RU2143701C1 - Process determining energy consumption in a c circuits and device for its implementation - Google Patents
Process determining energy consumption in a c circuits and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2143701C1 RU2143701C1 RU98111479/09A RU98111479A RU2143701C1 RU 2143701 C1 RU2143701 C1 RU 2143701C1 RU 98111479/09 A RU98111479/09 A RU 98111479/09A RU 98111479 A RU98111479 A RU 98111479A RU 2143701 C1 RU2143701 C1 RU 2143701C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- current
- samples
- output
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения потребления энергии в цепях переменного тока с периодическим характером изменения тока и напряжения. The invention relates to measuring technique and can be used to determine energy consumption in alternating current circuits with the periodic nature of changes in current and voltage.
Известен способ определения потребления энергии в цепях переменного тока [1]. A known method of determining energy consumption in AC circuits [1].
Способ предусматривает одновременную выборку мгновенных значений тока и напряжения в исследуемой цепи, которую периодически повторяют через интервал времени, соответствующий углу фазового сдвига 90o, преобразование выборок в цифровые сигналы, пропорциональные выбранным мгновенным значениям тока и напряжения, запоминание этих сигналов и вычисление мгновенных значений мощности.The method provides for the simultaneous sampling of instantaneous values of current and voltage in the circuit under study, which is periodically repeated at a time interval corresponding to a phase angle of 90 ° , converting the samples into digital signals proportional to the selected instantaneous values of current and voltage, storing these signals and calculating instantaneous power values.
Для определения потребления энергии полученные значения мощности усредняются в течение заданного интервала времени. To determine the energy consumption, the obtained power values are averaged over a given time interval.
Основными недостатками данного способа являются низкое быстродействие, так как наименьшее время измерения энергии составляет 1/4 периода входного сигнала, и низкая точность, так как в течение периода входного сигнала производится всего по четыре выборки значений тока и напряжения. Кроме того, при определении потребления энергии в многофазных цепях замеры мгновенных значений токов и соответствующих им напряжений требуется производить одновременно во всех цепях, что усложняет реализацию способа. The main disadvantages of this method are low speed, since the shortest energy measurement time is 1/4 of the input signal period, and low accuracy, since only four samples of current and voltage are produced during the input signal period. In addition, when determining the energy consumption in multiphase circuits, measurements of instantaneous currents and their corresponding voltages are required to be performed simultaneously in all circuits, which complicates the implementation of the method.
Устройство для осуществления данного способа содержит датчики тока и напряжения, подключенные ко входам аналого-цифровых преобразователей, соединенных через мультиплексор и операционный блок с процессором. A device for implementing this method contains current and voltage sensors connected to the inputs of analog-to-digital converters connected through a multiplexer and an operation unit to a processor.
Кроме этого, к блоку управления подключены генератор опорной частоты, ключ и интегратор [1]. In addition, the reference frequency generator, key and integrator are connected to the control unit [1].
Выборки мгновенных значений тока и напряжения датчики подают на аналого-цифровые преобразователи, преобразующие их в цифровые сигналы. Сигналы обрабатывают в процессоре, после чего в операционном блоке вычисляют мгновенные значения мощности и усредняют их в интеграторе для получения суммарного потребления энергии в исследуемой цепи в течение заданного интервала времени. Samples of instantaneous values of current and voltage are supplied by sensors to analog-to-digital converters that convert them into digital signals. The signals are processed in the processor, after which the instantaneous power values are calculated in the operating unit and averaged in the integrator to obtain the total energy consumption in the circuit under study for a given time interval.
Основным недостатком известного устройства является то, что для определения потребления энергии в многофазных цепях согласно известному способу [1], предусматривающему одновременное проведение замеров мгновенных значений тока и напряжения во всех исследуемых цепях, требуется количество аналого-цифровых преобразователей, равное количеству исследуемых цепей, что усложняет алгоритм вычислений и схему управления. The main disadvantage of the known device is that to determine the energy consumption in multiphase circuits according to the known method [1], which provides for simultaneous measurements of instantaneous values of current and voltage in all studied circuits, the number of analog-to-digital converters equal to the number of studied circuits is required, which complicates calculation algorithm and control scheme.
