RU2093839C1 - Three-phase mains active-current measurement technique - Google Patents

Three-phase mains active-current measurement technique Download PDF

Info

Publication number
RU2093839C1
RU2093839C1 SU5013926A RU2093839C1 RU 2093839 C1 RU2093839 C1 RU 2093839C1 SU 5013926 A SU5013926 A SU 5013926A RU 2093839 C1 RU2093839 C1 RU 2093839C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
current
network
measuring
modulating
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Малафеев
Original Assignee
Сергей Иванович Малафеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Иванович Малафеев filed Critical Сергей Иванович Малафеев
Priority to SU5013926 priority Critical patent/RU2093839C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2093839C1 publication Critical patent/RU2093839C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

FIELD: electric measurement technology. SUBSTANCE: all phase currents are sequentially time-integrated within half-cycle of modulating voltage whose frequency is three-fold that of current being measured, that is, within space T/6, where T is period of current under measurement. Measurement time and yield of results make up one sixth of period and all phase currents are measured by means of one channel. EFFECT: improved speed and facilitated procedure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в симметричных трехфазных трехпроводных электрических сетях при измерениях активного тока. The invention relates to electrical engineering and is intended for use in symmetric three-phase three-wire electrical networks when measuring active current.

Известен способ измерения активного тока трехфазной сети, включающей измерение фазных токов и напряжений, формирование из измеренных фазных напряжений модулирующей последовательности импульсов, модуляцию фазных токов этими импульсами, интегрирование промодулированных сигналов за фиксированный интервал времени и запоминание результата интегрирования (А. с. СССР N 679889, кл. GO1 R 19/22, 1979. Абрамович Б. Н. Круглый А. А. Возбуждение, регулирование и устойчивость синхронных двигателей. Л. Энергоиздат, 1983, с. 107 111). There is a method of measuring the active current of a three-phase network, including the measurement of phase currents and voltages, the formation of a modulating sequence of pulses from the measured phase voltages, modulating the phase currents with these pulses, integrating the modulated signals for a fixed time interval and storing the integration result (A. S. USSR N 679889, class GO1 R 19/22, 1979. Abramovich B. N. Krugly A. A. Excitation, regulation and stability of synchronous motors (L. Energoizdat, 1983, p. 107 111).

При реализации такого способа сигнал, пропорциональный активной составляющей тока каждой из фаз, формируется в результате усреднения или линейного напряжения двух любых фаз, сдвинутого на четверть периода. Таким образом, период измерения активного тока одной фазы составляет половину периода измеряемого тока (10 мс для общепромышленных сетей частотой 50 Гц). Измерение активных токов всех фаз предполагает использование трех независимых измерительных сигналов для каждой из фаз, что усложняет техническую реализацию. When implementing this method, a signal proportional to the active component of the current of each phase is formed as a result of averaging or linear voltage of any two phases shifted by a quarter of the period. Thus, the period of measuring the active current of one phase is half the period of the measured current (10 ms for industrial networks with a frequency of 50 Hz). The measurement of active currents of all phases involves the use of three independent measuring signals for each of the phases, which complicates the technical implementation.

Таким образом, недостаток известных способов измерения активного тока трехфазной сети низкое быстродействие и сложность технической реализации. Thus, the disadvantage of the known methods of measuring the active current of a three-phase network is low speed and the complexity of the technical implementation.

Из известных технических решений наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения активного тока трехфазной сети, включающей измерение фазных токов и напряжений, формирование из измеренных фазных напряжений модулирующей последовательности импульсов, модуляцию фазных токов этими импульсами, интегрирование промодулированных сигналов за фиксированный интервал времени и запоминание результата интегрирования, который пропорционален активному току (А.с. СССР N 1048418, кл. GO1 R 19/22, 1983). Of the known technical solutions, the closest to the result achieved is the method for measuring the active current of a three-phase network, including measuring phase currents and voltages, generating a modulating pulse sequence from the measured phase voltages, modulating the phase currents with these pulses, integrating the modulated signals for a fixed time interval and storing an integration result that is proportional to the active current (A.S. USSR N 1048418, class GO1 R 19/22, 1983).

