PL180936B1 - Sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego - Google Patents

Abstract

Sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego, polegający na tym, że sygnał analogowy z systemu elektroenergetycznego przetwarza się na sygnał cyfrowy, znamienny tym, że sygnał analogowy z systemu elektroenergetycznego (1) przetwarza się na sygnał cyfrowy, który filtruje się w filtrze ortogonalnym nieparzystym (4) i w filtrze ortogonalnym parzystym (5), próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4) mnoży się w pierwszym bloku mnożenia (10) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), który pierwotnie opóźnia się o k próbek i wtórnie opóźnia się również o k próbek, a próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4), który pierwotnie opóźnia się o k próbek mnoży się w czwartym bloku mnożenia (13) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), oraz próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4) mnoży się w trzecim bloku mnożenia (12) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), który pierwotnie opóźnia się o k próbek, a próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4), który pierwotnie opóźnia się o k próbek i wtórnie opóźnia się również o k próbek, mnoży się w drugim bloku mnożenia (11) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), następnie różnicę sygnałów wyjściowych z pierwszego bloku mnożenia (10) i drugiego bloku mnożenia (11) dzieli się przez różnicę sygnałów wyjściowych z trzeciego bloku mnożenia (12) i czwartego bloku mnożenia (13), a z sygnału wyjściowego bloku dzielenia (16) wyznacza się wartość odchyłki częstotliwości oraz częstotliwość

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego, stosowany w układach cyfrowego sterowania systemami energetycznymi.

Znany z artykułu Moore J.P., Carranza R.D., Johns A.T.: A new numeric technique for high speed evaluation of power frequency. IEEE Trans. Generation, Transmition. Distribution 1994 vol. 141 nr 5 s. 529-536, sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego, polega na tym, że składowe ortogonalne napięcia lub prądu, aproksymuje się numerycznie w technice cyfrowej, a następnie wyznacza się różnicę iloczynów składowej cosinusowej i pochodnej składowej sinusowej oraz składowej sinusowej i pochodnej składowej cosinusowej, które są proporcjonalne do częstotliwości i kwadratu amplitudy sygnału. Dzieląc tę różnicę przez kwadrat amplitudy sygnału, który wyznacza się jako sumę kwadratów składowych ortogonalnych otrzymuje się wielkość proporcjonalną do częstotliwości i niezależną od amplitudy sygnału.

Zasadniczą niedogodnością jest to, iż uzyskiwanie odpowiednich dokładności wiąże się z koniecznością, podwyższania częstotliwości próbkowania sygnału i korygowania czynnika zależnego od nieznanej częstotliwości. Konieczne jest zastosowanie odpowiedniego sprzężenia zwrotnego, które może być przyczyną narastających błędów pomiaru. Przy odchyłkach częstotliwości od wartości nominalnej (50 Hz) następuje utrata ortogonalności składowych co do amplitudy i konieczna jest korekcja wzmocnienia cyfrowych filtrów ortogonalnych, aby były one jednakowe dla częstotliwości mierzonej, która nie jest znana. Podobnie jak poprzednio korekcja ta musi odbywać się w sprzężeniu zwrotnym.

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego, polegający na tym, że sygnał analogowy z systemu elektroenergetycznego przetwarza się na sygnał cyfrowy.

Istota sposobu polega na tym, że sygnał analogowy z systemu energetycznego przetwarza się na sygnał cyfrowy, który filtruje się w filtrze ortogonalnym nieparzystym i w filtrze ortogonalnym parzystym. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego mnoży się w pierwszym bloku mnożenia przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego, który pierwotnie opóźnia się o k próbek i wtórnie opóźnia się również o k

180 936 próbek. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego, który pierwotnie opóźnia się o k próbek mnoży się w czwartym bloku mnożenia przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego mnoży się w trzecim bloku mnożenia przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego, który pierwotnie opóźnia się o k próbek. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego, który pierwotnie opóźnia się o k próbek i wtórnie opóźnia się również o k próbek, mnoży się w drugim bloku mnożenia przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego. Różnicę sygnałów wyjściowych z pierwszego bloku mnożenia i drugiego bloku mnożenia dzieli się przez różnicę sygnałów wyjściowych z trzeciego bloku mnożenia i czwartego bloku mnożenia. Z sygnału wyjściowego bloku dzielenia wyznacza się wartość odchyłki częstotliwości oraz częstotliwość.

W metodzie według wynalazku, zamiast pochodnych sygnału stosuje się odpowiednie różnice dyskretne uzyskując rezultat proporcjonalny do funkcji częstotliwości i kwadratu amplitudy sygnału. Wynik niezależny od amplitudy sygnału oraz transmitancji filtrów ortogonalnych a proporcjonalny do funkcji częstotliwości uzyskuje się biorąc iloraz tej wielkości i kwadratu amplitudy.

