RU2093841C1 - Measuring transducer for current and voltage harmonic components - Google Patents
Measuring transducer for current and voltage harmonic components Download PDFInfo
- Publication number
- RU2093841C1 RU2093841C1 RU94002956A RU94002956A RU2093841C1 RU 2093841 C1 RU2093841 C1 RU 2093841C1 RU 94002956 A RU94002956 A RU 94002956A RU 94002956 A RU94002956 A RU 94002956A RU 2093841 C1 RU2093841 C1 RU 2093841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- voltage
- output
- current
- combined
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в информационно-измерительных системах анализа электромагнитной совместимости оборудования, а также в автоматизированных системах для научных исследований электроэнергетических процессов в электротехнических устройствах и комплексах с полупроводниковыми преобразователями. The invention relates to electrical engineering and is intended for use in information-measuring systems for analyzing the electromagnetic compatibility of equipment, as well as in automated systems for scientific research of electric power processes in electrical devices and complexes with semiconductor converters.
Известны измерительные преобразователи гармонических составляющих тока и напряжения, содержащие первичный преобразователь напряжения, вход которого соединен с потенциальной входной шиной устройства, первичный преобразователь тока, вход которого соединен с токовой входной шиной устройства, последовательно соединенные фильтр нижних частот, умножитель частоты и делитель частоты, вход фильтра нижних частот соединен с первичным преобразователем напряжения, выход делителя частоты подключен к объединенным входам первого и второго Т-триггеров, информационные входы функциональных преобразователей вида |sinx| и |cosx| объединены и соединены с выходом умножителя частоты, первый и второй блоки перемножения, первые входы которых объединены и подключены к первому преобразователю тока, вторые входы подключены соответственно к выходам функциональных преобразователей вида 2sinx| и |cosx| а выходы соединены соответственно с входами первого и второго преобразователей напряжение-частота синхронного типа, управляющие входы которых объединены и подключены к выходу умножителя частоты, первый, второй, третий и четвертый двухвходовые логические элементы И, первые входы первого и второго двухвходовых логических элементов И подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого Т-триггера, а вторые объединены и подключены к выходу первого преобразователя напряжение-частота синхронного типа, первые входы третьего и четвертого двухвходовых логических элементов И подключены соответственно к прямому и инверсному выходам второго Т-триггера, а вторые входы объединены и подключены к выходу второго преобразователя напряжение-частота синхронного типа, первый и второй реверсивные счетчики, суммирующие входы которых соединены соответственно с выходами первого и третьего двухвходовых логических элементов И, вычитающие входы подключены к выходам соответственно второго и четвертого двухвходовых логических элементов И, последовательно соединены формирователь импульсов записи и формирователь импульсов сброса, вход формирователя импульсов записи подключен к прямому выходу первого Т-триггера, выход формирователя импульсов сброса подключен к объединенным R-входам первого и второго реверсивных счетчиков, первого и второго буферных регистров, информационные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, синхровходы подключены к выходу формирователя импульсов записи, а выходы являются выходами устройства, управляющие входы функциональных преобразователей вида 2sinx| и |cosx| объединены и подключены через пороговый элемент к выходу первичного преобразователя напряжения (патент РФ N 1485141, 1989, кл. G 01 R 19/06; Авт.св. СССР N 1397843, 1986, кл. G 01 R 19/06).Known transducers of harmonic components of current and voltage, containing a primary voltage converter, the input of which is connected to the potential input bus of the device, a primary current converter, the input of which is connected to the current input bus of the device, a series-connected low-pass filter, a frequency multiplier and a frequency divider, filter input low frequency coupled to the primary voltage converter, the output of the frequency divider is connected to the combined inputs of the first and second T-three Gere, data inputs type functional converters | sinx | and | cosx | combined and connected to the output of the frequency multiplier, the first and second multiplication units, the first inputs of which are combined and connected to the first current converter, the second inputs are connected respectively to the outputs of the functional converters of the form 2sinx | and | cosx | and the outputs are connected respectively to the inputs of the first and second voltage-frequency converters of a synchronous type, the control inputs of which are combined and connected to the output of the frequency multiplier, the first, second, third and fourth two-input logic elements AND, the first inputs of the first and second two-input logic elements And are connected respectively to the direct and inverse outputs of the first T-flip-flop, and the second are combined and connected to the output of the first voltage-frequency converter of the synchronous type, the first inputs of the third and h of the fourth of the two-input logic elements AND are connected respectively to the direct and inverse outputs of the second T-flip-flop, and the second inputs are combined and connected to the output of the second voltage-frequency converter of the synchronous type, the first and second reversible counters, the summing inputs of which are connected respectively to the outputs of the first and third two-input logical elements AND, subtracting inputs are connected to the outputs of the second and fourth two-input logical elements AND, respectively, are connected in series a write pulse generator and a reset pulse generator, an input of a write pulse generator is connected to the direct output of the first T-trigger, the output of a reset pulse generator is connected to the combined R inputs of the first and second reversible counters, the first and second buffer registers, the information inputs of which are connected to the outputs, respectively the first and second reversible counters, the sync inputs are connected to the output of the recording pulse shaper, and the outputs are the outputs of the device that control the inputs of the functional converters 2sinx Type Developers | and | cosx | combined and connected through a threshold element to the output of the primary voltage converter (RF patent N 1485141, 1989, class G 01 R 19/06; Aut. St. USSR N 1397843, 1986, class G 01 R 19/06).
В таких устройствах осуществляется измерение синфазной и квадратурной составляющих основной гармоники тока цифровым интегрированием произведения измеряемого тока на квазигармонический сигнал 2sinx| для синфазной составляющей и цифровым интегрированием произведения измеряемого тока на квазигармонический сигнал 2cosx| для квадратурной составляющей. При этом усреднение производится за период измеряемого тока, а формирование опорных квазигармонических сигналов выполняется с помощью функциональных преобразователей вида 2sinx| и |cosx|, управление которыми производится выходными импульсами порогового элемента, подключенного к первичному преобразователю напряжения. В известном измерительном преобразователе осуществляется только одновременное измерение синфазной и квадратурной составляющих одной гармоники тока, номер которой определяется жестко программами, хранящимися в ПЗУ. При этом невозможно измерение нескольких гармоник тока, гармоник напряжения и фазовых сдвигов гармоник тока и напряжения. Кроме того, поскольку в системах электроснабжения амплитуды гармоник уменьшаются с ростом частоты, то при измерении высших гармонических уменьшается точность из-за увеличения относительной погрешности квантования. In such devices, the in-phase and quadrature components of the fundamental current harmonic are measured by digitally integrating the product of the measured current by the quasi-harmonic signal 2sinx | for the in-phase component and digital integration of the product of the measured current by the quasi-harmonic signal 2cosx | for the quadrature component. Moreover, averaging is performed over the period of the measured current, and the formation of reference quasiharmonic signals is performed using functional converters of the form 2sinx | and | cosx |, which are controlled by the output pulses of a threshold element connected to the primary voltage converter. In the known measuring transducer, only simultaneous measurement of the in-phase and quadrature components of the same current harmonic is carried out, the number of which is determined rigidly by the programs stored in the ROM. It is not possible to measure several current harmonics, voltage harmonics, and phase shifts of current and voltage harmonics. In addition, since the amplitudes of harmonics in power supply systems decrease with increasing frequency, the accuracy decreases when measuring higher harmonics due to an increase in the relative quantization error.