Следствием этого является снижение быстродействия и надежности. The consequence of this is a decrease in speed and reliability.
Известен способ определения потребления энергии в цепях переменного тока [2]. A known method of determining energy consumption in AC circuits [2].
Данный способ является наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и выбран в качестве прототипа. This method is the closest to the claimed combination of essential features and is selected as a prototype.
Прототип, аналогично заявляемому изобретению, включает поочередную выборку через определенные интервалы времени мгновенных значений тока и напряжения в исследуемой цепи, преобразование выборок в цифровые сигналы, пропорциональные выбранным значениям, занесение их в память и вычисление мгновенных значений мощности с последующим усреднением в течение заданного интервала времени. A prototype, similar to the claimed invention, includes sequentially sampling, at certain time intervals, the instantaneous values of current and voltage in the circuit under study, converting the samples into digital signals proportional to the selected values, storing them in memory, and calculating the instantaneous power values, followed by averaging over a given time interval.
В отличие от заявляемого технического решения в известном способе сигнал напряжения рассматривают как синусоиду, интегрируют и определяют максимум. Напряжение, соответствующее моменту измерения сигнала тока, вычисляют путем интерполяции по синусоидальной кривой, полученной при интегрировании. Возможность поочередной выборки мгновенных значений тока и напряжения упрощает процедуру реализации известного способа, вместе с тем, для компенсации погрешности измерений, возникающей вследствие неодновременности выборки, необходимо производить сложные вычислительные операции, что снижает быстродействие и точность. In contrast to the claimed technical solution in the known method, the voltage signal is considered as a sinusoid, integrate and determine the maximum. The voltage corresponding to the moment of measurement of the current signal is calculated by interpolation according to a sinusoidal curve obtained by integration. The possibility of alternately sampling the instantaneous values of current and voltage simplifies the procedure for implementing the known method, however, to compensate for the measurement error arising from non-simultaneous sampling, it is necessary to perform complex computational operations, which reduces speed and accuracy.
Помимо этого, в прототипе отсутствуют процедуры, компенсирующие погрешность, возникающую из-за наличия постоянных составляющих в измеренных сигналах тока и напряжения, а также процедуры настройки интервала времени между выборками тока и напряжения с учетом нелинейных искажений в исследуемой цепи, что отрицательно влияет на точность определения потребления энергии. In addition, the prototype does not have procedures to compensate for the error arising due to the presence of constant components in the measured current and voltage signals, as well as the procedure for setting the time interval between current and voltage samples taking into account nonlinear distortions in the circuit under study, which negatively affects the accuracy of determination energy consumption.
Для реализации прототипа используется устройство, содержащее аналогично заявляемому датчики тока и напряжения, выходы которых подключены ко входу аналогового коммутирующего мультиплексора, соединенного через аналого-цифровой преобразователь с процессором. К процессору также подключены запоминающее устройство и операционный блок [2]. To implement the prototype, a device is used that contains current and voltage sensors, the outputs of which are connected to the input of an analog switching multiplexer, connected through an analog-to-digital converter with a processor, similarly to the claimed one. A memory device and an operation unit [2] are also connected to the processor.
Устройство [2] является наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков и выбрано в качестве прототипа. The device [2] is the closest to the claimed combination of essential features and is selected as a prototype.
Датчики осуществляют выборку мгновенных значений тока и напряжения в исследуемой цепи. Аналоговый коммутирующий мультиплексор, подключенный к выходам датчиков, задает последовательность выборки, интервал времени между выборками и подает аналоговые сигналы на вход аналого-цифрового преобразователя, где они преобразуются в цифровые сигналы, пропорциональные выбранным значениям тока и напряжения. Процессор считывает и обрабатывает выходные данные аналого-цифрового преобразователя и передает их в запоминающее устройство, после чего в операционном блоке вычисляют мгновенные значения мощности и определяют потребление энергии путем усреднения мгновенных значений мощности в течение заданного интервала времени. The sensors sample instantaneous values of current and voltage in the circuit under study. An analog switching multiplexer, connected to the outputs of the sensors, sets the sampling sequence, the time interval between samples and provides analog signals to the input of an analog-to-digital converter, where they are converted into digital signals proportional to the selected current and voltage values. The processor reads and processes the output of the analog-to-digital converter and transfers it to the storage device, after which the instantaneous power values are calculated in the operation unit and the energy consumption is determined by averaging the instantaneous power values over a given time interval.
