RU1798714C - Устройство дл измерени электрической мощности трехфазных сетей - Google Patents

Abstract

Использование: дл  измерени  активной и реактивной мощностей в трехфазных трех- и четырехпроводных сет х переменного тока. Сущность изобретени : устройство содержит восемь входных зажимов тока и четыре входных зажима напр жени , три устройства ввода тока, три устройства ввода напр жени , три перемножител , сумматор и один фильтр. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  активной и реактивной мощности или энергии в трехфазных трех- и четы- рехлроводных сет х переменного тока.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей известного устройства - обеспечение измерени  реактивной мощности.

На фиг. Т показана функциональна  схема устройства и его подключение при измерении активной мощности в трехпроводных сет х при отсутствии информации о токе фазы Вив четырехпроводных сет х (отличи  показаны пунктиром); на фиг. 2 - подключение устройства при измерении ; реактивной мощности в трехпроводных сет х при отсутствии информации о токе фазы1 В; на фиг. 3 - подключение устройства при измерении реактивной мощности в четырехпроводных сет х.

Устройство дл  измерени  мощности в трехфазных-сет х содержит следующие основные узлы и элементы. Восемь входных зажимов 1-8 цепи тока. Четыре входных зажима 9, 10, 11 и 12 цепи напр жени . Первые три входных зажима 9, 10, 11 цепи напр жени  подключены к фазным проводам А, В и С контролируемой сети. Три устройства ввода тока (УВТ) 13, 14 и 15 выполнены на основе использовани  промежуточных трансформаторов тока 16, 17 и 18, содержащих по три одинаковых первичных обмотки (цепи вторичных обмоток на фиг. 1 не показаны). У трансформаторов тока 1 б и 17 все три обмотки изолированы, а у трансформаторов тока 18 конец первой первичной обмотки соединен с началом второй (обмотка со средней точкой). Три устройства ввода напр жени  (УВН) 19, 20 и 21. три перемножител  22, 2.3 и 24, суммирующее устройство 25. и выходное устройство 26 (фильтрующее и масштабирующее).

Х|

О

Ч

т

4

В рассмотренной схеме три перемножител  22, 23, 24 могут быть заменены одним , входы которого поочередно подключаютс  к соответствующим выходам устройств ввода тока и напр жени .

У ВТ и УВН служат дл  согласовани  уровн  входных сигналов перемножителей с уровн ми токов и напр жений контролируемой сети, а также дл  гальванического разделени  цепейт.ока и напр жени  между собой и от выходных цепей устройства.

Работа устройства происходит следующим образом. При измерении активной мощности в трехпроводной сети при отсутствии информации о токе фазы В (как правило , именно в этой фазе не устанавливают первичный измерительный трансформатор тока) входные зажимы 1, 2 и 5, б цепи тока подключены к выходным цеп м первичных измерительных трансформаторов тока фаз А и С соответственно, причем зажимы 1 и 5 подключены к генераторным проводам первичных трансформаторов тока, отмеченным точкой, Возможно также непосредственное включение устройства в контролируемую сеть, при этом зажимы 1,2 и 5, 6 включаютс  в рассечку соответствующих фазных проводов с соблюдением пол рности (зажимы 1 и 5 должны быть подключены к генераторным проводам). Входные зажимы 3, 4, 7 и 8 цепи тока и четвертый зажим 12 цепи напр жени  остаютс  неподключенными.

Токи фаз А и С проход т по первым первичным обмоткам трансформаторов тока 16 и 18, создава  в выходных цеп х УВТ 13 и 15 сигналы, пропорциональные токам фаз А и ic. На входы УВН 19 и 21 поданы линейные напр жени  UAB и UCB соответственно . Поэтому выходные сигналы перемножителей 22 и 23, к выходам которых подключены выходы указанных УВТ и УВН, будут пропорциональны произведению U АВ С и Ucsic, т.е.реализуетс  известный алгоритм измерени  активной мощности по методу двух ваттметров (метод Арона)

IA+UCB ic .

В рассматриваемом случае выходной сигнал второго перемножител  23 равен нулю , т.к. сигнал напр жени  на его входе равен 0 (входной зажим 1.2 цели напр жени  не подключен ввиду отсутстви  нулевого провода сети)..

