CN103185833B - 短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种测量计算短时通电试验回路功率因数的面积峰值比法，用于低压电器短路试验回路功率因数的测量计算，适合于短时短路电流回路的功率因数的测量计算。此方法主要先根据测量得到的短路电流录波图，算出电流波形首个半周波的面积与第一个峰值的比值，再根据推导出的面积峰值比与功率因数的函数关系求得回路功率因数。面积峰值比与功率因数的函数关系一一对应，且分布均匀，适合任意大小功率因数的试验回路。对于实际试验回路功率因数的测量，在短路电流波形含有噪声的情况下，本方法有较好的稳定性，能将实验结果误差控制在标准允许范围之内。

Description

短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法
技术领域
本发明涉及一种低压电器短路试验回路功率因数的测量领域，具体是一种短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法。
背景技术
交流低压电器短路试验时，功率因数是试验必须满足的一个参数，必须调整到规定值的允许偏差范围内，而短路试验回路功率因数测量的主要困难在于短路电流持续时间较短情况下的功率因数的准确测定。
目前常用的两种适合短路电流持续时间较短的回路功率因数的测量方法为零值电流时间法和峰值电流时间法，即在电压合闸角为0的前提下，利用电流第一个过零点的时间或到达峰值的时间与功率因数的关系来求解。但是实际电流波形往往含有噪声，时间选取时的微小偏差都会导致结果产生较大偏差，缺乏稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法，具有较好的稳定性。
本发明的技术解决方案如下：
一种短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：
首先，测量记录试验短路电流波形图；
然后，从波形图上读取各时刻的电流值和电流峰值，用矩形法计算短路电流波形第一个半周波与时间轴围成的面积S；
接着，计算面积峰值比S/Ip，其中，Ip为短路电流峰值；
最后，通过面积峰值比与功率因数之间的函数关系，计算试验回路的功率因数：
式中，t0为短路电流到达峰值后第一个过零点的时刻，tm为短路电流峰值Ip出现的时刻；ω为电角频率，为空载电源电压和负载电流的相位差，即所求功率因数角，T为试验电路时间常数。
所述的试验短路电流波形图由录波数据文件得到，该录波数据文件由试验采样得到的一系列离散点组成，需读出文件中的电流数据或电流波形。
所述的面积峰值比与功率因数为一一对应关系，具体函数关系如下：
式中，t0和tm满足：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、适用于短路电流波形时间较短情况下功率因数的求取(短至半个周波)。
2、面积峰值比与功率因数关系分布均匀，分辨率较好，适合任何大小功率因数的求取。
3、在实际波形含有噪声的情况下误差较小，具有很好的稳定性。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明中面积峰值比与功率因数之间的函数曲线。
图3是不含噪声的短路电流波形仿真图。
图4是分别叠加N(0,0.01),N(0,0.015),N(0.0.02)噪声的短路电流波形仿真图。
具体实施方式
以下结合附图与实施对本发明作进一步的说明，但不能以此限制本发明的保护范围。
本发明的工作原理是：
电压初相角为零时，合闸交流感性回路，短路电流i可由下式表达：
其中：Im为对称电流峰值；
ω为电角频率；
为空载电源电压和负载电流的相位差，即所求功率因数角；
T为试验电路时间常数。
如附图1所示，阴影部分的面积可以表示为
而
故面积峰值比
其中：Ip为短路电流最大值；
t0为短路电流第一个过零点的时刻，满足
tm为短路电流最大值Ip出现的时刻。满足
将(2)式代入(6)式，则t0只和相关，故可表示为
将(2)式代入(7)式，则tm只和相关，故可表示为
将式(8)、(9)代入式(5)得
由(10)式可以看出，面积峰值比S/Ip与功率因数角的一一对应，面积峰值比S/Ip与功率因数函数关系图见附图2，可以看出曲线单调且分布均匀。
由于实际的短路试验录波图是由一系列采样的离散点组成，可以采用矩形法求出半个周波的记录波形与时间轴围成的面积，然后计算此面积与电流峰值的比值，最后通过面积峰值比值与功率因数的函数关系求得回路值。
本发明短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法包括如下三步：
1、读取短路试验电流录波图中的数据，画出试验电流波形图。
2、用矩形法计算短路电流波形第一个半周波与时间轴围成的面积，量取电流波形的最大值，即短路电流峰值，最后求出此面积与峰值的比值。
3、通过面积峰值比与功率因数的函数关系曲线，再根据所求的面积峰值比计算出功率因数。
这里提供一个实际测量的例子。短路试验设备由以下部分组成：(1)电源：直接从10kV母线经高压开关柜接入；(2)变压器：试验所使用的冲击变压器为ISG-750/10型号，原边输入电压为10kV，输出电压可以根据试验需要调节，调节范围为100V～520V；(3)阻抗柜：由带抽头电阻和电抗可调的电阻柜和电抗柜组成；(4)选相合闸开关：采用电子式选相控制器和双向可控硅组成的选相合闸开关；(5)测量仪器：电流表、电压表、分流器和示波器。试验电压220V，电流有效值为10.937kA，通电时间为11.25ms，已知回路实际功率因数为0.8725。
本发明的面积峰值法和同零值电流法以及峰值电流法的结果如表1所示，实际测得面积峰值比为6.794ms，电流过零时间为11.928ms，电流峰值时间为6.739ms，通过函数曲线或者查表可以得到功率因数值，比较可知，本发明得到的结果与实际回路功率因数更接近，误差更小，具有一定的优越性。
表1 实际测量结果比较
下面是对本发明的稳定性进行的仿真验证，给短路电流波形分别叠加N(0,0.01),N(0,0.015)和N(0,0.02)的高斯白噪声(即叠加原信号1％、1.5％和2％均方差变化幅度的白噪声)，如附图4，在有噪声的情况下分别用三种方法(现有零值电流时间法，峰值电流时间法和本发明的面积峰值比法)求相关量和功率因数，并与不含噪声的短路电流波形(见附图3)的功率因数进行比较，计算出相对误差并进行对比，相对误差计算公式为：
相对误差＝(测量值-真实值)/真实值×100％
其中真实值为不含噪声的短路电流波形的功率因数，为0.492。三种方法的相关量分别是：电流过零时间、峰值电流时间和面积峰值比，结果如表2所示。
表2 叠加噪声后三种方法计算情况对比
通过表2可以看出，波形噪声对面积峰值比造成的影响不大，稳定性比另外两种方法要好。

