RU2420751C1 - Calibration device for measuring devices of quality parametres of electric energy at distorted signals - Google Patents

Abstract

FIELD: electricity. ^ SUBSTANCE: device includes the following: insulating transformer; two high-frequency voltage generators; two fictitious power sources each of which includes voltage generator of sine shape of low frequency and current generator of sine shape of low frequency; two voltmetres; two ammetres; two wattmetres. Input circuit of calibrated device is made in the form of current transformer with the main and additional primary windings with known number of turns. ^ EFFECT: improving measurement accuracy. ^ 2 cl, 1 dwg

Description

Заявляемое устройство относится к области измерительной техники и предназначено для использования при поверке средств измерений показателей качества электрической энергии, далее - СИПКЭ, при искаженных сигналах напряжения и тока, которые содержат, кроме сигнала основной гармоники, составляющие с кратными частотами, далее - высшие гармоники. Заявляемое устройство можно использовать для поверки СИПКЭ при сигналах, содержащих составляющие с некратными частотами - интергармоники и субгармоники. Заявляемое устройство может быть применено только при поверке СИПКЭ, имеющих последовательные цепи, выполненные на основе трансформаторов тока.The inventive device relates to the field of measurement technology and is intended for use in the verification of measuring instruments for quality indicators of electric energy, hereinafter referred to as SIPKE, for distorted voltage and current signals, which contain, in addition to the fundamental signal, components with multiple frequencies, further higher harmonics. The inventive device can be used to verify SIPPE for signals containing components with multiple frequencies - interharmonics and subharmonics. The inventive device can be used only when checking SIPPE having serial circuits based on current transformers.

СИПКЭ, а также некоторые модели современных счетчиков электрической энергии, для контроля качества электрической энергии, выполняют измерение уровней и коэффициентов высших гармоник - уровней и коэффициентов гармонических составляющих, далее - уровни высших гармоник, сигналов напряжения и тока, углов сдвига фазы между высшими гармониками сигналов напряжения и тока, активной и реактивной мощностей высших гармоник.SIPPE, as well as some models of modern electric energy meters, to control the quality of electric energy, measure the levels and coefficients of higher harmonics - levels and coefficients of harmonic components, then - the levels of higher harmonics, voltage and current signals, phase angles between the higher harmonics of voltage signals and current, active and reactive powers of higher harmonics.

Для определения погрешностей СИПКЭ при измерении указанных величин необходима подача на их входы двух- или многотональных сигналов. СИПКЭ имеют параллельные входные цепи, предназначенные для подачи на них сигналов напряжения, и последовательные входные цепи, предназначенные для подачи на них сигналов тока. Для испытаний на параллельные и последовательные цепи СИПКЭ подают сигналы напряжения и тока соответственно.To determine the errors of SIPPE when measuring the indicated values, two- or multi-tone signals must be supplied to their inputs. SIPPE have parallel input circuits intended for supplying voltage signals to them, and serial input circuits intended for supplying current signals to them. For tests on parallel and serial circuits, SIPPE supply voltage and current signals, respectively.

Известно устройство, формирующее искаженные испытательные сигналы напряжения и тока, которые содержат высшие гармоники с нормируемыми уровнем и фазовым сдвигом - калибратор «Ресурс - К2», выпускаемый НПП «Энерготехника», г.Пенза, Россия [1]. Недостатком калибратора является то, что формирование высших гармоник малого уровня, с относительной величиной, равной 1% от уровня основной гармоники в сигналах напряжения и тока, прибор обеспечивает с относительной погрешностью, близкой к ±1,0%. Это не позволяет применять калибратор при поверке СИПКЭ, для которых погрешность измерения уровней высших гармоник нормируется менее ±3,0%. Кроме того, при применении калибратора для проверки погрешности СИПКЭ в режиме измерения мощностей высших гармоник, невозможно обеспечить поверку приборов с погрешностью менее ±6%. Это определяется тем, что ГОСТ 22261-94 [2] устанавливает максимальное соотношение погрешностей эталонного и поверяемого приборов 1:3.A device is known that generates distorted test voltage and current signals that contain higher harmonics with a normalized level and phase shift — the Resource K2 calibrator manufactured by NPP Energotechnika, Penza, Russia [1]. The disadvantage of the calibrator is that the formation of higher harmonics of a low level, with a relative value equal to 1% of the fundamental level in the voltage and current signals, the device provides with a relative error close to ± 1.0%. This does not allow the use of the calibrator for calibration of SIPKE, for which the error in measuring the levels of higher harmonics is normalized to less than ± 3.0%. In addition, when using the calibrator to check the error of SIPPE in the mode of measuring the power of higher harmonics, it is impossible to verify the instruments with an error of less than ± 6%. This is determined by the fact that GOST 22261-94 [2] sets the maximum ratio of errors of the reference and verified devices 1: 3.

