RU2629907C1 - Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи - Google Patents
Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629907C1 RU2629907C1 RU2016137424A RU2016137424A RU2629907C1 RU 2629907 C1 RU2629907 C1 RU 2629907C1 RU 2016137424 A RU2016137424 A RU 2016137424A RU 2016137424 A RU2016137424 A RU 2016137424A RU 2629907 C1 RU2629907 C1 RU 2629907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- currents
- coordinate system
- voltages
- reactive power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях реактивной мощности для трехфазных цепей с симметричной нагрузкой. Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи включает измерение мгновенных величин токов и напряжений на каждой фазе. Измеренные мгновенные величины фазных токов и напряжений масштабируют, затем преобразуют из естественной трехфазной системы координат в двухфазную α-β систему координат. На основе полученных проекций токов Iα, Iβ и напряжений Uα, Uβ в α-β системе координат формируют векторы тока Is и напряжения Us:
далее определяют векторное произведение между векторами Is и Us:
Qγ=IS×US.
Полученные проекции токов и напряжений в α-β системе координат перемножают Q1=Iα⋅Uβ и Q2=-Iβ⋅Uα, затем складывают и умножают на число фаз:
Преобразование фазных токов и напряжений из естественной трехфазной системы координат в двухфазную осуществляют согласно следующим выражениям:
где IA, IB, IC - мгновенные фазные токи;
Iα, Iβ - проекции токов в α-β системе координат;
UA, UB, UC - мгновенные фазные напряжения;
Uα, Uβ - проекции напряжений в α-β системе координат.
Технический результат: повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях реактивной мощности для трехфазных цепей с симметричной нагрузкой.
Известен способ измерения реактивной мощности [SU 1567990 А1, МПК 5 G01R 21/06, опубл. 30.06.1990], выбранный в качестве прототипа, включающий перемножение мгновенных значений тока и напряжения, выделение переменной составляющей произведения и усреднение ее с момента перехода через нуль одного из входных сигналов тока (напряжения) в течение интервала времени, в течение которого производится усреднение, заканчивают в момент ближайшего перехода через нуль другого сигнала напряжения (тока).
Недостатком предложенного способа является необходимость определения точки перехода синусоидального сигнала через нуль, которая влияет на точность измерения реактивной мощности.
Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения.
Предложенный способ измерения реактивной мощности, так же как в прототипе, включает измерение мгновенных фазных величин токов и напряжений.
Согласно изобретению, измеренные мгновенные величины фазных токов и напряжений масштабируют, затем преобразуют из естественной трехфазной системы координат в двухфазную α-β систему координат. На основе полученных проекций токов Iα, Iβ и напряжений Uα, Uβ в α-β системе координат формируют векторы тока Is и напряжения Us:
далее определяют векторное произведение между векторами Is и Us:
Qγ=Is×Us,
Полученные проекции токов и напряжений в α-β системе координат перемножают Q1=Iα⋅Uβ и Q2=-Iβ⋅Uα, затем складывают и умножают на число фаз:
Преобразование фазных токов и напряжений из естественной трехфазной системы координат в двухфазную осуществляют согласно следующим выражениям:
где IА, IВ, IС - мгновенные фазные токи;
Iα, Iβ - проекции токов в α-β системе координат;
UA, UB, UC - мгновенные фазные напряжения;
Uα, Uβ - проекции напряжений в α-β системе координат.
Таким образом, измерение реактивной мощности осуществляют с большой точностью благодаря использованию векторного произведения мгновенных величин проекций токов и напряжений в двухфазной системе координат α-β.
В таблице 1 представлены данные фазных токов и напряжений.
В таблице 2 представлены параметры трехфазной цепи.
На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего способ измерения реактивной мощности в трехфазной цепи.
На фиг. 2 приведены осциллограммы напряжений в трехфазной цепи.
На фиг. 3 приведены осциллограммы токов в трехфазной цепи.
На фиг. 4 приведен график сигнала с выхода блока умножителя 16.
На фиг. 5 приведен график сигнала с выхода блока умножителя 17.
На фиг. 6 приведена осциллограмма реактивной мощности.
На фиг. 7 приведен график относительной ошибки реактивной мощности.
