DE2646630C3

DE2646630C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Wechselstromleistung

Info

Publication number: DE2646630C3
Application number: DE19762646630
Authority: DE
Inventors: Bruno Gerhard Linksfield Johannesburg Transvaal Waurick (Suedafrika)
Original assignee: Bg Waurick And Associates Pty Ltd Springfield Johannesburg Transvaal (suedafrika)
Current assignee: Bg Waurick And Associates Pty Ltd Springfield Johannesburg Transvaal (suedafrika)
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1976-10-15
Publication date: 1979-07-19
Also published as: DE2646630B2; DE2646630A1

Description

Gegenstand der Hauptan.neldung P 26 43 457.1-35 ist ein Verfahren zur Messung von Wechselstromleistung, insbesondere bei transienten und subtransienten Vorgängen, bei dem erste Eingangssignale, welche proportional zu Momentanwerten einer Spannung, sowie zweite Eingangssignale, welche proportional zu Momentanwerten eines Stromes sind, abgeleitet und miteinander multipliziert werden, und Produktsignale mit positiver und negativer Polarität erhalten werden, die zum Produkt der Strom- und Spannungsmomentanwerte und damit zur Vorlaufleistung und Rücklaufleistung proportional sind, und bei dem diese Produktsignale summiert werden, indem zur Ermittlung der Wirkleistung die Produktsignale unter Berücksichtigung der positiven und negativen Vorzeichen summiert werden und zur Absenkung der bei der Messung zugrunde gelegten Bezugslinie auf die unteren Scheitelpunkte der Hüllkurve der der Rücklaufleistung proportionalen Produktsignale bei der Ermittlung der Scheinleistung durch Addition der der Vorlaufleistung und der Rücklaufleistung proportionalen Produktsignale eine Gleichstromkomponente aus den bei der Ermittlung der Wirkleistung verwendeten Produktsignalen gebildet wird. Ferner ist Gegenstand der Hauptanmeldung eine Meßvorrichtung für die Wechselstromleistungsmessung mit einer Multipliziereinrichtung, an welcher erste Momentanspannungswerten proportionale Eingangsimpulse und zweite Momentanstromwerten proportionale Eingangsimpulse anlegbar sind und Produktsignale mit positiver und negativer Polarität liefert, und mit zwei Summiereinrichtungen, an welche die von der Multipliziereinrichtung erzeugten Produktsignale weitergeliefert werden, wobei in der ersten Summiereinrichtung zur Ermittlung der Wirkleistung die Produktsignale unter Berücksichtigung der Polarität addiert werden und zwischen der Multipliziereinrichtung und der zweiten Summiereinrichtung, deren Ausgang dk Scheinleistung liefert, eine Einrichtung, welche aus den von der Multipliziereinrichtung gelieferten Produktsignalen eine Gleichstromkomponente bildet, geschaltet ist

Aus »ETZ-B«, Band 20, 1968, Heft 20, Seiten 550 — 559, insbesondere Seite 557, ist es bekannt, zur Messung der Wechselstromleistung zu Momentanwerten der Spannung proportionale Eingangssignale sowie weitere proportional zu Momentanwerten des Stromes proportionale Eingangssignale abzuleiten und diese beiden Signale miteinander zu multiplizieren. Hierbei wird eine brauchbare Lösung für die Erfassung und Verarbeitung solcher Signale in logarithmischen Funktionsgeneratoren, welche speziell nach der »Time-Division-Multiplikation« (T.D.M.) arbeiten, gesehen. Eine analoge Anzeige, z. B. auf dem Bildschirm eines Oszilloskopes, ist jedoch bei diesem bekannten Meßverfahren nur begrenzt möglich, da angeblich eine echte Vierquadranten-Multiplikation nicht möglich ist und nur durch die zeitliche Auflösung (Zerhacken) erreicht werden kann.

Bei der herkömmlichen Leistungsmessung bei Wechselvorgängen kann die Leistung relativ einfach und zuverlässig bei Leistungsfaktoren bestimmt werden, die nicht allzu stark vom Leistungsfaktor »eins« abweichen. Bei niedrigen Leistungsfaktoren wird jedoch die Leistungsmessung schwierig, und es ergeben sich fehlerhafte Resultate. Dies ist insbesondere bei transienten und subtransienten Vorgängen der Fall.