При таком способе сигнал, пропорциональный активной составляющей тока каждой из фаз, формируется в результате усреднения за половину периода фазного напряжения двух других фаз, сдвинутого на четверть периода. Следовательно, период измерения и формирования результата составляет половину периода измеряемого тока (для общепромышленных сетей 10 мс). Для измерения активных токов всех фаз требуется использование трех независимых измерительных каналов для каждой из фаз, т.е. техническая реализация способа сложна. With this method, a signal proportional to the active component of the current of each phase is formed as a result of averaging over the half period of the phase voltage of the other two phases shifted by a quarter of the period. Consequently, the period of measurement and formation of the result is half the period of the measured current (for general industrial networks 10 ms). To measure the active currents of all phases, the use of three independent measuring channels for each of the phases, i.e. the technical implementation of the method is complicated.

Таким образом, недостатки известного способа состоят в том, что измерение активной составляющей трехфазного тока осуществляется с низким быстродействием, а также сложность его реализации. Thus, the disadvantages of the known method are that the measurement of the active component of the three-phase current is carried out with low speed, as well as the complexity of its implementation.

Цель изобретения повышение быстродействия и упрощение технической реализации способа измерения активного тока трехфазной сети. The purpose of the invention is to increase speed and simplify the technical implementation of the method of measuring the active current of a three-phase network.

Поставленная цель достигается тем, что при известном способе измерения активного тока трехфазной сети, включающем измерение фазных токов и напряжений, формирование из измеренных фазных напряжений модулирующей последовательности импульсов, модуляцию фазных токов этими импульсами, интегрирование промодулированных сигналов за фиксированный интервал времени и запоминание результата интегрирования, который пропорционален активному току, дополнительно формируют модулирующую последовательность в виде прямоугольных импульсов, следующих с частотой, равной утроенной частоте сети, и синхронизированных с одним из фазных напряжений, а интегрирование промодулированных фазных токов выполняют поочередно в течение каждого полупериода модулирующего сигнала. This goal is achieved by the fact that with the known method of measuring the active current of a three-phase network, which includes measuring phase currents and voltages, generating from the measured phase voltages a modulating sequence of pulses, modulating the phase currents with these pulses, integrating the modulated signals for a fixed time interval, and storing the integration result, which proportional to the active current, additionally form a modulating sequence in the form of rectangular pulses, the following x with a frequency equal to the trebled frequency network and synchronized with one of the phase voltages and phase currents integration modulated operate alternately during each half cycle of the modulating signal.

Сущность предлагаемого способа измерения активного тока трехфазной сети заключается в следующем. Фазные напряжения трехфазной симметричной сети равны:

Figure 00000002

где UM амплитудное значение напряжения;
ω частота.The essence of the proposed method for measuring the active current of a three-phase network is as follows. The phase voltages of a three-phase symmetric network are equal to:
Figure 00000002

where U M is the amplitude value of the voltage;
ω frequency.

Фазные токи сети

Figure 00000003

Φ фазовый сдвиг.Network phase currents
Figure 00000003

Φ phase shift.

Напряжение с частотой, равной утроенной частоте сети, и синхронизированное с одним из фазных напряжений, например UA(t), равно
u0(t)= UM0sin3ωt.
Модулирующая последовательность импульсов описывается выражением

Figure 00000004

где Ue напряжение, соответствующее уровню логической единицы.The voltage with a frequency equal to three times the frequency of the network, and synchronized with one of the phase voltages, for example U A (t), is
u 0 (t) = U M0 sin3ωt.
The modulating pulse sequence is described by the expression
Figure 00000004

where U e is the voltage corresponding to the level of a logical unit.

Фазные токи, промодулированные сигналом uM(t), равны соответственно:

Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

где kM коэффициенты передачи модулятора.The phase currents modulated by the signal u M (t) are equal, respectively:
Figure 00000005

Figure 00000006

Figure 00000007

where k M are the transmission coefficients of the modulator.

Интегралы от промодулированных фазных токов, взятые последовательно для фаз B, A и C поочередно за интервал времени T/6 соответственно равны:

Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

где
Figure 00000011
коэффициент пропорциональности.The integrals from the modulated phase currents, taken sequentially for phases B, A and C, alternately for the time interval T / 6, respectively, are equal to:
Figure 00000008

Figure 00000009

Figure 00000010

Where
Figure 00000011
coefficient of proportionality.

Следовательно, все интегралы промодулированных фазных токов, взятые на соответствующем интервале времени, пропорциональны активному току цепи. Therefore, all the integrals of the modulated phase currents taken over the corresponding time interval are proportional to the active circuit current.