Известно устройство, являющееся прототипом, предназначенное для поверки приборов, выполняющих измерение уровней сигналов напряжения и тока при наличии в них высших гармоник. Устройство-прототип описано в инструкции по поверке вольтметров, амперметров, ваттметров, варметров [3] и основано на том, что каждый из двухтональных сигналов напряжения и тока формируется на нагрузке путем одновременной работы двух генераторов напряжения синусоидальной формы низкой частоты, далее - ГННЧ. Частоты и уровни основной и высшей гармоник устанавливаются органами управления ГННЧ. Выходы ГННЧ соединяются последовательно. Выход одного из ГННЧ, формирующего одну из составляющих сигнала напряжения, через разделительный трансформатор соединяется последовательно с выходом другого ГННЧ, формирующего другую составляющую сигнала напряжения, и подключается к входу параллельной цепи поверяемого прибора непосредственно. Для согласования выходов ГННЧ с входами последовательной цепи применяют согласующий трансформатор и реостат. Измерение составляющих сигналов производится вольтметрами, подключенными к выходам каждого из ГННЧ.A device is known which is a prototype for calibrating instruments that measure the levels of voltage and current signals in the presence of higher harmonics. The prototype device is described in the instructions for checking voltmeters, ammeters, wattmeters, varmeters [3] and is based on the fact that each of the two-tone voltage and current signals is formed on the load by the simultaneous operation of two low-frequency sinusoidal voltage generators, hereinafter referred to as the GNF. The frequencies and levels of the fundamental and higher harmonics are set by the controls of the LFO. LFN outputs are connected in series. The output of one of the LFOs, which forms one of the components of the voltage signal, through an isolation transformer is connected in series with the output of the other LFOs, which forms the other component of the voltage signal, and is connected directly to the parallel circuit input of the device under test. To match the outputs of the LFO with the inputs of the serial circuit, a matching transformer and a rheostat are used. Measurement of the component signals is carried out by voltmeters connected to the outputs of each of the LFOs.

Недостатком устройства-прототипа является то, что согласующий трансформатор, участвующий в создании сигнала тока, вносит искажения в получаемый испытательный сигнал. Это происходит из-за изменения соотношения уровней основной и высшей гармоник. Кроме того, изменяются и углы сдвига фазы составляющих. А возможность раздельного корректного измерения уровней и углов сдвига фазы основной и высшей гармоник сигнала тока в устройстве-прототипе не возможна.The disadvantage of the prototype device is that the matching transformer involved in creating the current signal introduces distortion into the received test signal. This is due to a change in the ratio of the levels of the fundamental and higher harmonics. In addition, the angles of the phase shift of the components also change. And the possibility of separate correct measurement of the levels and angles of phase shift of the main and higher harmonics of the current signal in the prototype device is not possible.

Целью заявляемого устройства является повышение точности измерений за счет обеспечения возможности раздельного корректного измерения уровней основной и высшей гармоник в сигнале тока. Дополнительным преимуществом является возможность применения устройства при поверке СИПКЭ в режиме измерения активной и реактивной мощностей основной и высшей гармоник, а также - в режиме измерения углов сдвига их фазы. Кроме того, устройство обеспечивает возможность формирования сигнала высшей гармоники с частотой, строго кратной частоте сигнала основной гармоники, а также - возможность формирования сигналов с произвольным, строго заданным, отношением частот. Это позволяет формировать сигналы, содержащие интергармоники и субгармоники.The purpose of the claimed device is to increase the accuracy of measurements by providing the possibility of separate correct measurement of the levels of the main and highest harmonics in the current signal. An additional advantage is the possibility of using the device for calibration of SIPPE in the mode of measuring the active and reactive powers of the fundamental and higher harmonics, as well as in the mode of measuring the angles of shift of their phase. In addition, the device provides the ability to generate a signal of higher harmonics with a frequency that is strictly a multiple of the frequency of the fundamental signal, as well as the ability to generate signals with an arbitrary, strictly defined, frequency ratio. This allows you to generate signals containing interharmonics and subharmonics.