Dies kann seinen Grund auch darin haben, daß man bei der Erfassung von Wechselstromleistung auch bei der Zuhilfenahme der schon vorstehend erwähnten »Time-Division-Multiplikation« sich von der klassischen Betrachtungsweise nicht gelöst hat. Man hat vielmehr bei der Messung periodischer Zustandsänderung, natürlich auch unter dem Zwang der zur Verfügung stehenden Meßmittel, Begriffe mit imaginären Dimensionen, wie Wirk- und Blindstrom sowie Blindleistung, verwendet. Mit den herkömmlichen elektromechanischen Meßgeräten konnten nämlich nur pulsierende, jedoch keine oszillierenden Größen direkt gemessen

werden.

Mit der aus der DE-PS 23 43 842 bzw. CH-PS 5 67 267 bekannten MeBvorrichtamg läßt sich zwar eine exakte Bestimmung der Wirkleistung, d.h. der Differenz zwischen Vorlaufleistung und Rücklaufleisturig, erzielen, jedoch ist dies für die Ermittlung der Scheinleistung, insbesondere dann, wenn cos φ (φ = Phasenverschiebung zwischen Strom- und Spannungsverlauf) nach »null« geht, nicht möglich. Dies liegt daran, daß sich mit der bekannten Meßvorrichtung der tatsächliche puls^:erende Verlast der Scheinleistung nicht so ohne weiteres darstellen läßt Zudem benötigt man zur Aufbereitung der Produktsignale, welche an die Summier einrichtung geliefert werden, in der die Polarität der Produktsignale der Multipliziereinrichtung nicht berücksichtigt wird, einen schaltungstechnisch relativ großen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Leistungsmessung nach der Hauptanmeldung eine weitere Möglichkeit zur Absenkung der Bezugslinie auf die untere» Scheitelpunkte der Hüllkurve der der Rücklaufleistung proportionalen Signale zu schaffen. Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleichstromkomponente zu den Produktsignalen addiert wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist die eingangs genannte Meßvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß weitere Summiereinrichtungen, welche die Gleichstromkomponenten zu den Produktsignalen addieren, geschaltet sind. Die Gleichstromkomponenten können dabei den Spitzenwerten der Rücklaufleistung proportional sein.

Anhand der Figur, die ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellt, soll die Erfindung noch näher erläutert werden.

Ein Blockschaltbild einer Meßvorrichtung, mit der man eine Verschiebung der natürlichen Bezugsachse in die künstliche Bezugsachse durchführen kann, ist in der Figur dargestellt Diese enthält drei rasch ansprechende Multipliziereinrichtungen la, Xb und Ic; welche als Vierquadranten-Multipliziereinrichtungen ausgebildet sein können. Jede von diesen Multipliziereinrichtungen ist über eigene Spannungswandler 7a. 2b, 2c parallel zu entsprechenden eigenen Phasenleitern A, B, C und einem Nulleiter eines dreiphasigen Versorgungssystems geschaltet Hierdurch können an jede Multipliziereinrichtung erste Eingangssignale gelegt werden, welche proportional zu den Momentanwerten der Spannung im Versorgungssystem während jeder Periode sind. Jede Multipliziereinrichtung Xa, Xbund Ic ist außerdem über eigene Stromwandler 3a, 3b, 3c an die entsprechenden Phasenleiter A, B, Cdes Versorgungssystems geschaltet Dadurch können jeder Multipliziereinrichtung zweite Eingangssignale zugeliefert werden, welche proportional zu den Momentanwerten des Stromes im Versorgungssystem während jeder Periode sind.

Die Multipliziereinrichtungen la, Xb und ic berücksichtigen die Polaritäten der ersten und zweiten Eingangssignale und erzeugen Produktsignale mit positiver und negativer Polarität, wobei die Produktsignale mit positiver Polarität den Momentanwerten der Vorlaufleistung Py und die Produktsignalt mit negativer Polarität den Momentanwerten der Rücklaufleistung Pg proportional sind.