Таким образом, если в трехфазной симметричной сети измерить фазные токи и фазные напряжения, сформировать из измеренных фазных напряжений модулирующую последовательность прямоугольных импульсов, следующих с частотой, равной утроенной частоте сети и синхронизированной с одним из фазных напряжений, промодулировать этим сигналом все фазные токи и последовательно проинтегрировать их поочередно в течение каждого полупериода модулирующего сигнала, то результаты будут пропорциональны активному току сети. При этом время измерения представления результатов составляет одну шестую часть периода измеряемого тока, т.е. повышается быстродействие процесса измерения. Кроме того, для реализации способа может быть использован только один канал, последовательно во времени обслуживающий все три фазы, благодаря чему упрощается техническая реализация способа. Thus, if phase currents and phase voltages are measured in a three-phase symmetric network, a modulating sequence of rectangular pulses is formed from the measured phase voltages, followed by a frequency equal to three times the frequency of the network and synchronized with one of the phase voltages, modulate all phase currents with this signal and sequentially integrate If they are alternately during each half-cycle of the modulating signal, the results will be proportional to the active current of the network. In this case, the measurement time of the presentation of the results is one sixth of the period of the measured current, i.e. increases the speed of the measurement process. In addition, to implement the method, only one channel can be used that serves all three phases sequentially in time, which simplifies the technical implementation of the method.

Пример технической реализации предлагаемого способа показан на фиг. 1, где приведена функциональная схема устройства для измерения реактивного тока трехфазной сети. В устройство входят питающая сеть 1, первый 2 и второй 3 измерительные трансформаторы тока алгебраический сумматор 4, измерительный трансформатор 5, коммутатор 6, умножитель частоты 7, модулятор 8, пороговый элемент 9, интегратор со сбросом 10, устройство выборки-хранения 11. An example of a technical implementation of the proposed method is shown in FIG. 1, which shows a functional diagram of a device for measuring the reactive current of a three-phase network. The device includes a power supply network 1, the first 2 and the second 3 measuring current transformers, an algebraic adder 4, a measuring transformer 5, a switch 6, a frequency multiplier 7, a modulator 8, a threshold element 9, an integrator with a reset 10, a sample-storage device 11.

В этом устройстве выходы двух трансформаторов тока 2 и 3 подключены соответственно к первому и третьему входам коммутатора 6, второй вход которого соединен с выходом алгебраического сумматора 4, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого 2 и второго 3 трансформаторов тока, выход трехфазного измерительного трансформатора напряжения 5 через последовательно соединенные умножитель частоты 7 и пороговый элемент 9 подключены к объединенным управляющим входам последовательно соединенных коммутатора 6, модулятора 8, интегратора со сбросом 10 и устройства выборки-хранения 11, выход которого служит выходом устройства. In this device, the outputs of two current transformers 2 and 3 are connected respectively to the first and third inputs of switch 6, the second input of which is connected to the output of the algebraic adder 4, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the first 2 and second 3 current transformers, the output of a three-phase measuring voltage transformer 5 through series-connected frequency multiplier 7 and threshold element 9 are connected to the combined control inputs of series-connected switch 6, the modulator 8, an integrator 10 with reset and sample and hold device 11, whose output serves as output of the apparatus.

Временные диаграммы, поясняющие принцип действия устройства, приведены на фиг. 2, где выходные сигналы элементов устройства обозначены символом u c идексом, соответствующим номеру элемента на функциональной схеме (фиг. 1). К питающей электрической сети 1 подключены два измерительных трансформатора тока 2 и 3 и трехфазный трансформатор напряжения 5. На выходах первого 2 и второго 3 трансформаторов тока формируются сигналы, пропорциональные токам фаз А и С. Эти сигналы поступают на входы алгебраического сумматора 4, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный току фазы В:
u4(iA+iC)=kTiB,
где 4 kT коэффициент пропорциональности трансформаторов тока 2 и 3.
Timing diagrams explaining the principle of operation of the device are shown in FIG. 2, where the output signals of the elements of the device are indicated by the symbol uc and the index corresponding to the number of the element in the functional diagram (Fig. 1). Two measuring current transformers 2 and 3 and a three-phase voltage transformer 5 are connected to the power supply network 1. At the outputs of the first 2 and second 3 current transformers, signals are proportional to the currents of phases A and C. These signals are fed to the inputs of the algebraic adder 4, at the output of which a signal is generated proportional to the current of phase B:
u 4 (i A + i C ) = k T i B ,
where 4 k T is the proportionality coefficient of current transformers 2 and 3.

