Способ измерения комплекса параметров синусоидальных сигналов трехфазной сети

(5)5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСАПАРАМЕТРОВ СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в энергетике для контроля протекаИзобретение относится к электроизмерительной технике, решает задачу измерения амплитудных (дейстеующих) значений синусоидальных напряжений (токов) и частоты сети, а также активные и реактивные мощности и может быть использовано в энергетике для измерений протекающих процессов в устройствах режимной автоматики.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей.Согласно способу измерения комплекса параметров синусоидальных сигналов трехфазной сети, заключающемуся в измерении мгновенных значений синусоидальных иссЙ 2167939 ющих процессов в устройствах режимной автоматики, Цель изобретения - увеличение быстродействия и расширение функциональных возможностей - достигается путем измерения мгновенных значений одноименных сигналов (тока, напряжения) двух фаз в моменты перехода через ноль соответствующего сигнала третьей фазы, измеряют интервалы времени между последовательными моментами измерений, по ним определяют амплитудные (действующие) значения исследуемых сигналов и частоту сети по соответствующим формулам, а также измеряют интервал времени между переходами через ноль первых с начала измерения соответствующих сигналов напряжения и тока, по которому с учетом моментов времени между последовательными измерениями и частоте (периоду) сети опоеделяют создля каждой фазы и соответствующие активные и реактивные мощности и полную мощность. 2 ил. ледуемых сигналов в моменты времени, соответствующие определенным фазовым углам, и обработке полученных мгновенных значений согласно математическим зависимостям, дополнительно производят измерение мгновенных значений одноименных сигналов (тока или напряжения) двух фаэ е моменты перехода через ноль соответствующего сигнала третьей фазы, измеряют интервалы времени между последовательными моментами измерений, по ним определяют амплитудные (действующие) значения исслеДУемых сигналов Апд, Апв, Ап 1 с и частоту сети по формулам;Iзначения соответствующих напряженийфаз, определяемые в моменты со, т 1, 12;Овд, Овв, Овс - амплитудные эначе 5 ния напряжений Од(т), Ов(1), Ос(1);в - угловая частота.Так как все уравнения системы (1) неравны нулю, то их можно делить одно надругое. Разделим первое на третье, второе10 на пятое и четвертое на шестое, тогда 1 А =- - л гпд а У: - агс 27/ й Ц Ов 01 Ов 2 1 Оо Овв Ог Од где ао, ао, а 1, а 1, аг, аг - мгновенные зна 1 1 1чения соответствующих напряжений (токов) фаз, определяемые в моменты перехода через ноль сигнала третьей фазы;1 - частота сети, 20 а также измеряют интервал времени между переходами через ноль первых с начала измерения (то) соответствующих сигналов напряжения и тока, по которому с учетом моментов времени между последователь ными измерениями и частоте (периоду) сети определяют соз ср для каждой фазы и соответствующие активные и реактивные мощности.На фиг. 1 представлена блок-схема уст-. 30 ройства измерения и контроля; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие способ.Способ осуществляют следующим образом, 35В моменты перехода, например, напряжений Од(1), Ов(т) и Ос(т),фаз Д, В, С измеряются мгновенные значения двух других, не равных нулю фазных напряжений, и пусть, например, измерения последовательно 40 проводились в моменты 10, 11 и 12, причем в момент то напряжение переходило через ноль.от минуса к плюсу. Тогда справедлива система уравнений4 О =Ов,зп(Д-Вц) 2) 1 Ов ос О Овд - 010 вС =0О д+ОговВ =0ОгО в-О 1 О,=0 Ц О Оо Ог О 10 г - 0 Ог = 02 - 01 5 ФОо 0102 = -Оо 0102.= Овс 3 и ЖЦ При выполнениивектор (Овд, Овв, О того условия любойД вида Оо, 1о 0201 4) является решением (3).Теперь, если существуют Л ив такие, 55 что первое, второе и четвертое уравнениясистемы (1) превратятся в тождество, то полностью удовлетворим системе (1).Подставляем найденные значения (4) впервое, второе и четвертое уравнения сис-.темы (1), тогда зи СО 2 ОвС зи (Л+М(12- 11)-с зи В(и-ц ),а,1 А = -Л;А =- - Й В апаЗ с а 1=-ОвВ зп(-) ерепишем систему (2) в вид Получим систему линейных однородных ураВНЕНИй ОтНОСИтЕЛЬНО Овд, ОвВ, Овс (три уравнения, три неизвестных). Чтобы она имела нетривиальное решение, необходимо равенство нулю определителя систе- мы т.