Таким образом, недостатки известных измерительных преобразователей - ограниченные функциональные возможности и низкая точность измерения высших гармонических составляющих. Thus, the disadvantages of the known measuring transducers are limited functionality and low accuracy of measurement of higher harmonic components.
Из известных устройств наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является измерительный преобразователь гармонических составляющих тока и напряжения, содержащий первичный преобразователь напряжения, вход которого соединен с потенциальной входной шиной устройства, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот, умножитель частоты и делитель частоты соединен с объединенными входами первого и второго Т-триггеров и управляющими входами функционального преобразователя вида 2sinx| и функционального преобразователя вида 2cosx|, первичный преобразователь тока, вход которого соединен с токовой входной шиной устройства, четыре блока перемножения, первые входы первого и второго из которых объединены, вторые входы подключены соответственно к выходам функциональных преобразователей вида 2sinx| и |cosx|, а выходы подсоединены к информационным входам соответственно первого и второго преобразователей напряжение-частота синхронного типа, первые входы третьего и четвертого блоков перемножения объединены, вторые входы третьего и четвертого блоков перемножения соединены с выходами соответственно функционального преобразователя вида 2sinx| и функционального преобразователя вида 2cosx|, а выходы подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого преобразователей напряжение-частота синхронного типа, синхронизирующие входы первого, второго, третьего и четвертого преобразователей напряжение-частота синхронного типа и информационные входы функциональных преобразователей вида 2sinx| и |cosx| объединены и подключены к выходу умножителя частоты, а выходы подключены к попарно объединенным вторым входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого двухвходовых элементов И, первые выходы первого и пятого элементов И объединены и подключены к прямому выходу первого Т-триггера, инверсный выход которого соединен с объединенными первыми входами второго и шестого элементов И, первые входы третьего и седьмого элементов И объединены и подключены к прямому выходу второго Т-триггера, инверсный выход которого соединен с объединенными первыми входами четвертого и восьмого элементов И, выходы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого элементов И подключены попарно к суммирующим и вычитающим входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков, R-входы которых объединены и подключены к выходу формирователя импульсов сброса, а выходы подключены к информационным входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого буферных регистров, C-входы которых объединены и подключены к выходу формирователя импульсов записи, включенного между прямым выходом первого T-триггера и входом формирователя импульсов сброса, а выходы подключены к параллельным портам блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока, вход запроса прерывания на обслуживание измерительного преобразователя подключен к выходу формирователя импульсов сброса, выход первичного преобразователя тока подключен к объединенным первым входам первого и второго блоков перемножения, выход первичного преобразователя напряжения подключен к объединенным первым входам третьего и четвертого блоков перемножения (патент РФ N 2003113, 1993, кл. G 01 R 19/06). Of the known devices, the closest to the achieved result to the proposed technical solution is a measuring transducer of harmonic components of current and voltage, containing a primary voltage converter, the input of which is connected to the potential input bus of the device, and the output through a series-connected low-pass filter, a frequency multiplier and a frequency divider are connected with combined inputs of the first and second T-flip-flops and control inputs of a functional converter of the form 2sinx | and a functional converter of the form 2cosx |, a primary current converter, the input of which is connected to the current input bus of the device, four multiplication units, the first inputs of the first and second of which are combined, the second inputs are connected respectively to the outputs of the functional converters of the form 2sinx | and | cosx |, and the outputs are connected to the information inputs of the first and second voltage-frequency converters, respectively, of the synchronous type, the first inputs of the third and fourth multiplication units are combined, the second inputs of the third and fourth multiplication units are connected to the outputs, respectively, of a functional converter of the form 2sinx | and a functional converter of the form 2cosx |, and the outputs are connected to the information inputs of the third and fourth voltage-frequency converters of the synchronous type, synchronizing inputs of the first, second, third and fourth voltage-frequency converters of the synchronous type and the information inputs of the functional converters of the form 2sinx | and | cosx | are combined and connected to the output of the frequency multiplier, and the outputs are connected to pairwise combined second inputs of the first and second, third and fourth, fifth and sixth, seventh and eighth two-input elements And, the first outputs of the first and fifth elements And are combined and connected to the direct output of the first T-flip-flop, whose inverse output is connected to the combined first inputs of the second and sixth AND elements, the first inputs of the third and seventh AND-elements are combined and connected to the direct output of the second T-flip-flop, whose output is connected to the combined first inputs of the fourth and eighth AND elements, the outputs of the first and second, third and fourth, fifth and sixth, seventh and eighth AND elements are connected in pairs to the summing and subtracting inputs of the first, second, third and fourth reversible counters, respectively The R-inputs of which are combined and connected to the output of the reset pulse shaper, and the outputs are connected to the information inputs of the first, second, third and fourth buffer registers, respectively, C-inputs of which combined and connected to the output of the recording pulse shaper connected between the direct output of the first T-flip-flop and the input of the reset pulse shaper, and the outputs are connected to the parallel ports of the unit for calculating the parameters of the harmonic components of voltage and current, the interrupt request for servicing the measuring transducer is connected to the output of the pulse shaper reset, the output of the primary current Converter is connected to the combined first inputs of the first and second blocks of multiplication, the output of the primary pre verters voltage is connected to the combined first inputs of the third and fourth multiplying units (patent of RF N 2003113, 1993, Cl. G 01 R 19/06).
