×
19.01.2018
218.016.0168

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: 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 I, I и напряжений U, U в α-β системе координат формируют векторы тока I и напряжения U: далее определяют векторное произведение между векторами I и U: Q=I×U. Полученные проекции токов и напряжений в α-β системе координат перемножают Q=I⋅U и Q=-I⋅U, затем складывают и умножают на число фаз: где - оценка реактивной мощности трехфазной цепи. Преобразование фазных токов и напряжений из естественной трехфазной системы координат в двухфазную осуществляют согласно следующим выражениям: где I, I, I - мгновенные фазные токи; I, I - проекции токов в α-β системе координат; U, U, U - мгновенные фазные напряжения; U, U - проекции напряжений в α-β системе координат. Технический результат: повышение точности измерения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 7 ил.

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:

где - оценка реактивной мощности трехфазной цепи.

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:

где - оценка реактивной мощности трехфазной цепи (фиг. 6).

Адекватность определения оценки реактивной мощности была установлена аналитически на основе определения относительной погрешности Δ:

где QT - расчетная величина реактивной мощности аналитическим способом;

- оценка реактивной мощности в трехфазной цепи.

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).


СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИММЕТРИЧНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 151-160 of 267 items.
04.04.2018
№218.016.32fe

Масляно-смоляная композиция

Изобретение относится к области органических высокомолекулярных соединений, а именно к составам для нанесения покрытий на основе масляно-смоляной композиции, и может быть использовано в лакокрасочной промышленности при производстве лаков, красок и адгезивов. Масляно-смоляная композиция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645486
Дата охранного документа: 21.02.2018
04.04.2018
№218.016.3338

Композиционная одноупаковочная силикатная краска

Изобретение относится к составам для нанесения покрытий, а именно к композиционным силикатным краскам с органическими добавками, и может быть использовано в строительстве и быту для защиты и декоративной отделки фасадов, а также для внутренних работ в зданиях и помещениях. Композиционная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645502
Дата охранного документа: 21.02.2018
29.05.2018
№218.016.598a

Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана

Изобретение относится к физике низкотемпературной плазмы и плазмохимии, к электротехнике и электрофизике, а именно к ускорительной технике. Способ синтеза нанодисперсного нитрида титана осуществляют путем распыления электроразрядной плазмы титана коаксиального магнитоплазменного ускорителя с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655365
Дата охранного документа: 25.05.2018
09.06.2018
№218.016.5b76

Устройство для утилизации тепла вытяжного воздуха

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха, а именно к устройствам, в которых первичный кондиционированный воздух подается от одной центральной станции к распределительной точке в помещениях для вторичной обработки, и может быть использовано в жилых, общественных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655907
Дата охранного документа: 29.05.2018
09.06.2018
№218.016.5c4c

Способ тушения пожаров

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к способам подавления и тушения возгораний на ограниченных площадях, и может быть использовано для локализации и ликвидации возгораний в жилых помещениях, а также на промышленных и общественных объектах. Способ заключается в подаче...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002655909
Дата охранного документа: 29.05.2018
09.06.2018
№218.016.5c98

Способ определения коэффициента турбулентной диффузии в приземном слое атмосферы

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения коэффициента турбулентной диффузии в приземном слое атмосферы. Сущность: измеряют объемную активность радона одновременно на двух высотах: 0,5-2 м от поверхности земли и не менее 10 м от поверхности земли. С...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656114
Дата охранного документа: 31.05.2018
09.06.2018
№218.016.5ca4

Способ определения расстояния до границ объекта

Способ определения расстояния до границ объекта включает измерение размера изображения в плоскости изображений оптического прибора со светочувствительной матрицей, осуществление перемещения прибора вдоль его линии визирования по направлению к объекту или от него на фиксированное расстояние,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656130
Дата охранного документа: 31.05.2018
09.06.2018
№218.016.5cb5

Способ вихретокового контроля толщины стенки металлических немагнитных труб

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля немагнитных металлических изделий и может быть использовано для контроля толщины металлического изделия и толщины диэлектрического покрытия его поверхности. Сущность заявленного изобретения заключается в том, что способ вихретокового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656115
Дата охранного документа: 31.05.2018
09.06.2018
№218.016.5cc2

Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для предупреждения пожара при неисправности в электрической сети. Устройство неразрушающего контроля неисправностей в электрической сети содержит вводной щит, к которому через электрическую сеть и переходное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656117
Дата охранного документа: 31.05.2018
09.06.2018
№218.016.5cc8

Способ послойного анализа тонких пленок

Изобретение относится к исследованию материалов путем определения их физических свойств, а именно к определению элементного состава методом вторично-ионной масс-спектрометрии и может быть использовано для определения распределения материала тонкой пленки по глубине при изготовлении многослойных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656129
Дата охранного документа: 31.05.2018
Showing 151-160 of 161 items.
01.06.2019
№219.017.71d4

Способ измерения активной мощности в трехфазной симметричной сети

Изобретение относится к измерению электрических величин и может быть использовано для определения активной мощности в трехфазных сетях переменного тока. Способ измерения активной мощности в трехфазной симметричной сети заключается в том, что измеряют датчиками тока и напряжения, работающими на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689994
Дата охранного документа: 30.05.2019
15.11.2019
№219.017.e27c

Способ определения параметров электродвигателя постоянного тока

Изобретение относится к автоматизированному электроприводу и может быть использовано для определения параметров электродвигателей постоянного тока. Способ определения параметров двигателя постоянного тока заключается в том, что одновременно измеряют мгновенные величины тока и напряжения в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705939
Дата охранного документа: 12.11.2019
06.12.2019
№219.017.e9d4

Крышка люка комплектного токопровода

Крышка люка комплектного токопровода предназначена для использования в электроэнергетике, а именно для получения информации о токе в фазах комплектных токопроводов для построения защиты от коротких замыканий. Опорная часть крышки люка комплектного токопровода имеет отверстия под крепежные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707902
Дата охранного документа: 02.12.2019
07.03.2020
№220.018.0a6c

Способ получения оперативного тока

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в расширении области применения и снижении материалоемкости. Согласно способу получения оперативного тока используют катушки индуктивности, преобразующие токи шин электроустановки в напряжение. Для установки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715882
Дата охранного документа: 05.03.2020
15.04.2020
№220.018.1482

Устройство для определения параметров электродвигателя постоянного тока

Изобретение относится к области автоматизированных электроприводов и может быть использовано для построения адаптивных систем управления двигателями постоянного тока. Техническим результатом является определение в режиме реального времени ряда параметров электродвигателя. Устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718708
Дата охранного документа: 14.04.2020
04.07.2020
№220.018.2f59

Способ автоматического включения резерва

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности переключения потребителей, потерявших питание, на резервный источник. Согласно способу автоматического включения резерва, измеряют напряжение U на шинах потребителей и ток I на выключателе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725423
Дата охранного документа: 02.07.2020
16.05.2023
№223.018.6282

Способ определения электромагнитных параметров асинхронной машины с фазным ротором

Изобретение относится к электротехнике, а именно к определению электромагнитных параметров асинхронных машин с фазным ротором. Сущность: сначала соединяют в звезду статорные и роторные обмотки при неподвижном выходном вале. Затем измеряют активное сопротивление двух последовательно включенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002785209
Дата охранного документа: 05.12.2022
20.05.2023
№223.018.654f

Устройство токовой защиты для ячеек комплектных распределительных устройств

Использование: в области электротехники для дистанционного регулирования уставок токовой защиты в ячейках комплектных распределительных устройств (КРУ) от токов короткого замыкания. Технический результат - обеспечение дистанционного перемещения герконов относительно плоскости токоведущих шин...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002743483
Дата охранного документа: 19.02.2021
20.05.2023
№223.018.65b6

Устройство предотвращения перехода мостовым краном предельно допустимых положений

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим аппаратам, и может быть использовано в качестве переключателей для предотвращения перехода мостовым краном предельно допустимых положений. Технический результат, который обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002780820
Дата охранного документа: 04.10.2022
20.05.2023
№223.018.65b7

Устройство предотвращения перехода мостовым краном предельно допустимых положений

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим аппаратам, и может быть использовано в качестве переключателей для предотвращения перехода мостовым краном предельно допустимых положений. Технический результат, который обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002780820
Дата охранного документа: 04.10.2022
+ добавить свой РИД