Die Ausgänge der Multipliziereinrichtungen la, 16 und Ic sind direkt mit einer ersten gemeinsamen Summiereinrichtung 4 verbunden. Diese Summiereinrichtung empfängt die Produktsignale und berücksichtigt deren Polarität Die Ausgangssignale der Summiereinrichtung 4 sind proportional den Momentanwerten der Vorlaufleistung Pvbzw. der Rücklaufleistung Pr.
Die Ausgänge der Multipliziereinrichtungen la, 16 und Ic sind außerdem mit Einrichtungen 6a, 66, 6c, welche aus den von den Multipliziereinrichtungen ta, Ib, Ic gewonnenen Leistungssignalen Gleichstromkomponenten bilden, die den Spitzenwerten Pr der Rücklaufleistung gleich sind, verbunden. Ferner sind die Ausgänge der Multipliziereinrichtungen Xa, Xb, Xc mit Summiereinrichtungen 7a, Tb, Tc verbunden, an welche auch die Ausgänge der Einrichtungen 6a, 6b, 6c angeschlossen sind. Die Gleichstromkomponenten, die in den Einrichtungen 6a, 6b, 6c gebildet werden, werden in den Summiereinrichtungen 7a, Tb, Tc zu den Ausgangssignalen der Multipliziereinrichtungen Xa, Xb, Xc addiert Dadurch ergibt sich eine Verschiebung der natürlichen Bezugsachse zur künstlichen Bezugsachse, so daß die Scheinleistungsermittlung in der Summiereinrichtung 5 von dieser künstlichen Bezugsachse ausgehend vorgenommen wird. In der Summiereinrichtung 5 werden hierbei die einzelnen Signale addiert, und es ergeben sich für die Momentanwerte der Scheinleistung Signale mit der Größe (Py+ Pr).

Die Ausgänge der beiden Summiereinrichtungen 4 und 5 sind an einen Dividierer 9 angeschlossen. Durch Division der Signale (Py- Pr) und (Py+ Pr), d. h. der Wirkleistung durch die Scheinleistung im Dividierer 9, erhält man einen Quotienten, der, wie im vorstehenden schon gezeigt, den Leistungsfaktor bedeutet.

An Klemmen 10,13 erscheinen dem Leistungsfaktor proportionale Signale, an Klemmen 11, 13 erscheinen der Scheinleistung proportionale Signale und an Klemmen 12,13 erscheinen der Wirkleistung proportionale Signale. Natürlich können diese Signale einzeln oder zwei von diesen Signalen oder auch alle diese Signale erfaßt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung von Wechselstromleistung, insbesondere bei transienten und subtransienten Vorgängen, bei dem erste Eingangssignale, welche proportional zu Momentanwerten einer Spannung, sowie zweite Eingangssignale, weiche proportional zu Momentanwerten eines Stromes sind, abgeleitet und miteinander multipliziert werden, und Produktsignale mit positiver und negativer Polarität erhalten werden, die zum Produkt der Strom- und Spannungsmomentanwerte und damit zur Vorlaufleistung und Rücklaufleistung proportional sind, und bei dem diese Produktsignale summiert werden, indem zur Ermittlung der Wirkleistung die Produktsignale unter Berücksichtigung der positiven und negativen Vorzeichen summiert werden, und zur Absenkung der bei der Messung zugrunde gelegten Bezugslinie auf die unteren Scheitelpunkte der Hüllkurve der der Rücklaufleistung proportionalen Produktsignale bei der Ermittlung der Scheinleistung durch Addition der der Vorlaufleistung und der Rücklaufleistung proportionalen Produktsignale eine Gleichstromkomponente aus den bei der Ermittlung der Wirkleistung verwendeten Produktsignalen gebildet wird nach Patentanmeldung P 26 43 457.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromkomponente zu den Produktsignalen addiert wird.

2. Meßvorrichtung für die Wechselstromleistungsmessung mit einer Multipliziereinrichtung, an welcher erste Momentanspannungswerten proportionale Eingangsimpulse und zweite Momentanstromwerten proportionale Eingangsimpulse anleg- bar sind und Produktsignale mit positiver und negativer Polarität liefert, und mit zwei Surrmiereinrichtungen, an welche die von der Multipliziereinrichtung erzeugten Produktsignale weitergeliefert werden, wobei in der ersten Summiereinnchtung zur Ermittlung der Wirkleistung die Produktsignale unter Berücksichtigung der Polarität addiert werden, und zwischen der Multipliziereinrichtung und der zweiten Summiereinrichtung, deren Ausgang die Scheinleistung liefert, eine Einrichtung, welche aus den von der Multipliziereinrichtung gelieferten Produktsignalen Gleichstromkomponenten bildet, geschaltet ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Summiereinrichtungen (7a, Ib, 7c), welche die Gleichstromkomponenten zu den Produktsignalen der Multipliziereinrichtung (la, Xb, ic) addieren, zwischen die Multipliziereinrichtung (la, Xb IcJ und die zweite Summiereinrichtung (5) geschaltet sind.

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