В известном устройстве измеряемое напряжение фильтруется и по отфильтрованному сигналу с помощью умножителя частоты и делителя частоты формируются тактовые импульсы и интервал измерения, равный периоду напряжения, а с помощью первого и второго функциональных преобразователей опорные синусоидальный и косинусоидальный сигналы, синхронизированные с периодом измерения. Измерение ортогональных составляющих гармоник тока и напряжения осуществляется в базисе опорных гармонических сигналов путем цифрового интегрирования произведений тока и напряжения на опорные синусоидальный и косинусоидальный сигналы с помощью четырех реверсивных счетчиков, содержимое которых в конце каждого периода измерения переписывается в буферные регистры, из которых информация вводится в блок вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока, реализованный с помощью микроЭВМ. Вычисление параметров гармоники напряжения, синфазной и квадратурной составляющих гармоники тока относительно гармоники напряжения, активной и реактивной мощностей гармоники, угла сдвига фазы тока относительно напряжения и косинуса угла сдвига фазы производится с помощью микроЭВМ за каждый период. In the known device, the measured voltage is filtered and the filtered signal using a frequency multiplier and a frequency divider generates clock pulses and the measurement interval equal to the voltage period, and using the first and second functional converters reference sinusoidal and cosine signals synchronized with the measurement period. The measurement of the orthogonal components of the harmonics of current and voltage is carried out in the basis of reference harmonic signals by digitally integrating the products of current and voltage to the reference sinusoidal and cosine signals using four reversible counters, the contents of which are transferred to the buffer registers at the end of each measurement period, from which information is entered into the block calculating the parameters of the harmonic components of voltage and current, implemented using a microcomputer. The parameters of the voltage harmonic, in-phase and quadrature components of the current harmonic relative to the voltage harmonic, active and reactive power of the harmonic, the phase angle of the current relative to the voltage and the cosine of the phase angle are calculated using a microcomputer for each period.
В известном измерительном преобразователе осуществляется одновременное измерение только одной гармоники тока и соответствующий ей гармоники напряжения, номер которых определяется программами, хранящимися в ПЗУ. При этом невозможно измерение других, а также нескольких гармоник тока и напряжения. Кроме того, поскольку в системах электроснабжения обычно амплитуды гармоник уменьшаются с ростом частоты (Аррилага Д. Брэдли Д. Воджер П. Гармоники в электрических системах /Пер. с англ. М. Энергоатомиздат, 1990, с. 160, рис. 6, 25), то при измерении высших гармонических составляющих уменьшается точность из-за увеличения относительной погрешности квантования
где n0 число разрядов счетчиков.In the known measuring transducer, only one current harmonic and the corresponding voltage harmonic, the number of which is determined by the programs stored in the ROM, are simultaneously measured. It is impossible to measure others, as well as several harmonics of current and voltage. In addition, since harmonic amplitudes in power supply systems usually decrease with increasing frequency (Arrilaga D. Bradley D. Vodger P. Harmonics in electrical systems / Transl. From English. M. Energoatomizdat, 1990, p. 160, Fig. 6, 25) then, when measuring the higher harmonic components, the accuracy decreases due to an increase in the relative quantization error
where n 0 is the number of bits of the counters.
При измерении высших гармоник путем умножения входных сигналов на опорные сигналы измеряемой частоты и усреднения произведений абсолютная погрешность результата равна также Δ1 а относительная погрешность равна
где m номер измеряемой гармоники;
Im величина тока m-гармоники.When measuring higher harmonics by multiplying the input signals by the reference signals of the measured frequency and averaging the products, the absolute error of the result is also Δ 1 and the relative error is
where m is the number of the measured harmonic;
I m the magnitude of the current m-harmonics.
Из (1) следует, что при уменьшении уровня исследуемой гармоники погрешность измерений возрастает. Например, при n0 10 погрешность измерения первой гармоники
δ1=0,1%,
а погрешность измерения гармоники m 11, уровень которой составляет 0,01•I1, т.е. 1% равна
δ11=10%,
т.е. превышает погрешность измерения основной гармоники в 100 раз.From (1) it follows that with a decrease in the level of the investigated harmonic, the measurement error increases. For example, for n 0 10, the error in measuring the first harmonic
δ 1 = 0.1%,
and the harmonic measurement error m 11, the level of which is 0.01 • I 1 , i.e. 1% is equal
δ 11 = 10%,
those. exceeds the measurement error of the fundamental harmonic by 100 times.
Следовательно, недостатки известного измерительного преобразователя гармонических составляющих тока и напряжения ограниченные функциональные возможности и низкая точность измерения высших гармонических составляющих. Therefore, the disadvantages of the known measuring transducer of harmonic components of current and voltage are limited functionality and low accuracy of measurement of higher harmonic components.
Цель изобретения расширения функциональных возможностей и повышение точности измерения высших гармонических составляющих. The purpose of the invention is the expansion of functionality and improving the accuracy of the measurement of higher harmonic components.
Поставленная цель достигается том, что в известный измерительный преобразователь гармонических составляющих тока и напряжения, содержащий первичный преобразователь напряжения, вход которого соединен с потенциальной входной шиной устройства, а выход через последовательно соединенные фильтр нижних частот, умножитель частоты и делитель частоты соединен с объединенными входами первого и второго T-триггеров и управляющими входами функционального преобразователя вида |sinx| и функционального преобразователя вида 2cosx|, первичный преобразователь тока, вход которого соединен с токовой входной шиной устройства, четыре блока перемножения, первые входы первого и второго из которых объединены, вторые входы подключены соответственно к выходам функциональных преобразователей напряжение-частота синхронного типа, первые входы третьего и четвертого блоков перемножения объединены, вторые входы третьего и четвертого блоков перемножения соединены с выходами соответственно функционального преобразователя вида 2sinx| и функционального преобразователя вида 2cosx| а выходы подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого преобразователей напряжение-частота синхронного типа, синхронизирующие входы первого, второго, третьего и четвертого преобразователей напряжение-частота синхронного типа и информационные входы функциональных преобразователей вида 2sinx| и |cosx| объединены и подключены к выходу умножителя частоты, а выходы подключены к попарно объединенным вторым входам соответственно первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого двухвходовых элементов И, первые входы первого и пятого элементов И объединены и подключены к прямому выходу первого T-триггера, инверсный выход которого соединен с объединенными первыми входами второго и шестого элементов И, первые входы третьего и седьмого элементов И объединены и подключены к прямому выходу второго T-триггера, инверсный выход которого соединен с объединенными первыми входами четвертого и восьмого элементов И, выходы первого и второго, третьего и четвертого, пятого и шестого, седьмого и восьмого элементов И подключены попарно к суммирующим и вычитающим входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков, R-входы которых объединены и подключены к выходу формирователя импульсов сброса, а выходы подключены к информационным входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого буферных регистров, C-входы которых объединены и подключены к выходу формирователя импульсов записи, включенного между прямым выходом первого T-триггера и входом формирователя импульсов сброса, а выходы подключены к параллельным портам блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока, вход запроса прерывания на обслуживание измерительного