В заявляемом изобретении представлено устройство для случая двухтонального сигнала. Поверка при многотональном сигнале может быть проведена при большем количестве каналов заявляемого устройства. Сущность заявляемого устройства состоит в том, что для получения двухтональных сигналов напряжения и тока введены два источника фиктивной мощности, далее ИФМ, каждый из которых содержит ГННЧ и генератор тока синусоидальной формы низкой частоты, далее - ГТНЧ. Частота выходного сигнала ГТНЧ первого ИФМ равна частоте выходного сигнала ГННЧ того же ИФМ. Частота выходного сигнала ГТНЧ второго ИФМ равна частоте выходного сигнала ГННЧ того же ИФМ. Выходные сигналы ГННЧ и ГТНЧ первого ИФМ являются сигналами высших гармоник, интергармоник, субгармоник, а выходные сигналы ГННЧ и ГТНЧ второго ИФМ являются сигналами основных гармоник сигналов напряжения и тока. Частоты сигналов ГТНЧ и ГННЧ, входящих в первый и второй ИФМ, пропорциональны частотам сигналов внешней синхронизации. Сигналы внешней синхронизации формируют двумя генераторами напряжения высокой частоты, далее - ГВЧ, которые имеют возможность работы в синхронном режиме. Выходной сигнал ГТНЧ первого ИФМ подают на дополнительный вход поверяемого СИПКЭ, подключенный к дополнительной первичной обмотке входного трансформатора тока, выходной сигнал ГТНЧ второго ИФМ подают на основной вход поверяемого СИПКЭ, подключенный к основной первичной обмотке входного трансформатора тока. К выходу ГННЧ первого ИФМ подключают первичную обмотку разделительного трансформатора напряжения, а вторичную обмотку его соединяют последовательно с выходом ГННЧ второго ИФМ и подключают к входу параллельной цепи поверяемого СИПКЭ. Входной трансформатор тока поверяемого СИПКЭ выполняют с дополнительной и основной первичными обмотками с точно известным количеством витков. Частоты составляющих двухтональных сигналов напряжения и тока задают, изменяя частоты сигналов ГВЧ. Уровни и углы сдвига фазы составляющих сигналов напряжения и тока задают органами управления ГННЧ и ГТНЧ. Измерение уровней составляющих двухтональных сигналов производят вольтметрами и амперметрами, подключенными к определенным точкам схемы заявляемого устройства. Измерение активных мощностей основной и высшей гармоник, а также - интергармоник и субгармоник, производят ваттметрами. Определение углов сдвига фазы составляющих сигнала тока относительно составляющих сигнала напряжения и реактивных мощностей выполняют расчетным методом. На параллельные цепи ваттметров подают составляющие сигнала напряжения, на последовательные цепи - составляющие сигнала тока.The claimed invention provides a device for the case of a two-tone signal. Verification with a multi-tone signal can be carried out with more channels of the claimed device. The essence of the claimed device is that to obtain two-tone voltage and current signals, two sources of fictitious power are introduced, then the IFM, each of which contains an LPS and a low-frequency sinusoidal current generator, and then LPC. The frequency of the output signal of the low-pass filter of the first IFM is equal to the frequency of the output signal of the low-frequency filter of the same IFM. The frequency of the output signal of the low-frequency filter of the second IFM is equal to the frequency of the output signal of the low-frequency filter of the same IFM. The output signals of the GNF and GTLF of the first IFM are signals of higher harmonics, interharmonics, subharmonics, and the output signals of the GNF and GTLF of the second IFM are signals of the main harmonics of the voltage and current signals. The frequencies of the high-frequency and low-frequency signals included in the first and second IFM are proportional to the frequencies of the external synchronization signals. External synchronization signals are formed by two high-frequency voltage generators, then - HHF, which have the ability to work in synchronous mode. The GTLF output signal of the first IFM is fed to the additional input of the verified SIPPE connected to the additional primary winding of the input current transformer, the GTLF signal of the second IFM is fed to the main input of the verified SIPPE connected to the main primary winding of the input current transformer. The primary winding of the isolation voltage transformer is connected to the output of the GNF of the first IFM, and its secondary winding is connected in series with the output of the ELF of the second IFM and connected to the input of the parallel circuit of the verified SIPPE. The input current transformer of the verified SIPKE is performed with an additional and primary primary windings with a precisely known number of turns. The frequencies of the components of the two-tone voltage and current signals are set by changing the frequencies of the high-frequency signals. The levels and angles of the phase shift of the component voltage and current signals are set by the controls of the low-frequency and low-voltage filters. The measurement of the levels of the components of two-tone signals is produced by voltmeters and ammeters connected to certain points of the circuit of the claimed device. Measurement of the active powers of the fundamental and higher harmonics, as well as interharmonics and subharmonics, is performed by wattmeters. Determination of the phase angle of the components of the current signal relative to the components of the voltage signal and reactive power is performed by the calculation method. The components of the voltage signal are supplied to the parallel circuits of the wattmeters, and the components of the current signal to the serial circuits.