Дл  измерени  активной мощности в четырехпроводных сет х входной зажим 12 цепи напр жени  соединен с нулевым проводом сети, а к входным зажимам 3 и 4 подключена цепь тока фазы В сети. Указанные св зи показаны на фиг. 1 пунктиром. В

этом случае выходной сигнал УВН 2.0 пропорционален фазному напр жению UB, a выходной сигнал УВТ 17 пропорционален сумме токов трех фаз, т.е. утроенному току нулевой последовательности (току нулевого провода)

IA + lB + ic 3i0 IN (Ю)

Выходные сигналы перемножителей 22 и 24 не измен тс , а выходной сигнал перемножител  23 будет пропорционален произведению тока нулевого провода на фазное напр жение фазы В, т.е. ошибке схемы Арона в четырехпроводных сет х. Измерение активной мощности сети будет выполн тьс  в соответствии с алгоритмом прототипа

20

P UAiBiA+UcBlc +ЗЩ1о.

(11)

В обоих рассматриваемых случа х измерение активной мощности производитс  точно, вне зависимости от степени несим25 метрии трехфазной сети.

Дл  измерени  реактивной мощности в трехпроводных сет х при отсутствии информации о токе фазы В генераторный провод токовой цепи фазы А подключен к седьмому

30 зажиму, а генераторный провод токовой цепи фазы С подключен к первому зажиму. Вторые провода токовых цепей фаз А и С подключены к п тому и третьему зажимам соответственно, а между вторым и восьмым

35 зажимами установлена перемычка 27 (см. фиг. 2). Зажим 12 цепи напр жени  свобо- ден.

;При этом ток фазы С сети дважды согласно проходит через первичные обмотки

40 трансформатора тока 16 в пр мом направлении и один раз через первичную обмотку трансформатора тока 18 в обратном направлении . А ток фазы А проходит дважды согласно через две первичные обмотки

45 трансформатора тока 18 в обратном направлении и один раз через обмотку трансформатора тока 16 в пр мом направлении. При этом выходные сигналы УВТ 13 и 15 будут пропорциональны соответственно 2ic+iA и

50 -(21д+1с). Выходной сигнал устройства будет определ тьс  выражением

UAB(2ic+iA)-UcB(2iA+ic).

(12)

Выходной сигнал перемножител  23 при этом,как и при измерении активной мощности в трехпроводной сети, будет равен нулю .

Заменив (12) выражени  дл  токов эквивалентными им: 2icfiA ic-lB и 2lA+lc iA-iB и учитыва , что , получим

ЦАв(Гс:1в)+ОвсОА- в)

(13)

Раскрыва  скобки в (9) и произвед  замену UAB-UBC -UCA, получим, что выходной сигнал определ етс  выражением

UAB ic+Uc/Пв+ивс IA VTQ, (14)

что согласно (4) соответствует реактивной мощности сети, увеличенной в раз. Указанное выражение точно определ ет ре- активную мощность трехпроводной сети только при симметрии треугольника линейных напр жений.

Дл  измерени  реактивной мощности в четырехпроводной сети (см. фиг. 3) подклю- чение Цепей напр жени  остаетс  прежним , измен етс  только подключение генераторного провода токовой цепи фазы А, он подключен к зажиму 6, и второго провода токовой цепи фазы С, он подключен к зажиму 2. К зажимам 3 и 8 подключаетс  токова  цепь фазы В (генераторный провод - к зажиму 3). Перемычка между зажимами 2 и 8 должна быть удалена.

В рассматриваемом случае выходной сигнал УВТ 13 будет пропорционален ic-iB, а УВТ 14-(-1д+1в). Поэтому выходной сигнал устройства будет определ тьс  выражением

UAB (ic-iB)-UBc(iA-iBh 3 Q, (15)

что согласно (13) и (14) определ ет реактивную мощность трехфазной сети. При измерении реактивной мощности выходной сигнал устройства будет пропорционален Q мЛЗ,т;е. масштаб увеличен в v 3 раз. Этот недостаток не принципиален и в случае необходимости может быть исключен введением переключател  масштаба.

Все основные конструктивные и схемотехнические особенности рассматриваемого устройства дл  измерени  электрической мощности в полной мере могут быть отнесены и к устройству дл  измерени  энергии .(счетчику электроэнергии), в этом случае выходное устройство в нем должно быть интегрирующим .

Основным достоинством устройства  вл етс  его универсальность, котора  дости- гаетс  очень простыми и дешевыми средствами.

Универсальность устройства состоит в возможности измерени  активной и реак0

5

0 5

0

5

0 5

0

5

тивной мощностей в трех- и четырехпровод- ных сет х.