преобразователя подключен к выходу формирователя импульсов сброса, вход которого подключен к выходу формирователя импульсов записи, дополнительно введены два дифференцирующих устройства, первое из которых включено между выходом первичного преобразователя напряжения и объединенными первыми входами третьего и четвертого блоков перемножения, второе включено между выходом первичного преобразователя тока и второго блоков перемножения, а умножитель частоты выполнен с управляемым коэффициентом передачи, его управляющий вход соединен с выходом блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока, вход формирователя импульсов записи подключен к выходу фильтра нижних частот. This goal is achieved in that a known measuring transducer of harmonic components of current and voltage, containing a primary voltage transformer, the input of which is connected to the potential input bus of the device, and the output through a series-connected low-pass filter, a frequency multiplier and a frequency divider is connected to the combined inputs of the first and second T-flip-flops and control inputs of a functional converter of the form | sinx | and a functional converter of the form 2cosx |, a primary current converter, the input of which is connected to the current input bus of the device, four multiplication units, the first inputs of the first and second of which are combined, the second inputs are connected respectively to the outputs of the voltage-frequency functional converters of the synchronous type, the first inputs of the third and the fourth multiplication blocks are combined, the second inputs of the third and fourth multiplication blocks are connected to the outputs, respectively, of a functional converter of the form 2sinx | and functional converter type 2cosx | and the outputs are connected to the information inputs of the third and fourth voltage-frequency converters of the synchronous type, the synchronizing inputs of the first, second, third and fourth voltage-frequency converters of the synchronous type and the information inputs of the functional converters of the form 2sinx | and | cosx | combined and connected to the output of the frequency multiplier, and the outputs are connected to pairwise combined second inputs of the first and second, third and fourth, fifth and sixth, seventh and eighth two-input elements And, the first inputs of the first and fifth elements And are combined and connected to the direct output of the first T-flip-flop, whose inverse output is connected to the combined first inputs of the second and sixth AND elements, the first inputs of the third and seventh AND-elements are combined and connected to the direct output of the second T-flip-flop, inverse whose output is connected to the combined first inputs of the fourth and eighth AND elements, the outputs of the first and second, third and fourth, fifth and sixth, seventh and eighth AND elements are connected in pairs to the summing and subtracting inputs of the first, second, third and fourth reversible counters, The R-inputs of which are combined and connected to the output of the reset pulse generator, and the outputs are connected to the information inputs of the first, second, third, and fourth buffer registers, respectively, whose C-inputs are are connected and connected to the output of the recording pulse shaper connected between the direct output of the first T-trigger and the input of the reset pulse shaper, and the outputs are connected to the parallel ports of the unit for calculating the parameters of the harmonic components of voltage and current, the interrupt request for servicing the measuring transducer is connected to the output of the pulse shaper the reset, the input of which is connected to the output of the recording pulse shaper, two differentiating devices are additionally introduced, the first of which includes is connected between the output of the primary voltage converter and the combined first inputs of the third and fourth multiplication blocks, the second is connected between the output of the primary current converter and the second multiplication blocks, and the frequency multiplier is made with a controlled transmission coefficient, its control input is connected to the output of the unit for calculating the parameters of harmonic voltage components and current, the input of the recording pulse generator is connected to the output of the low-pass filter.
На фиг. 1 показана функциональная схема измерительного преобразователя гармонических составляющих тока и напряжения. In FIG. 1 shows a functional diagram of a measuring transducer of harmonic components of current and voltage.
Устройство содержит первичный преобразователь напряжения 1, первое 2 и второе 4 дифференцирующие устройства, первичный преобразователь тока 4, фильтр нижних частот 5, функциональный преобразователь вида 2sinx| 6 и функциональный преобразователь вида 2cosx| 7, первый 8, второй 9, третий 10 и четвертый 11 блоки перемножения, формирователь импульсов записи 12, умножитель частоты 13 с управляемым коэффициентом передачи, формирователь импульсов сброса 14, первый 15, второй 16, третий 17 и четвертый 18 преобразователи напряжение-частота синхронного типа, делитель частоты 19, первый 20 и второй 21 T-триггеры, первый 22, второй 23, третий 24, четвертый 25, пятый 26, шестой 27, седьмой 28, восьмой 29 элементы И, первый 30, второй 31, третий 32, четвертый 33 реверсивные счетчики, первый 34, второй 35, третий 36 и четвертый 37 буферный регистры, блок вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока 38. The device contains a primary voltage converter 1, the first 2 and second 4 differentiating devices, a primary
В измерительном преобразователе гармонических составляющих тока и напряжения вход первичного преобразователя напряжения 1 соединен с входом потенциальной шиной устройства, вход первичного преобразователя тока 3 соединен с входной токовой шиной устройства, фильтр нижних частот 5, умножитель 13 частоты и делитель 19 частоты соединены последовательно, вход фильтра нижних частот 5 подключен к выходу первичного преобразователя напряжения 1, выход умножителя частоты 13 подключен к объединенным информационным входам функционального преобразователя вида 2sinx| 6 и функционального преобразователя вида 2cosx| 7 и объединенным синхронизирующим входам первого 15, второго 16, третьего 17 и четвертого 18 преобразователей напряжение-частота синхронного типа, выход делителя частоты 19 подключен к объединенным управляющим входам функционального преобразователя вида 2sinx| 6 и функционального преобразователя вида 2cosx| 7 и объединенным входам первого и второго T-триггеров 20 и 21, первые входы первого и второго блоков перемножения объединены и подключены через второе дифференцирующее устройство 4 к выходу первичного преобразователя тока 3, вторые входы соединены с выходами функциональных преобразователей 6 и 7 сооветственно, а выходы подключены к информационным входам соответственно первого 15 и второго 16 преобразователей напряжение-частота, первые входы третьего и четвертого блоков перемножения 10 и 11 объединены и подключены через первое дифференцирующее устройство 2 к выходу первичного преобразователя напряжения 1, вторые входы подключены к выходам функциональных преобразователей 6 и 7 соответственно, а выходы подключены к информационным входам соответственно третьего 17 и четвертого 18 преобразователей напряжение-частота, выход первого преобразователя напряжение-частота 15 подключен к объединенным вторым входам первого и второго двухвходовых логических элементов И 22 и 23, первые входы первого и пятого двухвходовых элементов И 22 и 26 объединены и подключены к прямому выходу первого T-триггера 20, а первые входы второго и шестого элементов И 23 и 27 объединены и подключены к инверсному выходу первого T-триггера 18, выход второго преобразователя напряжение-частота 15 подключен к объединенным вторым входам третьего и четвертого двухвходовых логических элементов И 24 и 25, первые входы третьего и седьмого элементов И 24 и 28 объединены и подключены к прямому выходу второго T-триггера 21, а первые входы четвертого и восьмого элементов И 25 и 29 объединены и подключены к инверсному выходу второго T-триггера 21, выход третьего преобразователя напряжение-частота 17 подключен к объединенным вторым входам пятого и шестого двухвходовых логических элементов И 26 и 27, выход четвертого преобразователя напряжение-частота 9 подключен к