Сигнал u7 с измерительного трансформатора напряжения 5 поступает на вход умножителя частоты 7, на выходе которого действует напряжение
u7= k5k7uMsin3ωt,
где k5 и k7 коэффициенты передачи соответственно трансформатора напряжения 5 и умножителя частоты 7.
The signal u 7 from the voltage measuring transformer 5 is fed to the input of the frequency multiplier 7, the output of which is voltage
u 7 = k 5 k 7 u M sin3ωt,
where k 5 and k 7 are transmission coefficients of a voltage transformer 5 and a frequency multiplier 7, respectively.

Сигнал u7 с выхода умножителя частоты поступает на вход порогового элемента 9, напряжение на выходе которого

Figure 00000012

Выходной сигнал u9 порогового элемента 9 имеет вид прямоугольных импульсов, следующих с частотой, равной утроенной частоте питающей сети 1. Эти импульсы управляют коммутатором 6, модулятором 8, интегратором со сбросом 10 и устройством выборки-хранения 11. Коммутатор 6 осуществляет поочередное подключение к информационному входу модулятора 8 выходов алгебраического сумматора 4, первого 2 и второго 3 трансформаторов тока. Следовательно, выходной сигнал коммутатора 6 имеет вид:
Figure 00000013

Напряжение u6 поступает на информационный вход модулятора 8, коэффициент передачи k8 которого равен k8 1 при u9 0 и k8 -1 при u9 ue. В результате напряжение на выходе модулятора 8 равно:
Figure 00000014

Сигнал u8 поступает на информационный вход интегратора 10, который устанавливается в начале каждого такта измерения передними и задними фронтами импульсов u9 в состояние u10 0. Напряжение на выходе интегратора 10 в конце каждого такта измерения
Figure 00000015

где
Figure 00000016
коэффициент пропорциональности;
k8 и k10 коэффициенты передачи модулятора 8 и интегратора 10;
m 0, 1, 5.The signal u 7 from the output of the frequency multiplier is fed to the input of the threshold element 9, the voltage at the output of which
Figure 00000012

The output signal u 9 of the threshold element 9 has the form of rectangular pulses following with a frequency equal to the triple frequency of the supply network 1. These pulses control the switch 6, the modulator 8, the integrator with reset 10 and the sampling-storage device 11. Switch 6 carries out an alternate connection to the information the input of the modulator 8 outputs of the algebraic adder 4, the first 2 and second 3 current transformers. Therefore, the output signal of the switch 6 has the form:
Figure 00000013

The voltage u 6 is supplied to the information input of the modulator 8, the transmission coefficient k 8 of which is equal to k 8 1 for u 9 0 and k 8 -1 for u 9 u e . As a result, the voltage at the output of modulator 8 is equal to:
Figure 00000014

The signal u 8 is supplied to the information input of the integrator 10, which is set at the beginning of each measurement cycle by the leading and trailing edges of the pulses u 9 to the state u 10 0. The voltage at the output of the integrator 10 at the end of each measurement cycle
Figure 00000015

Where
Figure 00000016
coefficient of proportionality;
k 8 and k 10 transmission coefficients of modulator 8 and integrator 10;
m 0, 1, 5.

Следовательно, в моменты времени t mT/6, m 0,1,5 на выходе интегратора 10 формируется сигнал, пропорциональный активному току трехфазной электрической сети 1. В эти моменты времени, соответствующие передним и задним фронтам импульсов u9, осуществляется запись содержимого интегратора 10 в устройство выборки-хранения 11. Значение u10(mT/6), записанное в устройстве выборки-хранения 11 в конце такта измерения, действует на выходе в течение следующего такта, длительность которого равна одной шестой части периода.Therefore, at times t mT / 6, m 0.1.5, a signal is generated at the output of the integrator 10, which is proportional to the active current of the three-phase electric network 1. At these times, corresponding to the leading and trailing edges of the pulses u 9 , the contents of the integrator 10 are recorded to the sampling-storage device 11. The value u 10 (mT / 6) recorded in the sampling-storage device 11 at the end of the measurement clock acts on the output for the next clock, the duration of which is equal to one sixth of the period.