е., чтобы выполнялось условие.л з 1 п враг = 00 01 и подставим второе уравнение системы (6) в15 первое уравнение системы (6), получим Авпи(ц - и ) - )г -Оо 010 г1 п 1 пусозу = - Озпу я из предположения, что система 2на, т,е, имеет решение, преобраим ее. Деля первое уравнение наетье на первое, запишем систему= - О. (7)ю часть, возво 25 оПВ 0 01 з 1 п враг 02 010 соз у+ О; 1 - (О з 1 пу) =0 соз у30 11 ОЬ Откуда ли в виде 20. - 1соз у=2 з 1 и В тг = Ог з и В 11-О 1 з 1 п (у + Л) =Ог з 1 п- 01 з 1 п Ь-. -- зи у01 ОгОо и Применяя формулу синуса суучаем по о 1 цгозу) = - у-з)оу1.),О ( зи у сов Ь+ зи Ь о )2 зи Ь= - - зоу. ОО 011г 4 Исход (5) совмес зуем и ре второе и т (5) в виде Из второго уравнения системы (б) следует, что,д 1 ( 0102 пу) так как соз Ь0 ( Ь практически меньше 90),Обозначим Сокращаем з 1 п у, так как он не равенлю, получим- (О з 1 п у) - О соз уПеренося О соз у в праву им в квадрат, Тогда Проверим, действительно ли (8) удовлетворяет (7), т,е. не получено ли псевдоре-, шение возведением (7) в квадрат:(9) хОйсм образователей 1 и 2 соединены с соответствующими входами преобразователя 3 интервала в код, выход которого, а также 20 первые выходы преобразователей 1 и 2 соединены с соответствующими информационными входами устройства 4 обработки, выход которого соединен с входом блока 5 регистрации.Устройство работает следующим образом, Соответствующие сигналы фаэ А, В, С с входов устройства измерения поступают на входы преобразователей.1 и 2 (фиг. 2), Преобразователи 1 и 2 работают аналогично.Преобразователи 1 и 2 передают на соответствующие входы устройства 4 обработки информацию об амплитудных (действующих) значениях фазных напряже ний и токов, частоте сети и углах сдвига фазмежду напряжениями ( токами ).По этой информации, а также по информации о времени запаздывания с выхода преобразователя 3 интервала в код устрой ство 4 обработки определяет угол сдвигамежду напряжениями и токами соответствующих фаэ, активные и реактивные мощно-.сти, а также преобразует информацию для блока 5 регистрации.45 Таким образом, предлагаемый способпо сравнению с известным позволяет получиь исчерпывающую информацию для измерения трехфазной сети за время, практически не превышающее трети перио да сигнала сети, а применение вычислите.лей и перенесение "центра тяжести" на алгоритмические методы измерения (обработку программными средствами) позволяет без значительных аппаратурных затрат5 расширить функциональные возможноститехнической реализации.Формула изобретения Способ измерения комплекса параметров синусоидальных сигналов трехфазной.сети, включающий измерение мгновенных(О О )ворили (2) и первому,25 у уравнениям системы яются уравнения три, всей системы (1), Тогда енное значение 1 и пол 4 О - О 7- ак как мы удовле второму и четвертом (1), то и удовлетвор пять и шесть (1), т,е. в (4) подставим найд учим: 1 О д= -О12) Введе енных зн менты пер фазы и иэм ду последа ний необ раций измерения сигналов двух фаэ рез ноль сигнала тр интервала времени ыми моментами изм о для подстанов но моьей еж- ереие опеачений ехода че ерения вательн ходим Откуда при О0 найденное решение действительно удовлетворяет (7),Из (8), подставляя первоначальное обозначение, пишем 2 (О Ог) О Из (5) находим А,подставляя в внение, найденное значение и; 2 й 01 О 1 Опредлагаемую систему уравнений, а также нахождение угла сдвига фаз между напряжениями и между токами. Измерение интервала времени между переходами через ноль первых с начала измерения соответствующих сигналов напряжения и тока необходимо для определения сдвигов фаз между всеми напряжениями и токами для определения активной и реактивной мощности,Устройство (фиг. 1) для осуществления способа содержит преобразователи 1 и 2, преобразователь 3 интервала в код, устройство 4 обработки и блок 5 регистрации, причем соответствующие. входы преобразователей 1 и 2 являются входами строиства измерения, вторые выходы и1679398 Составитель В.федотовТехред М, Моргентал оррект едакт упица ароши Заказ 3210 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5