объединенным вторым входам седьмого и восьмого двухвходовых логических элементов И 28 и 29, выходы первого, третьего, пятого и седьмого двухвходовых логических элементов И 22, 24, 26, 28 подключены к суммирующим входом соответственно первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков 30-33, выходы второго, четвертого, шестого и восьмого двухвходовых элементов И 23, 25, 27, 29 подключены к вычитающим входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков 30-33, R-входы первого, второго, третьего и четвертого реверсивных счетчиков 30-33 объединены и подключены к выходу формирователя импульсов сброса 14, вход которого подключен через формирователь импульсов записи 12 к выходу фильтра нижних частот 5, информационные входы первого 34, второго 35, третьего 36, четвертого 37 буферных регистров подключены к выходам соответственно первого 30, второго 31, третьего 32 и четвертого 33 реверсивных счетчиков, C-входы первого 34, второго 35, третьего 36, четвертого 37 буферных регистров объединены и подключены к выходу формирователя импульсов записи 12, а выходы подключены к параллельным портам блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока, вход запроса прерывания на обслуживание измерительного преобразователя подключен к выходу формирователя импульсов сброса 14, управляющий вход умножителя частоты 13 соединен с выходом блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока. In the measuring transducer of harmonic components of current and voltage, the input of the primary voltage converter 1 is connected to the input of the potential bus of the device, the input of the primary current converter 3 is connected to the input current bus of the device, the low-pass filter 5, the frequency multiplier 13 and the frequency divider 19 are connected in series, the input of the low-pass filter frequency 5 is connected to the output of the primary voltage converter 1, the output of the frequency multiplier 13 is connected to the combined information inputs of the functional converter Atelier kind 2sinx | 6 and functional converter type 2cosx | 7 and the combined clock inputs of the first 15, second 16, third 17 and fourth 18 voltage-frequency converters of the synchronous type, the output of the frequency divider 19 is connected to the combined control inputs of a functional converter of the form 2sinx | 6 and functional converter type 2cosx | 7 and the combined inputs of the first and second T-flip-flops 20 and 21, the first inputs of the first and second multiplication units are combined and connected through the second differentiating
Временные диаграммы, иллюстрирующие принцип действия измерительного преобразователя гармонических составляющих тока и напряжения, приведены на фиг. 2, где выходные сигналы элементов устройства обозначены символом u с индексом, соответствующим номеру элемента на функциональной схеме (фиг. 1). Timing diagrams illustrating the principle of operation of the measuring transducer of harmonic components of current and voltage are shown in FIG. 2, where the output signals of the elements of the device are indicated by the symbol u with an index corresponding to the number of the element in the functional diagram (Fig. 1).
Измерительный преобразователь гармонических составляющих тока и напряжения работает следующим образом. Несинусоидальное напряжение питающей электрической сети
где UMm, Φm- амплитуда и фаза m-й гармоники (для упрощения анализа примем Φ1=0
ω - частота;
m номер гармоники,
поступает на вход первичного преобразователя 1 напряжения, а с его выхода подается на фильтр нижних частот 5, который подавляет высшие гармоники напряжения и формирует сигнал
u5= Uмsin(ωt+θ),
где UM амплитуда гармонического сигнала на выходе фильтра нижних частот 5,
θ - фазовый сдвиг сигнала фильтра нижних частот 5 относительно первой гармоники напряжения u, вносимый фильтром 5.A measuring transducer of harmonic components of current and voltage works as follows. Non-sinusoidal supply voltage
where U Mm , Φ m is the amplitude and phase of the mth harmonic (to simplify the analysis, we take Φ 1 = 0
ω is the frequency;
m is the harmonic number,
enters the input of the primary voltage converter 1, and from its output is fed to a low-pass filter 5, which suppresses the higher harmonics of the voltage and generates a signal
u 5 = U m sin (ωt + θ),
where U M the amplitude of the harmonic signal at the output of the low-pass filter 5,
θ is the phase shift of the signal of the low-pass filter 5 relative to the first harmonic of the voltage u introduced by the filter 5.
Напряжение u1 с выхода первичного преобразователя 1 поступает на вход первого дифференцирующего устройства 2, на выходе которого формируется сигнал
где k2 коэффициент передачи дифференцирующего устройства 2.The voltage u 1 from the output of the primary Converter 1 is supplied to the input of the first differentiating
where k 2 the transmission coefficient of the differentiating
Измеряемый несинусоидальный ток
где IMm амплитуда m-й гармоники тока;
ψm - фазовый сдвиг,
преобразуется первичным преобразователем тока 3 в напряжение
u3 K3i,
где k3 коэффициент передачи первичного преобразователя тока 3.Measured non-sinusoidal current
where I Mm is the amplitude of the mth current harmonic;
ψ m is the phase shift,
converted by a primary current transformer 3 to voltage
u 3 K 3 i,
where k 3 is the transmission coefficient of the primary current transducer 3.
Сигнал u3 преобразуется вторым дифференцирующим устройством 4 в напряжение
где k4 коэффициент передачи второго дифференцирующего устройства.The signal u 3 is converted by the second differentiating
where k 4 is the transmission coefficient of the second differentiating device.
Код с одного из портов блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока 38 действует на управляющем входе умножителя частоты 13, в результате чего его коэффициент передачи установлен равным
k13 m•n,
где n коэффициент.The code from one of the ports of the unit for calculating the parameters of harmonic components of voltage and current 38 acts on the control input of the frequency multiplier 13, as a result of which its transmission coefficient is set equal to
k 13 m • n,
where n is the coefficient.
Сигнал с выхода фильтра нижних частот 5 поступает на вход умножителя 13 частоты на m•n, на выходе которого формируются импульсы u13 с частотой, пропорциональной частоте f питающей сети и номеру m измеряемой гармоники
f13 mnf mn/T
где Т 1/f период сети.The signal from the output of the low-pass filter 5 is fed to the input of the frequency multiplier 13 by m • n, the output of which is generated by pulses u 13 with a frequency proportional to the frequency f of the supply network and the number m of the measured harmonic
f 13 mnf mn / T
where T 1 / f network period.
Импульсы u13 с выхода умножителя частоты 13 поступают на делитель 19 частоты на n/2, на выходе которого формируются импульсы u19 с частотой f19 2mf13/n, которая равна удвоенной частоте измеряемой гармоники. Импульсы u19 поступают одновременно на входе T-триггера 20 с установкой по положительному фронту и T-триггера 21 с установкой по отрицательному фронту. В результате на выходе первого T-триггера 20 формируется последовательность импульсов u20, имеющая частоту измеряемой гармоники, но сдвинутая по фазе относительно соответствующей гармоники напряжения на угол γm (см. фиг. 3). На выходе второго T-триггера 21 действует последовательность импульсов, сдвинутая по фазе относительно импульсной последовательности u20 на четверть периода, а относительно гармоники напряжения на угол (90 + γm) эл. град.The pulses u 13 from the output of the frequency multiplier 13 are supplied to the frequency divider 19 by n / 2, the output of which is formed by the pulses u 19 with a frequency f 19 2mf 13 / n, which is equal to twice the frequency of the measured harmonic. The pulses u 19 arrive simultaneously at the input of the T-flip-flop 20 with the installation on the positive edge and the T-flip-flop 21 with the installation on the negative edge. As a result, at the output of the first T-flip-flop 20, a pulse train u 20 is formed having a frequency of the measured harmonic, but shifted in phase relative to the corresponding voltage harmonic by an angle γ m (see Fig. 3). At the output of the second T-flip-flop 21, a pulse sequence acts in phase relative to the pulse sequence u 20 by a quarter of the period, and relative to the voltage harmonic by an angle (90 + γ m ) el. hail.