Общие признаки заявляемого устройства и устройства-прототипа заключаются в том, что устройство содержит два ГННЧ, формирующих двухтональный сигнал напряжения. Для обеспечения возможности суммирования сигналов ГННЧ применен разделительный трансформатор. Измерение уровня одной из составляющих двухтонального сигнала напряжения производится вольтметром, подключенным к выходу одного из ГННЧ. Измерение уровня другой составляющей двухтонального сигнала напряжения производится другим вольтметром, подключенным к вторичной обмотке разделительного трансформатора напряжения.Common signs of the claimed device and the prototype device are that the device contains two LFOs forming a two-tone voltage signal. An isolation transformer was used to allow the summation of the LFO signals. The measurement of the level of one of the components of the two-tone voltage signal is carried out by a voltmeter connected to the output of one of the GNFs. The level measurement of the other component of the two-tone voltage signal is made by another voltmeter connected to the secondary winding of the voltage isolation transformer.

Отличие от прототипа состоит в том, что для формирования сигналов внешней синхронизации введены два ГВЧ, обеспечивающих работу в синхронном режиме. Введены два ИФМ, каждый из которых содержит ГННЧ и ГТНЧ. ГТНЧ применены для формирования двухтонального сигнала тока. Для синхронизации работы ГВЧ, ГННЧ и ГТНЧ введена связь между ГВЧ и ГННЧ, а также - между ГННЧ и ГТНЧ. Выходы ГТНЧ подключают к разным входам поверяемого СИПКЭ. При этом входной трансформатор тока поверяемого СИПКЭ выполняют с двумя первичными обмотками с точно известным количеством витков. Измерение уровней составляющих двухтонального сигнала тока производится амперметрами. Измерение активных мощностей гармонических составляющих производится ваттметрами. Углы сдвига фазы составляющих сигнала тока относительно составляющих сигнала напряжения и реактивная мощность составляющих сигналов определяются расчетным путем по показаниям вольтметров, амперметров, ваттметров. Многотональный сигнал формируется дополнением устройства следующими узлами, соединенными аналогично тому, как это выполнено для канала, формирующего высшую гармонику, интергармонику, субгармонику: ГВЧ, ИФМ, содержащий ГННЧ и ГТНЧ, разделительный трансформатор, вольтметр, амперметр, ваттметр.The difference from the prototype is that for the formation of external synchronization signals introduced two high-frequency microwave, providing work in synchronous mode. Two IFMs were introduced, each of which contains LNP and GTNP. GTNCH are used to form a two-tone current signal. In order to synchronize the operation of the high-frequency, low-frequency and low-frequency and high-frequency filters, a connection was introduced between the high-frequency and low-frequency and low-frequency and low-frequency and high-frequency filters. The outputs of the GTNCH are connected to different inputs of the verified SIPPE. In this case, the input current transformer of the verified SIPKE is performed with two primary windings with a precisely known number of turns. Measurement of the levels of the components of the two-tone current signal is performed by ammeters. Measurement of the active power of the harmonic components is made by wattmeters. The phase angle angles of the components of the current signal relative to the components of the voltage signal and the reactive power of the component signals are determined by calculation from the readings of voltmeters, ammeters, wattmeters. A multi-tone signal is generated by complementing the device with the following nodes connected in the same way as for the channel forming the highest harmonic, interharmonic, subharmonic: GHF, IFM, containing LFO and GTLF, isolation transformer, voltmeter, ammeter, wattmeter.

Блок-схема, поясняющая реализацию заявляемого устройства, приведена на чертеже.A block diagram illustrating the implementation of the inventive device is shown in the drawing.