Claims (2)

1.一种短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
首先，测量记录试验短路电流波形图；
然后，从波形图上读取各时刻的电流值和电流峰值，用矩形法计算短路电流波形第一个半周波与时间轴围成的面积S；
接着，计算面积峰值比S/Ip，其中，Ip为短路电流峰值；
最后，通过面积峰值比与功率因数之间的函数关系，计算试验回路的功率因数：
式中，t0和tm满足下式：
t0为短路电流到达峰值后第一个过零点的时刻，tm为短路电流峰值Ip出现的时刻，ω为电角频率，为空载电源电压和负载电流的相位差，即所求功率因数角，T为试验电路时间常数。
2.如权利要求1所述的短时通电试验回路功率因数的面积峰值比测量方法，其特征在于，所述的试验短路电流波形图由录波数据文件得到，该录波数据文件由试验采样得到的一系列离散点组成，需读出文件中的电流数据或电流波形。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105092956B (zh) * 2014-04-30 2018-02-02 苏州西门子电器有限公司 电力系统功率因数测量装置、方法及其系统
CN106885939B (zh) * 2017-04-17 2017-12-08 山东省产品质量检验研究院 低压电器短路耐受强度试验功率因数的三极值点测量方法
CN107144729B (zh) * 2017-04-24 2019-06-07 北京电力经济技术研究院 低压电器短路耐受强度试验功率因数的区间积分测量方法
WO2019012611A1 (ja) * 2017-07-11 2019-01-17 三菱電機株式会社 処理装置
CN109270338B (zh) * 2018-09-14 2020-07-10 山东省产品质量检验研究院 低压电器短路试验功率因数的等周期拟合测量方法
CN113759166B (zh) * 2021-09-09 2024-01-05 林永成 电力系统中功率因数的检测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376809A (en) * 1990-11-28 1994-12-27 Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry Surge protection device
CN1751241A (zh) * 2001-08-28 2006-03-22 模拟设备公司 用于在电子能仪表中相位补偿的方法和仪器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04117171A (ja) * 1990-09-05 1992-04-17 Makoto Takahashi 交流電源整流装置
US20060224336A1 (en) * 2005-04-05 2006-10-05 Charles Petras System and method for transmitting power system data over a wide area network

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5376809A (en) * 1990-11-28 1994-12-27 Agency Of Industrial Science & Technology, Ministry Of International Trade & Industry Surge protection device
CN1751241A (zh) * 2001-08-28 2006-03-22 模拟设备公司 用于在电子能仪表中相位补偿的方法和仪器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
American National Standards Institude.IEEE Standard Guide for Methods of Power-Factor Measurement for Low-Voltage Inductive Test Circuits.《An American National Standard》.1972,第1-12页. *
一种测量试验回路cosφ值的方法---零值电流时间法;董宿儒;《机床电器》;19940331(第3期);第13-15页 *
短路试验参数对断路器试验的影响;刘怡;《低压电器》;20090930(第9期);第12-15页 *

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