Wybierając odpowiednie relacje pomiędzy wartościami opóźnień pierwotnych i wtórnych oraz odpowiednią wartość opóźnienia w odniesieniu do liczby próbek w okresie składowej podstawowej otrzymuje się ostatecznie wynik proporcjonalny do odchyłki częstotliwości Af od wartości nominalnej 50 Hz, która jest równa zero gdy częstotliwość jest równa nominalnej. Mierzona częstotliwość f jest równa sumie tej odchyłki Δ f i 0 0 Hz.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się dużą szybkością i dynamiką pomiaru oraz brakiem potrzeby korekcji wzmocnienia cyfrowych filtrów ortogonalnych. Przez zastosowanie różnic dyskretnych wyeliminowano konieczność korekcji dyskretnej aproksymacji pochodnej. Sposób pomiaru według wynalazku może być stosowany przy małych częstotliwościach próbkowania. Wynik pomiaru jest niezależny od transmitancji filtrów, a uzyskiwana dokładność pomiaru na poziomie 0,001 Hz, jest zachowana nawet podczas zakłóceń w sieci elektroenergetycznej.

Przedmiot wynalazku objaśniono na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu pomiarowego.

Przykład. Sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego polega na tym, że sygnał analogowy z systemu energetycznego 1 przetwarza się za pomocą przekładników i filtrów analogowych 2 oraz przetwornika analogowo-cyfrowego 3 na sygnał cyfrowy. Częstotliwość próbkowania sygnału wynosi 10001 Jz. Następnie sygnał ten filtruje się w filtrze ortogonalnym nieparzystym 4 o oknie sinusowym i w filtrze ortogonalnym parzystym 5 o oknie cosinusowym. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego 4 mnoży się w pierwszym bloku mnożenia 10 przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego 5, który pierwotnie opóźnia się o k=5 próbek w układzie opóźniającym 8 i wtórnie opóźnia się również o k=5 próbek w układzie opóźniającym 9. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego 4, który pierwotnie opóźnia się o k=5 próbek w układzie opóźniającym 6 mnoży się w czwartym bloku mnożenia 13 przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego 5. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego 4 mnoży się w trzecim bloku mnożenia 12 przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego 5, który pierwotnie opóźnia się o k=5 próbek w układzie opóźniającym 8. Próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego 4, który pierwotnie opóźnia się o k=5 próbek w układzie opóźniającym 6 i wtórnie opóźnia się również o k=5 próbek w układzie opóźniającym 7, mnoży się w drugim bloku mnożenia 11 przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego 5. Różnicę sygnałów wyjściowych z pierwszego bloku mnożenia 10 i drugiego bloku mnożenia 11 dzieli się przez różnicę sygnałów wyjściowych z trzeciego bloku mnożenia 12 i czwartego bloku mnożenia 13. Na podstawie sygnału wyjściowego bloku dzielenia 16 wyznacza się wartość odchyłki częstotliwości Af w bloku odtworzenia wartości odchyłki częstotliwości 17. Mierzona częstotliwość f jest sumą odchyłki Af oraz wartości 50 Hz wyznaczoną w wyjściowym bloku sumującym.

180 936

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób pomiaru częstotliwości systemu elektroenergetycznego, polegający na tym, że sygnał analogowy z systemu elektroenergetycznego przetwarza się na sygnał cyfrowy, znamienny tym, że sygnał analogowy z systemu elektroenergetycznego (1) przetwarza się na sygnał cyfrowy, który filtruje się w filtrze ortogonalnym nieparzystym (4) i w filtrze ortogonalnym parzystym (5), próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4) mnoży się w pierwszym bloku mnożenia (10) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), który pierwotnie opóźnia się o k próbek i wtórnie opóźnia się również o k próbek, a próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4), który pierwotnie opóźnia się o k próbek mnoży się w czwartym bloku mnożenia (13) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), oraz próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4) mnoży się w trzecim bloku mnożenia (12) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), który pierwotnie opóźnia się o k próbek, a próbki sygnału wyjściowego z filtru ortogonalnego nieparzystego (4), który pierwotnie opóźnia się o k próbek i wtórnie opóźnia się również o k próbek, mnoży się w drugim bloku mnożenia (11) przez próbki sygnału wyjściowego filtru ortogonalnego parzystego (5), następnie różnicę sygnałów wyjściowych z pierwszego bloku mnożenia (10) i drugiego bloku mnożenia (11) dzieli się przez różnicę sygnałów wyjściowych z trzeciego bloku mnożenia (12) i czwartego bloku mnożenia (13), a z sygnału wyjściowego bloku dzielenia (16) wyznacza się wartość odchyłki częstotliwości oraz częstotliwość.

   * * *