Р." ГР = , 0 я гп (31 (К+ Е (2+у ) ) +(фР) )(-- 3 1)Гс р , Р г,х1 я 1.п(1 Р(1,+Г(,гк)к .1+г,)+Ч) +Я в(3)пР . Р РР=сУчитывал то, что при длльцеишемсуммирондцип (интегрировании) нл ицтервале времени кр;тном периоду первой гдрмоцикив суммы произведений рлзЦОИМЕННЫХ 2 сРМОЦИК Цс)11)ЯКЕ 1 ИЯ И ТОКаобращаются в нуль, выражение (3) мож,( гцо переписать н ниде3 Г ; Г ь ГР .=,) 1.1 я ь 2 (", Р (К+В ( г+, ) ) +3 )1 г)Рс(ХяГ. (1 Р(К+1 к(Г+К+2 ) 3 ) +) ), (4)1 огдл удобно )лссмлтривать отдельцо мощность Е н Р Флэе Р-й гармони 1 кэ.35 ожм 3 с.1)333 3 Й 13 второй Г.33(к (:ьц црлжеции (5) клк с 33 Гс 3 суммы д)зухуглов, Го дл имс ем1 ГР П 1 Гягп Р 1 соус 311 (1 у) + )3ксив ЫПК вк(Ьру(гну) кВ )1,в(п (г(1 К к1: Г3(соя(1)Р(12(г+у)+г)+Ч -3( )+соя ЫЕ )(1 Р рквгп(ЬР(Г(г+у)вг)в(У к(В ), (6)РРЛСКРвнкЭСкм СКОбКИ:1 у 15 =Ц,1 я.п 11 Р 2 соя(1 РГ(г+у)+(1) )уГ Р У) Р+у)+(,) вгкку(у(г+у)+)в(5 вг )3. (8)РПредставляя выражение в к(сэдрлтных скобках в виде косинуса разности двух углов, имеем:3. 3=Б 1 Гр - . - г. - -Гссв(в квРг, (в)Разллгля коси ус суммы двух углов, но)2 учл(" итоговое выражение для,(Гмощности РгР = -, ---сояР соя Рг - яп5, я 1 п 1)Рг (10)Второе с;лглемое н квлдрлтньх скобКаХ Зкрджс 33 Л (10) ПрЕдС ЛЗгЛЕт СОбой погрешность 1 змереця 23(, ричемГэта погрешность резко вс ц, слет приСбольших углах сднига флз (,"ежуусоответствующим 3 гармниками нллряже 5 шя )с тока (3)дзь Г. Кроме того, тлк,11)1 ЦЦХ ТР)кжЕ УВСЛЦЧИВВЕтСЯ.1Сумм )рная Величина ) этой погрешносги 1.1 л Всех Г Фаз ц одном цикле рав 5 ца для Всех гармоника Р)у) Р н- г,П,1),ятп 1. ятп ЬРг,Г-а Ря 1 1 1 (11)Учтем теперь мгновенную мощность, определяемую произведением тока на цапрнжеция Р-той фазы в том случае, когда измерение тока опережает измерение напряжения. 15Тогда при несинусоидальной периодической Форме входных сигналов 1 см. ияахеии 11) и 2) формула лля суммарной мощности Р по всем гармо2цикам за один цикл переключения для Г-й Фазы имеет следующий вид: 2 С )У)Р =, Б,ф) ятп(ЬР(К+У (г+у)+х+(Г -Р=1 Р Р С 25 -Г) (г+у)+г)+(11 Р) 1 яхп(ЬР(К+Р (г+у)+Р1 Р +х+(Р - Г) (г+у) )+) +Я ) . (12)С Си) Р РПосле суммирования (интегрирования) выражения (12) на интервале времени, кратном периоду первой гармо 30 ники, суммы произведений разноименных гармоник напряжения и тока обращаются В нуль. Тогда рассмотрим мощгсность РР в Е-й Фазе Р-й гармоники 2 С Е 35 РР =П 1 яз.п(ЬР(К+Р (г+у)+х+(ГС+ ( Р -Р ) ( г +у ) +( +Я ) . (13)Разложим первый и второй синусы 40 в выражении (13) как синусы суммы двух углов. Тогда имеемХСРР =Оп 1 м Ьяп ЬРК соя 1 ЬР 1 Р 1 г+у)+ +х+(Р -Р) (г+у)+г)+( )1 соя ЬРКх 45С)Р)ЯпрЬР 1 Р 1 г+У)хе 1 Р -Р) 1 г+У) ЯгеУР 1 Яп ЬРК соа 1 ЬР 1 Р 1 гЯУ)хе 1 Р -Р)1 геС С+(1-Р) (г+у)+ +) ) . (14)Далее учтем, что при суммировании (интегрировании) выражения (14) на интервале времени, кратном периоду первой гармоники, произведение первого слагаемого в первых квадратных скобках на второе слагаемое во вторых квадратных скобках, а также произве 1) 9 6лсцце Вт 1 р 1)го слагаемого В 11 ерц 11 х КВВП 1)с 1 ТЦИХ СК 116 К 1 Х Ца ПЕ 1)ВОЕ.