Выходы двух синхронизированных ГВЧ 1 и 2 подключены к входам внешней синхронизации ГННЧ 3 и 4 соответственно, входящих в состав ИФМ 5 и 6. ГТНЧ 7 и 8, также входящие в состав ИФМ 5 и 6, формируют сигналы с частотой, равной частоте сигналов ГННЧ 3 и 4 соответственно. ГННЧ 4 и ГТНЧ 8 предназначены для создания сигналов напряжения и тока основной гармоники, ГННЧ 3 и ГТНЧ 7 - для создания сигналов напряжения и тока высшей гармоники, интергармоники, субгармоники. Выход ГННЧ 3 подключен к первичной обмотке разделительного трансформатора 9. Выход ГННЧ 4 и вторичная обмотка разделительного трансформатора 9 соединены последовательно. Сигнал, полученный в результате суммирования выходного сигнала ГННЧ 4 и сигнала вторичной обмотки разделительного трансформатора 9, является выходным двухтональным сигналом напряжения и подается на вход параллельной цепи поверяемого СИПКЭ 10. К вторичной обмотке разделительного трансформатора 9, для контроля уровня сигнала высшей гармоники, интергармоники, субгармоники, подключен вольтметр 11 и, для контроля мощности высшей гармоники, интергармоники, субгармоники - параллельная цепь ваттметра 12. К выходу ГННЧ 4, для контроля уровня сигнала основной гармоники, подключен вольтметр 13 и, для контроля мощности основной гармоники - параллельная цепь ваттметра 14. Выход ГТНЧ 7 через амперметр 15 и последовательную цепь ваттметра 12 соединен с дополнительным входом поверяемого СИПКЭ 10. Выход ГТНЧ 8 через амперметр 16 и последовательную цепь ваттметра 14 соединен с основным входом поверяемого СИПКЭ 10.The outputs of the two synchronized high-frequency filters 1 and 2 are connected to the external synchronization inputs of the LFO 3 and 4, respectively, which are part of the IFM 5 and 6. The high-frequency filters 7 and 8, also included in the IFM 5 and 6, form signals with a frequency equal to the frequency of the signals of the LFO 3 and 4, respectively. GNP 4 and GTNP 8 are designed to create voltage and current signals of the fundamental harmonic, GNP 3 and GTNP 7 - to create voltage and current signals of higher harmonics, interharmonics, subharmonics. The output of the low voltage 3 is connected to the primary winding of the isolation transformer 9. The output of the low voltage 4 and the secondary winding of the isolation transformer 9 are connected in series. The signal obtained by summing the output signal of the LFO 4 and the signal of the secondary winding of the isolation transformer 9 is an output two-tone voltage signal and is fed to the input of the parallel circuit of the verified SIPPE 10. To the secondary winding of the isolation transformer 9, to control the level of the signal of higher harmonics, interharmonics, subharmonics a voltmeter 11 is connected and, to control the power of higher harmonics, interharmonics, subharmonics, a parallel circuit of the wattmeter 12. To the output of the LFO 4, to control the signal level and the main harmonic, a voltmeter 13 is connected and, to control the power of the main harmonic, a parallel circuit of the wattmeter 14. The output of the low voltage meter 7 through the ammeter 15 and the serial circuit of the power meter 12 is connected to the additional input of the verified SIPPE 10. The output of the low voltage filter 8 through the ammeter 16 and the serial circuit of the wattmeter 14 connected to the main input of the verified SIPPE 10.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

С помощью ГВЧ 2 задают сигнал внешней синхронизации для ИФМ 6. ГННЧ 4, входящий в ИФМ 6, формирует сигнал основной гармоники напряжения, частота которого пропорциональна частоте сигнала внешний синхронизации ГВЧ 2. ГТНЧ 8 формирует сигнал основной гармоники тока, частота которого равна частоте основной гармоники сигнала напряжения.Using GHF 2, the external synchronization signal for the IFM 6 is set. LNF 4, which is included in the IFM 6, generates a voltage harmonic signal whose frequency is proportional to the frequency of the external synchronization signal of the HMF 2. The HPLF 8 generates a current harmonic signal whose frequency is equal to the fundamental frequency voltage signal.

С помощью ГВЧ 1 задают сигнал внешней синхронизации для ИФМ 5. ГННЧ 3, входящий в ИФМ 5, формирует сигнал высшей гармоники напряжения, интергармоники, субгармоники, частота которого пропорциональна частоте сигнала внешний синхронизации ГВЧ 1. ГТНЧ 7 формирует сигнал высшей гармоники тока, интергармоники, субгармоники, частота которого равна частоте высшей гармоники, интергармоники, субгармоники сигнала напряжения.Using GHF 1, the external synchronization signal for the IFM 5 is set. LFO 3, which is included in the IFM 5, generates a signal of higher harmonic voltage, interharmonics, subharmonics, the frequency of which is proportional to the frequency of the external synchronization signal of HHF 1. GTHF 7 generates a signal of higher harmonic current, interharmonics subharmonics, the frequency of which is equal to the frequency of the higher harmonics, interharmonics, subharmonics of the voltage signal.

Последовательным соединением выхода ГННЧ 4 и вторичной обмотки разделительного трансформатора 9 осуществляется суммирование выходного сигнала ГННЧ 4 и сигнала, уровень которого приблизительно пропорционален уровню выходного сигнала ГННЧ 3. При этом для обеспечения возможности корректного измерения уровней, углов сдвига фазы и мощностей составляющих двухтонального сигнала, который подается на вход поверяемого СИПКЭ 10, не имеет принципиального значения действительное значение коэффициента трансформации разделительного трансформатора 9 и вносимый им фазовый сдвиг.Serial connection of the output of the LFO 4 and the secondary winding of the isolation transformer 9 sums the output signal of the LFO 4 and a signal whose level is approximately proportional to the output signal of the LFO 3. At the same time, it is possible to correctly measure the levels, phase angle, and powers of the components of the two-tone signal that is supplied to the input of the verified SIPPE 10, the actual value of the transformation coefficient of the isolation transformer does not matter and 9 and any amendments to them phase shift.