Сигнал u5 с выхода фильтра нижних частот 5 поступает на вход формирователя импульсов записи 12, выход которого соединен с входом формирователя импульсов сброса 14. На выходах этих формирователей в начале каждого периода измерения действуют импульсы u12 и u14, которые управляют записью информации в буферные регистры 34-37 и установкой в начальное состояние реверсивных счетчиков 30-33. Импульс u14 сигнализирует о завершении цикла измерения для блока вычисления гармонических составляющих напряжения и тока 38, после чего разрешается считывание информации в 38 из буферных регистров 34 37.The signal u 5 from the output of the low-pass filter 5 is fed to the input of the write pulse shaper 12, the output of which is connected to the input of the reset pulse shaper 14. At the beginning of each measurement period, the pulses u 12 and u 14 act on the outputs of these shapers, which control the recording of information in the buffer registers 34-37 and the installation of the initial state of the reverse counters 30-33. The pulse u 14 signals the completion of the measurement cycle for the unit for calculating the harmonic components of voltage and current 38, after which it is possible to read information in 38 from the buffer registers 34 37.
Функциональные преобразователи 6 и 7 представляют собой цифровые формирователи опорных квазигармонических сигналов |sinx| и |cosx| Их работа происходит следующим образом. В моменты времени, соответствующие положительным и отрицательным фронтам импульсов u19, функциональные преобразователи устанавливаются выходным сигналом u19 делителя частоты 19 в начальное состояние. Далее функциональные преобразователи 6 и 7 выполняют преобразование количества импульсов u13, поступающих с выхода умножителя частоты 17 на их информационные входы, в квазигармонические сигналы
где Ua амплитудное значение сигналов.
where U a is the amplitude value of the signals.
Квазигармонические сигналы образуют базис ортогональных функций, в котором осуществляется измерение составляющих m-ых гармоник напряжения и тока.Quasi-harmonic signals form the basis of orthogonal functions, in which the components of the mth harmonics of voltage and current are measured.
Векторная диаграмма напряжений и токов, поясняющая работу измерительного преобразователя, приведена на фиг. 3, где обозначено:
векторы m-ых гармоник напряжения и тока, сдвинутые по фазе друг относительно друга на угол Φm-ψm
векторы опорных напряжений, образующие ортогональный базис для m-ых гармоник тока и напряжения;
векторы m-ых гармоник напряжения и тока, формируемых на выходах соответственно первого 2 и второго 4 дифференцирующих устройств;
U
vectors of m-th harmonics of voltage and current, phase-shifted relative to each other by an angle Φ m -ψ m
reference voltage vectors forming an orthogonal basis for the mth harmonics of current and voltage;
vectors of m-th harmonics of voltage and current generated at the outputs of the first 2 and second 4 differentiating devices, respectively;
U
Выделение проекции производной от m-й гармоники несинусоидального тока на ось sinx ортогонального базиса (u6, u7) осуществляется следующим образом. Первый блок перемножения 8 выполняет умножение сигнала u4, пропорционального производной от тока, на опорный квазигармонический сигнал u6. В результате на выходе блока перемножения 8 формируется напряжение
где k8 коэффициент передачи первого блока перемножения 8.The projection of the derivative of the mth harmonic of the non-sinusoidal current onto the sinx axis of the orthogonal basis (u 6 , u 7 ) is extracted as follows. The first multiplication unit 8 multiplies the signal u 4 , which is proportional to the derivative of the current, by the reference quasiharmonic signal u 6 . As a result, a voltage is generated at the output of the multiplication unit 8
where k 8 is the transmission coefficient of the first multiplication block 8.
Сигнал u8 поступает на вход первого преобразователя напряжение-частота 15 и преобразуется им в импульсы u15, следующие с частотой
где k15 коэффициент передачи первого преобразователя напряжение-частота 15;
Uсм напряжение смещения преобразователя напряжение-частота 15.The signal u 8 is fed to the input of the first voltage-frequency converter 15 and is converted by it into pulses u 15 following with a frequency
where k 15 the transmission coefficient of the first voltage-frequency Converter 15;
U cm bias voltage converter voltage-frequency 15.
Выходные импульсы первого преобразователя напряжение-частота 15 поступают на вторые входы первого и второго логических элементов И 22 и 23, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам первого T-триггера 20, а выходы соединены с суммирующим и вычитающим входам первого реверсивного счетчика 30. В начале каждого периода измерения (момент t0) первый реверсивный счетчик 30 выходным импульсом формирователя импульсов сброса 14 устанавливается в нулевое состояние N30 0. Далее импульсы u15 в зависимости от состояния триггера 20 поступают на суммирующий и вычитающий входы первого реверсивного счетчика. При этом в интервалах времени длительностью
τ=T/2m,
при которых sin(mωt+γm)>0 импульсы U15 поступают на суммирующий вход счетчика 30, а в m интервалах времени, соответствующих значениям sin(mωt+γm)<0, эти импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 30. Благодаря этому обеспечивается, во-первых, цифровое интегрирование произведения сигнала u4 на sin(mωt+γm) с использованием упрощенного однополярного функционального преобразователя 7: u7=Ua|sin(mωt+γm)|, и, во-вторых, компенсация напряжения смещения Uсм преобразователя напряжение-частота 15, которое необходимо для работы преобразователя 15 с двухполярным входным сигналом. В результате в конце периода измерения, равного периоду T основной гармоники, в первом реверсивном счетчике записывается в двоично-дополнительном коде число
где kп.T 0,5 k3k4k8k15nUa - коэффициент передачи измерительного преобразователя для проекции произведений m-й гармоники, тока на ось sinx базиса (u6, u7).The output pulses of the first voltage-frequency converter 15 are supplied to the second inputs of the first and second logic elements And 22 and 23, the first inputs of which are connected respectively to the direct and inverse outputs of the first T-flip-flop 20, and the outputs are connected to the summing and subtracting inputs of the first reversible counter 30 . At the beginning of each measurement period (time t 0 ), the first reversible counter 30 with the output pulse of the reset pulse generator 14 is set to the zero
τ = T / 2m,
at which sin (mωt + γ m )> 0, the pulses U 15 arrive at the summing input of the counter 30, and in m time intervals corresponding to the values sin (mωt + γ m ) <0, these pulses are fed to the subtracting input of the counter 30. Due to this firstly, the digital integration of the product of the signal u 4 by sin (mωt + γ m ) is provided using the simplified unipolar functional converter 7: u 7 = U a | sin (mωt + γ m ) |, and secondly, compensation U bias cm-frequency voltage converter 15, which is necessary for operating the inverter 15 in a bipolar odnym signal. As a result, at the end of the measurement period equal to the fundamental harmonic period T, the number is written in the binary additional code in the first reverse counter
where k p T 0.5 k 3 k 4 k 8 k 15 nU a is the transmittance of the measuring transducer for the projection of the products of the mth harmonic, the current on the sinx axis of the basis (u 6 , u 7 ).