Предлагаемый способ осуществлен с помощью устройства (фиг. 1) для определения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи, которое содержит блок нормирующий 1 (БН), блок преобразователя координат 2 (БПК) и блок вычисления реактивной мощности 3 (БВРМ).
Блок нормирующий 1 (БН) содержит шесть усилителей-нормализаторов 4 (УН1), 5 (УН2), 6 (УН3), 7 (УН4), 8 (УН5) и 9 (УН6).
Входы первого, второго и третьего усилителей-нормализаторов 4 (УН1), 5 (УН2) 6 (УН3) связаны с выходами датчиков фазных токов. Входы четвертого, пятого и шестого усилителей-нормализаторов 7 (УН4), 8 (УН5) и 9 (УН6) подключены к выходам датчиков фазных напряжений.
Блок преобразователя координат 2 (БПК) содержит два сумматора 10 (С1), 11 (С2) и четыре масштабирующих усилителя 12 (МУ1), 13 (МУ2), 14 (МУ3), 15 (МУ4).
Входы первого сумматора 10 (С1) соединены с выходами второго 5 (УН2) и третьего 6 (УН3) усилителей-нормализаторов. Выход первого сумматора 10 (С1) связан с входом второго масштабирующего усилителя 13 (МУ2). Входы второго сумматора 11 (С2) соединены с выходами пятого и шестого усилителей-нормализаторов 8 (УН5) и 9 (УН6). Выход второго сумматора 11 (С2) связан с входом четвертого масштабирующего усилителя 15 (МУ4). Выход первого усилителя-нормализатора 4 (УН1) связан с входом первого масштабирующего усилителя 12 (МУ1). Выход четвертого усилителя-нормализатора 7 (УН4) связан с входом третьего масштабирующего усилителя 14 (МУ3).
Блок вычисления реактивной мощности 3 (БВРМ) содержит два умножителя 16 (У1), 17 (У2), третий сумматор 18 (С3) и пятый масштабирующий усилитель 19 (МУ5).
Выходы первого масштабирующего усилителя 12 (МУ1) и четвертого масштабирующего усилителя 15 (МУ4) соединены с входами первого умножителя 16 (У1). Выходы третьего масштабирующего усилителя 14 (МУ3) и второго масштабирующего усилителя 13 (МУ2) соединены с входами второго умножителя 17 (У2). Выходы первого умножителя 16 (У1) и второго умножителя 17 (У2) соединены с входами третьего сумматора 18 (С3), выход которого соединен с входом пятого масштабирующего усилителя 19 (МУ5), выход которого соединен с индикатором реактивной мощности.
В качестве усилителей нормализаторов 4 (УН1), 5 (УН2), 6 (УН3), 7 (УН4), 8 (УН5) и 9 (УН6) могут быть использованы - ЛА-УНИ4. Сумматоры 10 (C1), 11 (С2) и масштабирующие усилители 12 (МУ1), 13 (МУ2), 14 (МУ3), 15 (МУ4) могут быть реализованы на базе DSP-микроконтроллеров фирмы «Texas Instruments» с применением стандартных библиотек. Умножители 16 (У1), 17 (У2), сумматор 18 (С3) и масштабирующие усилители 19 (МУ5) могут быть выполнены аналогично на базе DSP-микроконтроллеров фирмы «Texas Instruments».
Измерение реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи для одной мгновенной величины осуществляли следующим образом: при подключении усилителей-нормализаторов 4 (УН1), 5 (УН2), 6 (УН3), 7 (УН4), 8 (УН5) и 9 (УН6) к трехфазным датчикам тока и напряжения выходные сигналы мгновенных величин токов IА_Н, IВ_Н, IС_Н и напряжений UA_H, UB_H, UC_H с этих блоков (фиг. 2, 3) подавали в блок преобразования координат 2 (БПК), где на основе этих данных (таблица 1) определили проекции Iα, Iβ токов и напряжений Uα, Uβ. Выходные сигналы IА_Н, IА_Н с усилителей-нормализаторов 4 (УH1), 7 (УН4) преобразовали масштабирующими усилителями 12 (МУ1), 14 (МУ3). С помощью сумматора 10 (С1) сложили выходные сигналы IВ_Н, IС_Н с усилителей-нормализаторов 5 (УН2), 6 (УН3). С помощью сумматора 11 (С2) сложили выходные сигналы UB_Н, UC_H с усилителей-нормализаторов 8 (УН5) и 9 (УН6). Выходные сигналы сумматоров 10 (С1) и 11 (С2) преобразовали масштабирующими усилителями 13 (МУ2) и 15 (МУ4):
где IA_Н, IВ_Н, IС_Н - нормализованные мгновенные фазные токи;
Iα, Iβ - проекции токов в α-β системе координат;
UA_H, UB_H, UC_H - нормализованные мгновенные фазные напряжения;
Uα, Uβ - проекции напряжений в α-β системе координат.