Органами управления ГННЧ 4 и 3 устанавливают по показаниям вольтметров 13 и 11 уровни основной и высшей гармоник, интергармоник, субгармоник двухтонального сигнала напряжения. Органами управления ГТНЧ 8 и 7 устанавливают по показаниям амперметров 16 и 15 уровни основной и высшей гармоник, интергармоник, субгармоник двухтонального сигнала тока.By means of the VLF controls 4 and 3, the voltmeters 13 and 11 establish the levels of the main and higher harmonics, interharmonics, subharmonics of the two-tone voltage signal. Governing bodies GTNCH 8 and 7 set the readings of ammeters 16 and 15 levels of the main and highest harmonics, interharmonics, subharmonics of a two-tone current signal.

Органами управления фазового сдвига ГННЧ 3 и 4 или ГТНЧ 7 и 8 устанавливают по показаниям ваттметров 12 и 14 требуемый фазовый сдвиг между парами сигналов напряжения и тока одинаковой частоты.By means of the phase shift control of the low-voltage filter 3 and 4 or the low-voltage filter 7 and 8, the required phase shift between the pairs of voltage and current signals of the same frequency is determined by the readings of wattmeters 12 and 14.

Для определения погрешностей поверяемого СИПКЭ 10, в режиме измерения уровней основной и высшей гармоники, интергармоники, субгармоники, сравнивают его показания и показания вольтметров, амперметров и ваттметров. Значение реактивной мощности основной или высшей гармоник, интергармоники, субгармоники, получают расчетом по формуле:To determine the errors of the verified SIPPE 10, in the mode of measuring the levels of the fundamental and higher harmonics, interharmonics, subharmonics, his readings and the readings of voltmeters, ammeters and wattmeters are compared. The value of the reactive power of the fundamental or higher harmonics, interharmonics, subharmonics, is obtained by calculation according to the formula:

,

,

где Q - значение реактивной мощности, вар;where Q is the value of reactive power, var;

U - показания соответствующего вольтметра, В;U - readings of the corresponding voltmeter, V;

I - показания соответствующего амперметра, А;I - readings of the corresponding ammeter, A;

Р - показания соответствующего ваттметра, Вт.P - readings of the corresponding wattmeter, W.

Знак реактивной мощности определяют по положениям органов управления фазовым сдвигом соответствующих ГННЧ или ГТНЧ.The sign of reactive power is determined by the provisions of the phase shift controls of the corresponding LNP or GTNP.

Угол сдвига фазы гармоники сигнала тока относительно гармоники сигнала напряжения определяют по формуле:The phase angle of the harmonic of the current signal relative to the harmonic of the voltage signal is determined by the formula:

,

,

где φ - угол сдвига фазы гармоники сигнала тока относительно гармоники сигнала напряжения.where φ is the phase angle of the harmonic of the current signal relative to the harmonic of the voltage signal.

Разделение входа последовательной цепи поверяемого СИПКЭ 10, на основной и дополнительный, позволяет исключить возможность протекания части выходного тока каждого из ГТНЧ 7 и 8, не через подключенный к нему амперметр 15 и 16, ваттметр 12 и 14 и поверяемое СИПКЭ 10, а через другие амперметр, ваттметр и выходное сопротивление другого ГТНЧ. При этом для нахождения истинных значений силы тока и мощности, поданных на дополнительный вход, необходимо учитывать соотношение количества витков основной и дополнительной первичных обмоток входного трансформатора тока поверяемого СИПКЭ 10.Separation of the input of the serial circuit of the verified SIPPE 10, into the main and additional ones, eliminates the possibility of a part of the output current flowing from each of the GTNCH 7 and 8, not through the connected ammeter 15 and 16, the power meter 12 and 14 and the verified SIPPE 10, but through other ammeter , wattmeter and output impedance of another GTNCH. In this case, to find the true values of current strength and power supplied to the additional input, it is necessary to take into account the ratio of the number of turns of the main and additional primary windings of the input current transformer of the verified SIPPE 10.

В случае если ГННЧ 4 и ГТНЧ 8 содержат существенные уровни искажений - высшие гармоники, интергармоники, субгармоники, возможно исключить их влияние на результаты поверки путем расстройки частот сигналов основной и высшей гармоник, интергармоник, субгармоник. Для этого частота выходного сигнала ГВЧ 1 устанавливается такой, чтобы частота формируемого сигнала высшей гармоники, интергармоники, субгармоники отличалась от частоты сигнала высшей гармоники, интергармоники, субгармоники, содержащейся в сигнале основной гармоники, на значение от ±0,1 до ±0,01 Гц. При этом возникают медленные биения, между двумя сигналами с близкими частотами, что приводит к плавному изменению результатов измерений поверяемого СИПКЭ 10. Для определения погрешности поверяемого СИПКЭ 10, фиксируют максимальное и минимальное значения результатов измерений поверяемого СИПКЭ. Время наблюдения за показаниями должно заведомо превышать период биений показаний. Конечный результат измерений получают так, как это предполагается в источнике информации [3] - как среднее арифметическое значение от максимального и минимального показаний СИПКЭ.If GNF 4 and GTL 8 contain significant levels of distortion - higher harmonics, interharmonics, subharmonics, it is possible to exclude their influence on the verification results by adjusting the frequencies of the signals of the fundamental and higher harmonics, interharmonics, subharmonics. To do this, the frequency of the output signal of the HHF 1 is set such that the frequency of the generated signal of higher harmonics, interharmonics, subharmonics differs from the frequency of the signal of higher harmonics, interharmonics, subharmonics contained in the fundamental signal by a value from ± 0.1 to ± 0.01 Hz . In this case, slow beats occur between two signals with close frequencies, which leads to a smooth change in the results of measurements of the verified SIPPE 10. To determine the error of the verified SIPPE 10, record the maximum and minimum values of the measurement results of the verified SIPPE. The time of observation of the testimony must obviously exceed the period of beating of the testimony. The final measurement result is obtained as it is assumed in the source of information [3] - as the arithmetic average of the maximum and minimum readings of SIPPE.