Ла 11 С ь 1 ое ВО Вт 01)ых квлдрлтць 1 х скобк;х обращак)тся В нуль. Кроме того, квадрат синуса и квадрат косинуса, получающиеся в результате перемножения первого и Второго слагаемого в первых квадратных скобках на первое и вто- . рое слагаемое во вторых квадратных скобках соответственно становятся равными 1/2. Поэтому выражение (14) преобразуется к видурП, 1 Р р =-- " Гсо я (ЬР (Р (г+у) +х+ (Г2 О) )Р)я+х+(Рщ-Р) (г+у) )+(1) +Ч) ) . (15)ГВыражение в квадратных скобках можно представить в виде косинуса разности двух углов;ГР - .1 - - 1 ссоя 1 -Ьрг . 116) Разлагая косинус разности двух углов, имеемС 1=р = - -Р- - - соя(о соя ЬРг+СеяпЦ яп ЬРг). (1 Г)Второе слагаемое в квадратных скобках представляет собой погрешностьСизмеренияР . Суммарная величина Р 12этой погрешности для всех Р фаз1 т) ца одном цикле измерения равна для всех гармоник следующей величине:- с.", ц)Р) 1 В) ят 11 Ч) я 1 п ЬРг. (18)Ссс Р.1 Р 1 РПри суммировании соответствующихгсмощностей Р и РР (см. выражения(10) и (17) их погрешностии ф1 с 2 СР Ркомпецсиру 112 тся и поэтому за одинцикл переключения входных сигналовобщая мощность Р-й Фазы Р-й гармониГки, равная Р , имеет видС с гС 1= Р сРР=Р +РР =П) 1 сояЧ 1 сг)я ЬРг. (19)")РТогда суммарная мощность Р всехгармоник, измеренная по всем Р Фазамза один цикл переключения входи)1 хсигналов, равна:С, Р,р =,;Р Г Б, 1 сояЦ соя ЬРг (20)Х СпО,1 Р1 ьОЬ 1 ЬУ Составитель С,Хромовредактор М.Недолуженко Техред И,Дидвк Корректор Л Пилипен Заказ 3705 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по иэобр113035, Москва, Ж, Рауш одписно тениям и открытиям при ская наб д, 4/5 бинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 роизводственно-издательский Поэтому благодаря введенным новымоперациям, погрешность 1 полностьюустраняется,5Формула изобретения Способ измерения электрической:,юМэнергии многофазной сеФи заключающийся в том, чть"НГоийодя"г аналогоцифровое преобразование сигнала на пряжения первой Фазы, затем перемножают .полученный цифровой код напря.- жения на аналоговую выборку тока первой Фазы, после чего производят аналого-цировое преобразование этого произведения, складывают получивше-" Еся кодовое значение с накопленной ранее суммой и последовательно повторяют все вышеуказанные опердции для каждой из фаз от второй до Г -й, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения электрической энергии многофазной сети, производят аналого-циФровое преобразование сигнала тока Г-й фазы, затем перемножают полученный питеровой код тока на аналоговую выборку напряжения Г -й Фазы после чего производят ана-ФФлого-циФровое преобразование этого произведения, складывают полученное значение с накопленной ранее суммой и последовательно повторяют все вышеуказанные операции для каждой из фаз от (Г)-й до первой., полученная за интервал времени измерений сумма представляет собой электрическую энергию, потребленную за этот интервал времени.