Claims (5)

1. При переходе к измерению из одной цепи в другую не мен етс  напр жение, подаваемое на УВН (в известных схема х, кроме прототипа, они измен ютс  в 3 раз), что способствует уменьшению погрешности входных устройств и исключает необходимость проводить коррекцию или подстройку прибора у изготовител  или у потребител . Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  электрической мощности трехфазных сетей, содержащее входные зажимы цепей тока и напр жени , три устройства ввода тока, выполненные на основе трансформаторов тока , три устройства ввода напр жени , три перемножител , входы которых соединены с выходами соответствующих устройств ввода тока и-напр жени , суммирующее устройство , к входам которого подключены выходы перемножителей и выходные фильтрующее и масштабирующее устройства, начало первичной обмотки первого трансформатора тока подключено к первому входному, зажиму цепи тока, а конец соединен с началом первой первичной обмотки второго трансформатора тока, конец которой подключен к второму входному зажиму цепи тока, начало и конец второй первичной обмотки второго трансформатора тока подключены соответственно к третьему и четвертому зажимам цепи тока, начало третьей первичной обмотки этого трансформатора подключено к п тому входному зажиму цепи тока, а конец этой обмотки соединен с началом первичной обмотки третьего трансформатора тока, конец которой подключен к шестому входному зажиму цепи тока, начала входных цепей трех устройств ввода напр жени  подсоединены к первым трем входным зажимам цепи напр жени , которые подключены к фазным проводам трех фаз А, В и С контролируемой сети, концы входных цепей первого и третьего устройств ввода напр жени  соединены вместе и подключены к второму входному зажиму цепи напр жени , а конец входной цепи второго устройства ввода напр жени  подсоединен к четвертому входному зажиму цепи напр жени , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей - обеспечени  измерени  реактивной мощности, в-первый и третий трансформаторы тока дополнительно введены втора  и треть  первичные обмотки и дополнительно установлены седьмой и восьмой входные зажимы цепи тока, причем начало второй Обмотки первого трансформатора тока подключено к седьмому входному зажиму цепи

   тока, а ее конец соединен с концом второй обмотки третьего трансформатора тока, начало которой соединено с концом первой обмотки этого трансформатора тока, конец третьей обмотки первого трансформатора тока подключен к третьему входному зажиму цепи тока, а ее начало соединено с началом третьей обмотки третьего трансформатора тока, -конец которой подключен к восьмому входному зажиму цепи тока.
2. 2. Устройство поп. 1, отличающее- с   тем, что, с целью измерени  активной мощности в трехпроводных сет х при отсутствии информации о токе фазы В, генераторные провода токовых цепей фаз А и С контролируемой сети подключены соответственно к первому и п тому входным зажимам цепи тока, а вторые провода токовых цепей этих фаз - к второму и шестому входным зажимам цепи тока..
3. 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- щ е е с   тем, что. с целью измерени  активной мощности в четырехпроводной сети, к четвертому и п тому входным зажимам цепи тока подключены соответственно генераторный и второй провода токовой цепи

   фазы В, а к четвертому входному зажиму цепи напр жени  подключен нулевой провод контролируемой сети.
4. 4. Устройство поп.1, отличающее- с   тем, что, с целью измерени  реактивной мощности в трехпроводных сет х при отсутствии информации о токе фазы В, генераторные провода токовых цепей фаз А и С подключены соответственно к седьмому и первому входным зажимам цепи тока, вторые провода токовых цепей указанных фаз подключены к п тому и третьему входным зажимам цепи тока, а между вторым и восьмым зажимами цепи тока установлена пере- мычка.
5. 5. Устройство поп.1, отличаю щ е е- с   тем, что, с целью измерени  реактивной мощности в четырехпроводных сет х, генераторные провода токовых цепей фаз А, В и

   С подключены соответственно к шестому, третьему и первому входным зажимам цепи тока, а вторые провода токовых цепей указанных фаз подключены соответственно к п тому, восьмому и второму входным зажи5 мам цепи тока, причем четвертый входной зажим цепи напр жени  остаетс  неподключенным .

   со

   cvj

   §

   1ГЭ CvJ

   ЛГФ-L

   S3

   CD cvj

   cvj

   ЖЖ

   ти

   01

   a

   CNI

   5|

   -g

   t

   CN

   ITS

   fe

   fi

   CVl

   CO

   s

   I

   -g

   t.

   CNJ