Применение заявляемого устройства позволило обеспечить возможность поверки СИПКЭ с относительной погрешностью измерения уровней и мощностей высших гармоник, интергармоник, субгармоник менее ±1% при уровне сигналов напряжения и тока, величина которых равна 1% от уровней основной гармоники. Погрешность определяется только погрешностью применяемых вольтметров, амперметров, ваттметров. В режиме измерения углов сдвига фазы гармоник сигнала тока, относительно гармоник сигнала напряжения, при применении вольтметров, амперметров и ваттметров класса точности 0,1, устройство позволяет производить поверку СИПКЭ с абсолютной погрешностью измерений ±0,3°.The use of the claimed device made it possible to verify SIPPE with a relative error in measuring the levels and powers of higher harmonics, interharmonics, subharmonics less than ± 1% at the level of voltage and current signals, the value of which is 1% of the levels of the fundamental harmonic. The error is determined only by the error of the applied voltmeters, ammeters, wattmeters. In the mode of measuring the phase angle angles of the harmonics of the current signal, relative to the harmonics of the voltage signal, when using voltmeters, ammeters and wattmeters of accuracy class 0.1, the device allows the verification of SIPEC with an absolute measurement error of ± 0.3 °.

Наибольший полезный эффект может быть получен при применении устройства при поверке СИПКЭ, основанных на методах цифровой обработки сигналов.The greatest useful effect can be obtained when using the device during calibration of SIPKE, based on the methods of digital signal processing.

Заявляемое устройство может быть реализовано на основе следующих приборов: генераторы внешней синхронизации ГВЧ 1 и 2 - генераторы сигналов низкочастотные прецизионные Г3-110, изготовленные заводом «Измеритель», г.Санкт-Петербург; источники фиктивной мощности ИФМ 5 и 6, содержащие ГННЧ 3 и 4 и ГТНЧ 7 и 8 - это могут быть блоки напряжения и блоки тока установок для поверки счетчиков электрической энергии МК6801 В, изготавливаемые ОАО «Концерн Энергомера», г.Ставрополь; разделительный трансформатор 9 - трансформатор ТПП259, изготавливаемый ОАО «Трансвит»; вольтметры 11 и 13 - это вольтметры универсальные В7-78/1, изготавливаемые ф. JUNG JIN ELECTRONICS CO., LTD; амперметры 15 и 16 - амперметры СА3010/1, СА3010/2 и СА3010/3, изготавливаемые ООО «ЗИП-Научприбор»; ваттметры 12 и 14 - ваттметры СР3010/1 и СР3010/2, изготавливаемые ООО «ЗИП-Научприбор». СИПКЭ 10 - поверяемый прибор, должен быть выполнен на трансформаторах тока с двумя первичными обмотками с точно известным количеством витков, например ваттметр-счетчик многофункциональный эталонный СЕ603, изготавливаемый ОАО «Концерн Энергомера», г.Ставрополь.The inventive device can be implemented on the basis of the following devices: external synchronization generators GHF 1 and 2 - low-frequency precision signal generators G3-110, manufactured by the factory "Meter", St. Petersburg; sources of fictitious power IFM 5 and 6, containing GNF 3 and 4 and GTNCH 7 and 8 - these can be voltage units and current units of installations for checking electric energy meters MK6801 V manufactured by Energomera Concern OJSC, Stavropol; isolation transformer 9 - transformer TPP259 manufactured by Transvit; Voltmeters 11 and 13 are universal voltmeters V7-78 / 1, manufactured f. JUNG JIN ELECTRONICS CO., LTD; ammeters 15 and 16 - ammeters CA3010 / 1, CA3010 / 2 and CA3010 / 3, manufactured by ZIP-Nauchpribor LLC; power meters 12 and 14 - power meters CP3010 / 1 and CP3010 / 2, manufactured by ZIP-Nauchpribor LLC. SIPKE 10 - the device to be verified, must be performed on current transformers with two primary windings with a precisely known number of turns, for example, a multifunctional reference meter CE603, manufactured by Energomera Concern OJSC, Stavropol.