Знак числа N30 определяется значением старшего разряда двоичного реверсивного счетчика 30. Положительному значению N30 соответствует 0 в старшем разряде, а отрицательному значению 1.The sign of the number N 30 is determined by the value of the highest digit of the binary reversible counter 30. A positive value of N 30 corresponds to 0 in the highest digit, and a negative value of 1.
Выделение проекции производной m-й гармоники тока на ось cosx ортогонального базиса (u6, u7) осуществляется аналогичным образом. Второй блок перемножения 9 выполняет умножение сигнала u4 на опорный квазигармонический сигнал u7. В результате на выходе блока перемножения 9 формируется сигнал
где k9 коэффициент передачи второго блока перемножения 9.The projection of the derivative of the mth harmonic of the current on the cosx axis of the orthogonal basis (u 6 , u 7 ) is distinguished in a similar way. The second unit of multiplication 9 performs the multiplication of the signal u 4 by the reference quasi-harmonic signal u 7 . As a result, a signal is generated at the output of the multiplication unit 9
where k 9 is the transmission coefficient of the second block of multiplication 9.
Сигнал u9 поступает на вход второго преобразователя напряжение-частота 16 и преобразуется им в импульсы u16, следующие с частотой
где k16 коэффициент передачи второго преобразователя напряжение-частота 16.The signal u 9 enters the input of the second voltage-frequency converter 16 and is converted by it into pulses u 16 following with a frequency
where k 16 is the transmission coefficient of the second voltage-frequency converter 16.
Выходные импульсы второго преобразователя напряжение-частота 16 поступают через логические элементы И 24 и 25 соответственно на суммирующий и вычитающий входы второго реверсивного счетчика 31. Этот счетчик устанавливается в начале каждого периода измерения (момент t0) в нулевое состояние, а в конце периода измерения (момент t0+T) в нем в двоично-дополнительном коде записывается число
где k*п.Т= 0,5k3k4k9k16nUa - коэффициент передачи измерительного преобразователя для проекции производной m-й гармоники тока на ось cosx базиса (u6, u7).The output pulses of the second voltage-frequency converter 16 are supplied through the logic elements AND 24 and 25, respectively, to the summing and subtracting inputs of the second reversible counter 31. This counter is set at the beginning of each measurement period (time t 0 ) to zero, and at the end of the measurement period ( moment t 0 + T) in it in the binary-additional code the number is written
where k * p . T = 0.5k 3 k 4 k 9 k 16 nU a is the transmittance of the measuring transducer for the projection of the derivative of the mth harmonic of the current on the axis of the cosx basis (u 6 , u 7 ).
Выделение проекций m-й гармоники напряжения на оси базиса (u6, u7) осуществляется аналогичным образом с помощью третьего 10 и четвертого 11 блоков перемножения, третьего 17 и четвертого 18 преобразователей напряжение-частота, пятого 26, шестого 27, седьмого 28 и восьмого 29 элементов И, третьего 32 и четвертого 33 реверсивных счетчиков. В соответствии с логикой работы устройства в конце периода измерения в третьем и четвертом реверсивных счетчиках 32 и 33 записываются числа соответственно
где kп.н 0,5 k1k2k11k16nUa,
k
where k bp 0.5 k 1 k 2 k 11 k 16 nU a ,
k
В конце каждого периода измерения (момент t0+T) выходным импульсом формирователя импульсов записи 12 производится запись содержимых реверсивных счетчиков 30-31 в буферные регистры 34 -- 37. Затем выходным импульсом формирователя импульсов сброса 14 производится установка в нулевое состояние реверсивных счетчиков 30-33. Далее процесс повторяется. При этом в течение последующего периода измерение в буферных регистрах 34-37 хранятся числа N34 N30, N35 N31, N36 N32, N37 N33.At the end of each measurement period (moment t 0 + T), the output pulse of the write pulse generator 12 records the contents of the reverse counters 30-31 in the buffer registers 34 - 37. Then, the output pulse of the reset pulse generator 14 sets the reverse counters 30- to zero state 33. The process is then repeated. At the same time, over the next measurement period, the numbers N 34 N 30 , N 35 N 31 , N 36 N 32 , N 37 N 33 are stored in the buffer registers 34-37.
По сигналу с выхода формирователя импульсов сброса 14, поступающему на вход INT блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока 38 (вход запроса прерывания на обслуживание измерительного преобразователя), в микроЭВМ 38 происходит вызов подпрограммы, по которой осуществляется считывание кодов с буферных регистров 34-37. Далее производится вычисление параметров m-ых гармоник несинусоидальных напряжения и тока по следующим формулам:
амплитудные значения m-ых гармоник напряжения и тока
действующие значения m-ых гармоник напряжения и тока
угол сдвига фаз между m-ми гармониками напряжения и тока
βm=Φm-ψm=arctg(N37/N36)-arctg(N35/N34);
амплитудное и действующее значения синфазной составляющей m-й гармоники тока
амплитудное и действующее значения квадратурной составляющей m-й гармоники тока
активная мощность m-й гармоники
Pm=UmImcosβm;
реактивная мощность m-й гармоники
Qm=UmImsinβm;
полная мощность m-й гармоники
Sm=UmIm
Результаты вычислений выводятся на дисплей или алфавитно-цифровое печатающее устройство.According to the signal from the output of the reset pulse generator 14 to the input INT of the block for calculating the parameters of the harmonic components of voltage and current 38 (input of the interrupt request for servicing the measuring transducer), the microcomputer 38 calls the subprogram that reads the codes from the buffer registers 34-37 . Next, the parameters of the m-th harmonics of non-sinusoidal voltage and current are calculated according to the following formulas:
amplitude values of the m-th harmonics of voltage and current
effective values of m-th harmonics of voltage and current
phase angle between m voltage and current harmonics
β m = Φ m -ψ m = arctan (N 37 / N 36 ) -arctg (N 35 / N 34 );
amplitude and current values of the in-phase component of the m-th harmonic of the current
amplitude and current values of the quadrature component of the m-th current harmonic
mth harmonic active power
P m = U m I m cosβ m ;
mth harmonic reactive power
Q m = U m I m sinβ m ;
mth harmonic apparent power
S m = U m I m
The results of the calculations are displayed or alphanumeric printing device.