Выходные значения блоков 12 (МУ1), 13 (МУ2) и 14 (МУ1), 15 (МУ2), которые являются проекциями токов Iα, Iβ и напряжений Uα, Uβ, подали в блок вычисления реактивной мощности 3 (БВРМ), где осуществили перемножение выходных сигналов Q1=Iα·Uβ (фиг. 4) и Q2=-Iβ⋅Uα (фиг. 5) в блоках умножения 16 (У1) и 17 (У2), произведения которых Q1 и Q2 затем сложили в сумматоре 18 (С3) Q0=(Q1+Q2), выходной сигнал которого преобразовали в масштабирующем усилителе 19 (МУ5) путем умножения на число фаз:
Адекватность определения оценки реактивной мощности была установлена аналитически на основе определения относительной погрешности Δ:
где QT - расчетная величина реактивной мощности аналитическим способом;
На основании данных из таблицы 2 произвели аналитический расчет реактивной мощности QT. Вначале определили индуктивные сопротивления ХА, ХВ, ХС фаз А, В, С:
ХА=ω⋅LA=314,59⋅30⋅10-3=9,4 Ом,
ХВ=ω⋅LВ=314,59⋅30⋅10-3=9,4 Ом,
ХС=ω⋅LС=314,59⋅30⋅10-3=9,4 Ом,
где LА, LB, LC индуктивные сопротивления; ω=2⋅π⋅ƒ=2⋅3,14⋅50=314,59 - циклическая частота, ƒ - частота питающей цепи.
Далее рассчитали токи IФА, IФВ, IФС для каждой фазы:
где UФ - фазное напряжение.
Затем определили sin(ϕA), sin(ϕB), sin(ϕC):
Далее на основе расчетных данных определили реактивную мощность в трехфазной цепи:
QT=UФ⋅IФА⋅sin(ϕA)+UФ⋅IФВ⋅sin(ϕB)+
+UФ⋅IФС⋅sin(ϕC)=3⋅220⋅16,01⋅0,686=7,247⋅103 Вар.
Затем рассчитали относительную погрешность определения оценки реактивной мощности Q для трехфазной симметричной цепи:
Анализ относительной погрешности оценки вычисления реактивной мощности показал, что точность измерения для цепи с симметричной нагрузкой определяется точностью измерения мгновенных величин тока и напряжения и шагом расчета (фиг. 7).
Claims (14)
1. Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи, включающий измерение мгновенных величин токов и напряжений на каждой фазе, отличающийся тем, что измеренные мгновенные величины фазных токов и напряжений масштабируют, затем преобразуют из естественной трехфазной системы координат в двухфазную α-β систему координат, на основе полученных проекций токов Iα, Iβ и напряжений Uα, Uβ в α-β системе координат формируют векторы тока Is и напряжения Us:
далее определяют векторное произведение между векторами Is и Us:
Qγ=Is×Us,
полученные проекции токов и напряжений в α-β системе координат перемножают Q1=Iα⋅Uβ и Q2=-Iβ⋅Uα, затем складывают и умножают на число фаз:
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что преобразование фазных токов и напряжений из естественной трехфазной системы координат в двухфазную осуществляют согласно следующим выражениям:
где IA, IB, IC - мгновенные фазные токи;
Iα, Iβ - проекции токов в α-β системе координат;
UA, UB, UC - мгновенные фазные напряжения;
Uα, Uβ - проекции напряжений в α-β системе координат.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137424A RU2629907C1 (ru) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137424A RU2629907C1 (ru) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2629907C1 true RU2629907C1 (ru) | 2017-09-04 |
Family
ID=59797454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137424A RU2629907C1 (ru) | 2016-09-19 | 2016-09-19 | Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2629907C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4731576A (en) * | 1985-11-13 | 1988-03-15 | Technology Research Corporation | Alternating current watt transducer |
SU1567990A1 (ru) * | 1988-04-15 | 1990-05-30 | Е. И. Хайкин | Способ измерени реактивной мощности и устройство дл его осуществлени |