Используемые источники информацииInformation Sources Used

1. Калибратор напряжения и тока «Ресурс - К2». Каталог предприятия «Контроль и анализ качества электрической энергии», 2008. www.entp.ru e-mail: [email protected]1. The calibrator of voltage and current "Resource - K2". Catalog of the enterprise “Control and analysis of the quality of electric energy”, 2008. www.entp.ru e-mail: [email protected]

2. ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия», РФ.2. GOST 22261-94 “Means of measuring electrical and magnetic quantities. General technical conditions ”, RF.

3. «Инструкция 184-62 по поверке амперметров, вольтметров, ваттметров, варметров», издательство стандартов, СССР, 1965 г.3. "Instruction 184-62 on the verification of ammeters, voltmeters, wattmeters, varmeters", publishing house of standards, USSR, 1965

Claims (2)

1. Устройство поверки средств измерений показателей качества электрической энергии при искаженных сигналах, содержащее два генератора напряжения синусоидальной формы низкой частоты, формирующих двухтональный сигнал напряжения, разделительный трансформатор, обеспечивающий возможность суммирования сигналов, вольтметр, осуществляющий измерение уровня одной из составляющих двухтонального сигнала напряжения, подключенный к выходу одного из генераторов напряжения синусоидальной формы низкой частоты, другой вольтметр, осуществляющий измерение уровня другой составляющей двухтонального сигнала напряжения, подключенный к вторичной обмотке разделительного трансформатора, отличающееся тем, что для формирования сигналов внешней синхронизации введены два генератора напряжения высокой частоты, источники фиктивной мощности, каждый из которых содержит генератор напряжения синусоидальной формы низкой частоты и генератор тока синусоидальной формы низкой частоты, связь между генераторами напряжения высокой частоты, между генератором напряжения высокой частоты и генератором напряжения синусоидальной формы низкой частоты, а также связь между генератором напряжения синусоидальной формы низкой частоты и генератором тока синусоидальной формы низкой частоты, к вторичной обмотке разделительного трансформатора подключена параллельная цепь ваттметра, к выходу генератора напряжения синусоидальной формы низкой частоты подключена параллельная цепь другого ваттметра, выход генератора тока синусоидальной формы низкой частоты через амперметр и последовательную цепь ваттметра соединен с дополнительным входом поверяемого прибора, а выход другого генератора тока синусоидальной формы низкой частоты через другой амперметр и последовательную цепь другого ваттметра соединен с основным входом поверяемого прибора, при этом входную цепь поверяемого прибора выполняют в виде трансформатора тока с основной и дополнительной первичными обмотками с точно известным количеством витков.1. A calibration device for measuring the quality indicators of electric energy with distorted signals, containing two low-frequency sinusoidal voltage generators forming a two-tone voltage signal, an isolation transformer that provides the ability to add signals, a voltmeter that measures the level of one of the components of a two-tone voltage signal connected to the output of one of the low-frequency sinusoidal voltage generators, another voltmeter level measurement of the other component of the two-tone voltage signal connected to the secondary winding of the isolation transformer, characterized in that two high-frequency voltage generators, fictitious power sources, each of which contains a low-frequency sinusoidal voltage generator and a sinusoidal current generator, are introduced to form external synchronization signals low frequency, the connection between the high-frequency voltage generators, between the high-frequency voltage generator and the generator rum of a sinusoidal low-frequency voltage, as well as the connection between a low-frequency sinusoidal voltage generator and a low-frequency sinusoidal current generator, a parallel circuit of the wattmeter is connected to the secondary winding of the isolation transformer, a parallel circuit of another wattmeter is connected to the output of the voltage generator of the low-frequency sinusoidal form, output a low-frequency sinusoidal current generator through an ammeter and a series circuit of the wattmeter is connected to an additional input m of the device being calibrated, and the output of another low-frequency sinusoidal current generator through a different ammeter and a series circuit of another wattmeter is connected to the main input of the device to be verified, while the input circuit of the device to be verified is made in the form of a current transformer with the main and additional primary windings with a precisely known number of turns . 2. Устройство поверки средств измерений показателей качества электрической энергии при искаженных сигналах по п.1 для обеспечения многотонального сигнала формируют теми же дополнительными узлами, соединенными аналогично тому, как это выполнено для канала, формирующего высшую гармонику, интергармонику, субгармонику. 2. The verification device for measuring the quality parameters of electric energy with distorted signals according to claim 1 to provide a multi-tone signal is formed by the same additional nodes connected in the same way as for the channel forming the higher harmonic, interharmonic, subharmonic.