Для измерения параметров другой гармоники на выходе блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока формирует код, который устанавливает новое значение коэффициента передачи умножителя частоты 13. Процедура измерений при этом аналогична рассмотренной. To measure the parameters of another harmonic at the output of the block for calculating the parameters of the harmonic components of the voltage and current, it generates a code that sets a new value for the transmission coefficient of the frequency multiplier 13. The measurement procedure is similar to that considered.
Таким образом, измерение параметров гармоник тока и напряжения в предлагаемом устройстве осуществляется путем разложения производных тока и напряжения на ортогональные составляющие в базисе опорных гармонических сигналов (sinx, cosx) с последующим вычислением всех параметров с помощью блока вычисления параметров гармонических составляющих напряжения и тока по значениям измеренных составляющих. Дифференцирование сигналов, пропорциональных току и напряжению, обеспечивает усиление высших гармоник при сохранении (или снижении) уровня основной гармоники. Так как в предлагаемом устройстве осуществляется аналого-цифровое преобразование производных от гармоник, то погрешность квантования при измерении m-й гармоники равна
т. е. в m раз меньше, чем δm, определяемое выражением (1). Например, при измерении 11-й гармоники, уровень которой составляет 1% от основной, относительная погрешность
т.е. на порядок меньше, чем в известном устройстве.Thus, the measurement of the parameters of harmonics of current and voltage in the proposed device is carried out by decomposing the derivatives of current and voltage into orthogonal components in the basis of reference harmonic signals (sinx, cosx) with the subsequent calculation of all parameters using the unit for calculating the parameters of harmonic components of voltage and current from the measured values components. Differentiation of signals proportional to current and voltage provides amplification of higher harmonics while maintaining (or decreasing) the level of the fundamental harmonic. Since the proposed device performs analog-to-digital conversion of derivatives of harmonics, the quantization error when measuring the m-th harmonic is
i.e., m times smaller than δ m defined by expression (1). For example, when measuring the 11th harmonic, the level of which is 1% of the fundamental, the relative error
those. an order of magnitude less than in the known device.
При этом предлагаемое техническое решение позволяет измерять как основную, так и высшие гармоники тока и напряжения, а также выполнять последовательно во времени измерения разных гармоник по программе с помощью микроЭВМ. Следовательно, устройство имеет расширенные функциональные возможности. Moreover, the proposed technical solution allows you to measure both the main and higher harmonics of current and voltage, as well as perform sequentially in time measurements of different harmonics according to the program using a microcomputer. Therefore, the device has enhanced functionality.
Другими важными достоинствами измерительного преобразователя являются:
инвариантность результатов измерений относительно изменений частоты питающей сети, что следует из уравнений (2)-(5);
высокое быстродействие, время измерения равно периоду напряжения питающей сети;
представление данных в цифровом коде и обработка данных с помощью микроЭВМ.Other important advantages of the transmitter are:
the invariance of the measurement results with respect to changes in the frequency of the supply network, which follows from equations (2) - (5);
high speed, measurement time is equal to the period of the supply voltage;
presentation of data in digital code and data processing using microcomputers.
Использование предлагаемого измерительного преобразователя гармонических составляющих тока и напряжения в электротехнических устройствах и энергетических системах позволит повысить точность учета электроэнергии и качество функционирования автоматических систем регулирования режимов работы электрооборудования. Using the proposed measuring transducer of harmonic components of current and voltage in electrical devices and energy systems will improve the accuracy of electricity metering and the quality of the functioning of automatic systems for regulating the operating modes of electrical equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94002956A RU2093841C1 (en) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | Measuring transducer for current and voltage harmonic components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94002956A RU2093841C1 (en) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | Measuring transducer for current and voltage harmonic components |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94002956A RU94002956A (en) | 1995-09-27 |
RU2093841C1 true RU2093841C1 (en) | 1997-10-20 |
Family
ID=20151836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94002956A RU2093841C1 (en) | 1994-01-26 | 1994-01-26 | Measuring transducer for current and voltage harmonic components |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2093841C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479085C2 (en) * | 2010-12-14 | 2013-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method to produce values of orthogonal projections of one vector to direction of another vector of two single-frequency electric signals |
-
1994
- 1994-01-26 RU RU94002956A patent/RU2093841C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, авторское свидетельство, 1397843, кл. G 01 R 9/06, 1988. RU, патент, 2003113, кл. G 01 R 19/06, 1993. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2479085C2 (en) * | 2010-12-14 | 2013-04-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method to produce values of orthogonal projections of one vector to direction of another vector of two single-frequency electric signals |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100489555C (en) | Universal electric power mutual-inductor verification device | |
EP0510956B1 (en) | Method for determining electrical energy consumption | |
CN102288821B (en) | Measuring method, measuring device, measuring procedure and carrier for phase difference of three-phase circuit | |
JPH04505801A (en) | Method for generating rotational speed proportional voltage by a resolver and circuit device for implementing this method | |
CN103078571A (en) | Rotary transformer system and control method thereof | |
US4073009A (en) | Apparatus for calculating amplitude values of sinusoidal waves | |
RU2093841C1 (en) | Measuring transducer for current and voltage harmonic components | |
RU2161773C2 (en) | Angle determination device | |
US5924050A (en) | Arithmetic unit | |
JPS5819068B2 (en) | Denshiki Denryokuriyokei | |
US4584652A (en) | Apparatus and method for determining in-phase and quadrature-phase components | |
EP0268447B1 (en) | Improvements in or relating to frequency response analysis | |
RU2154834C2 (en) | Method of measurement of components of impedance and device for its implementation | |
CN100378463C (en) | Wave detection device, method, program, and recording medium | |
JPH02298872A (en) | Phase measuring circuit | |
SU1335935A1 (en) | Device for measuring frequency characteristics | |
SU938163A1 (en) | Quasi-equilibrium detector | |
SU951192A1 (en) | Digital meter of voltage symmetrical components in three-phase industrial network | |
SU1119043A1 (en) | Method and device for reading graphic information | |
RU2096789C1 (en) | Device which measures characteristics of electric power supply line | |
SU830461A1 (en) | Shaft angular position-to-sode converter | |
SU1117541A1 (en) | Method of decomposing multiphase voltage into orthogonal components of symmetrical sequencies | |
SU1218402A1 (en) | Device for transforming rectangular coordinates of vector to polar coordinates | |
SU1262730A1 (en) | Shaft turn angle-to-digital converter | |
RU2046360C1 (en) | Device for measuring phase shift between two signals |