Таким образом, использование при известном способе измерения активного тока трехфазной сети модулирующей последовательности в виде прямоугольных импульсов, следующих с частотой, равной утроенной частоте сети, и синфазной с одним из фазных напряжений, и последовательного интегрирования в течение каждого полупериода модулирующего сигнала всех фазных токов, позволяет повысить быстродействие и упростить техническую реализацию способа. Thus, using the known method for measuring the active current of a three-phase network of a modulating sequence in the form of rectangular pulses following with a frequency equal to three times the frequency of the network, and in-phase with one of the phase voltages, and sequentially integrating all phase currents of the modulating signal during each half-cycle, improve performance and simplify the technical implementation of the method.

Использование предлагаемого способа измерения активного тока трехфазной сети в различных системах контроля и управления элекротехническими устройствами и оборудованием позволит повысить их технические характеристики. Using the proposed method for measuring the active current of a three-phase network in various monitoring and control systems for electrical devices and equipment will improve their technical characteristics.

Claims (1)

Способ измерения активного тока трехфазной сети, включающий измерение фазных токов и напряжений, формирование из измеренных фазных напряжений модулирующей последовательности импульсов, модуляцию фазных токов этими импульсами, интегрирование промодулированных сигналов за фиксированный интервал времени и запоминание результата интегрирования, который пропорционален активному току, отличающийся тем, что модулирующую последовательность формируют в виде прямоугольных импульсов, следующих с частотой, равной утроенной частоте сети, и синхронизированных с одним из фазных напряжений, а интегрирование промодулированных фазных токов выполняют поочередно в течение каждого полупериода модулирующего сигнала. A method for measuring the active current of a three-phase network, including measuring phase currents and voltages, generating a modulating sequence of pulses from the measured phase voltages, modulating the phase currents with these pulses, integrating the modulated signals for a fixed time interval and storing the integration result, which is proportional to the active current, characterized in that the modulating sequence is formed in the form of rectangular pulses following with a frequency equal to the triple frequency of the network, and synchronized with one of the phase voltages, and the integration of the modulated phase currents is performed alternately during each half-period of the modulating signal.
SU5013926 1991-11-28 1991-11-28 Three-phase mains active-current measurement technique RU2093839C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5013926 RU2093839C1 (en) 1991-11-28 1991-11-28 Three-phase mains active-current measurement technique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5013926 RU2093839C1 (en) 1991-11-28 1991-11-28 Three-phase mains active-current measurement technique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2093839C1 true RU2093839C1 (en) 1997-10-20

Family

ID=21590229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5013926 RU2093839C1 (en) 1991-11-28 1991-11-28 Three-phase mains active-current measurement technique

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2093839C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. SU, авторское свидетельство, 679889, кл. G 01 R 19/22, 1979. 2. SU , авторское свидетельство, 1048418, кл. G 01 R 19/22, 1983. 3. SU, авторское свидетельство, 1041944, кл. G 01 R 19/22, 1983. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4300182A (en) Metering and protection system for an A.C. power system
US3875509A (en) Electronic metering of active electrical energy
US4217545A (en) Electronic type polyphase electric energy meter
US3553597A (en) F.m. to p.a.m. converter
RU2093839C1 (en) Three-phase mains active-current measurement technique
EP0607714B1 (en) Multiple stage frequency modulated circuit
RU2018138C1 (en) Device for measuring active and reactive current components
US4942310A (en) Arrangement for the transformation of an electrical multiphase signal into a frequency
SU983607A1 (en) Device for measuring magnetic field induction
SU943986A1 (en) Device for automatic stopping asynchronous run in power system
US3781668A (en) Pulse-response measuring apparatus
SU883817A1 (en) Hall emf meter
SU660001A1 (en) Hall electro-motive force measuring arrangement
FR2269083A1 (en) Method of measuring power components - relates two conjugate voltages and separates signal into components
RU2093840C1 (en) Measuring technique for active and reactive current components of balanced three-phase supply mains
SU600476A1 (en) Quantum ohmmeter
SU815678A1 (en) Device for separate measuring of complex value parameters
SU879522A1 (en) Method and device for determination dc electrical machine magnetic field curve
RU2020707C1 (en) Ac voltage converter
SU1039015A1 (en) Single-channel device for controlling multi-phase rectifiers
RU2071073C1 (en) Device for measuring asymmetry of voltages
US3674994A (en) Method and apparatus for multiplying analog electrical quantities
SU661414A1 (en) Arrangement for measuring electric network insulation resistance
SU1596257A1 (en) Apparatus for measuring electric power
SU732761A1 (en) Commutation phase meter