RU2263322C1 (ru) * | 2004-06-07 | 2005-10-27 | Томский политехнический университет | Способ определения коэффициента мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока |
US7180282B2 (en) * | 1992-02-21 | 2007-02-20 | Elster Electricity, Llc | Apparatus for metering at least one type of electrical power over a predetermined range of service voltages |
RU2463613C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения | Устройство для определения составляющих мощности в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока |
EP2731220A1 (fr) * | 2012-11-12 | 2014-05-14 | Schneider Electric Industries SAS | Dispositif et procédé de détermination de la tension et de la puissance de chaque phase dans un réseau moyenne tension |
-
2016
- 2016-09-19 RU RU2016137424A patent/RU2629907C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4731576A (en) * | 1985-11-13 | 1988-03-15 | Technology Research Corporation | Alternating current watt transducer |
SU1567990A1 (ru) * | 1988-04-15 | 1990-05-30 | Е. И. Хайкин | Способ измерени реактивной мощности и устройство дл его осуществлени |
US7180282B2 (en) * | 1992-02-21 | 2007-02-20 | Elster Electricity, Llc | Apparatus for metering at least one type of electrical power over a predetermined range of service voltages |
RU2263322C1 (ru) * | 2004-06-07 | 2005-10-27 | Томский политехнический университет | Способ определения коэффициента мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока |
RU2463613C1 (ru) * | 2011-06-08 | 2012-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения | Устройство для определения составляющих мощности в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока |
EP2731220A1 (fr) * | 2012-11-12 | 2014-05-14 | Schneider Electric Industries SAS | Dispositif et procédé de détermination de la tension et de la puissance de chaque phase dans un réseau moyenne tension |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4987068B2 (ja) | 交流電気量測定装置 | |
JP5523584B2 (ja) | 同期電動機のインダクタンス測定装置及び測定方法 | |
CN109030941A (zh) | Hanning自乘卷积窗FFT三谱线插值谐波分析方法 | |
CN103534601B (zh) | 用于实时谐波频谱分析仪的装置和方法 | |
CN109521275B (zh) | 一种同步相量确定方法、***、装置及可读存储介质 | |
KR101952063B1 (ko) | 누설 전류 검출 장치 | |
Guillo-Sansano et al. | Harmonic-by-harmonic time delay compensation method for PHIL simulation of low impedance power systems | |
CN111579867A (zh) | 一种电力***中谐波和间谐波的测量方法及装置 | |
KR101335162B1 (ko) | 레졸버를 위한 위치 오차 보정 장치 및 보정 방법 | |
RU2542745C1 (ru) | Способ определения места однофазного замыкания фидера на землю | |
CN104849569B (zh) | 一种介质损耗测量方法 | |
RU2629907C1 (ru) | Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи | |
CN103134969B (zh) | 一种功率因数校正器以及相电压估计方法 | |
JPH04230868A (ja) | 交流データ検出装置 | |
CN108092234B (zh) | 适用于变频电动机的差动保护方法和装置 | |
RU2689994C1 (ru) | Способ измерения активной мощности в трехфазной симметричной сети | |
RU2644406C1 (ru) | Способ восстановления приведённого первичного тока трансформатора тока в переходном режиме | |
CN115219787A (zh) | 基于改进矩阵束的电网相量移动测量方法、***及介质 | |
CN111106618B (zh) | 一种新能源发电装备接入电力***的谐波分析方法及装置 | |
CN103308759A (zh) | 一种基于数字滤波的有功功率测量方法及*** | |
Stoicuta | The utilization of the S-Function block in simulation of the Luenberger rotor flux observer for induction motors | |
JP5238358B2 (ja) | 交流電力測定装置、交流電力測定方法、及び単相交直変換装置 | |
JPH11344514A (ja) | 三相電力計 | |
KR101426527B1 (ko) | 3상 교류의 위상 추적기 | |
CN112666376B (zh) | 具有零序电流补偿功能的负序电流检测方法、***及装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190920 |