Наличие в прототипе аналогового коммутирующего мультиплексора позволяет поочередно осуществлять выборки мгновенных значений тока и напряжения во всех исследуемых цепях, что делает достаточным включение в схему устройства одного аналого-цифрового преобразователя даже в случае определения потребления энергии в многофазных цепях. The presence in the prototype of an analog switching multiplexer allows alternately sampling the instantaneous values of current and voltage in all the circuits under study, which makes it possible to include one analog-to-digital converter in the device circuit even if the energy consumption in multiphase circuits is determined.
Однако, в известном устройстве отсутствуют узлы, необходимые для определения потребления энергии в цепях переменного тока с нелинейными искажениями. Кроме того, недостатком известного устройства является наличие сложного узла (быстродействующего операционного блока), осуществляющего компенсацию погрешностей, возникающих из-за неодновременного считывания сигналов тока и напряжения. However, in the known device there are no nodes necessary for determining the energy consumption in alternating current circuits with non-linear distortions. In addition, a disadvantage of the known device is the presence of a complex node (high-speed operating unit) that compensates for errors arising from the simultaneous reading of current and voltage signals.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ определения потребления энергии в цепях переменного тока путем введения процедуры изменения последовательности выборки, учета постоянных составляющих сигналов тока и напряжения и настройки интервала времени между выборками тока и напряжения, что позволит повысить точность определения потребления энергии, а также усовершенствовать устройство для осуществления указанного способа за счет включения в него узлов, управляющих последовательностью выборки и задающих исходные данные для компенсации погрешностей, возникающих из-за неодновременного считывания сигналов тока и напряжения, что позволит повысить точность определения потребления энергии. The basis of the invention is the task to improve the method of determining energy consumption in AC circuits by introducing a procedure for changing the sampling sequence, taking into account the constant components of the current and voltage signals and setting the time interval between current and voltage samples, which will improve the accuracy of determining energy consumption, as well as improve the device to implement this method by including nodes that control the sampling sequence and specify the initial data to compensate for errors arising from the simultaneous reading of current and voltage signals, which will improve the accuracy of determining energy consumption.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения потребления энергии в цепях переменного тока, включающем поочередную выборку через заданные интервалы времени мгновенных значений тока и напряжения в исследуемой цепи, преобразование выборок в цифровые сигналы, пропорциональные выбранным значениям, запоминание полученных цифровых сигналов, вычисление мгновенных значений мощности с последующим усреднением в течение заданного интервала времени, согласно изобретению последовательность выборки мгновенных значений тока и напряжения периодически изменяют на обратную, а потребление энергии определяют по формулам:
где Wа - потребление активной энергии;
Wр - потребление реактивной энергии;
K - масштабный коэффициент;
Δt - период изменения последовательности выборки;
α = 2n-1 - номера нечетных выборок тока и напряжения;
u(t) - мгновенные значения напряжения;
tα - моменты времени нечетных выборок тока и напряжения;
i(t) - мгновенные значения тока;
τ - интервал времени между выборками тока и напряжения;
β = 2n - номера четных выборок тока и напряжения;
tβ - моменты времени четных выборок тока и напряжения;
W - угловая частота переменного тока,
при этом последовательность выборки мгновенных значений тока и напряжения изменяют на обратную четное число раз.The problem is solved in that in a method for determining energy consumption in alternating current circuits, including alternately sampling, at predetermined time intervals, the instantaneous values of current and voltage in the circuit under study, converting the samples into digital signals proportional to the selected values, storing the received digital signals, calculating instant values power, followed by averaging over a given time interval, according to the invention, a sampling sequence of instantaneous current and voltage stresses are periodically reversed, and energy consumption is determined by the formulas:
where W a - active energy consumption;
W p - reactive energy consumption;
K is the scale factor;
Δt is the period of changing the sequence of the sample;
α = 2n-1 - numbers of odd samples of current and voltage;
u (t) - instantaneous voltage values;
t α - time instants of odd samples of current and voltage;
i (t) - instantaneous current values;
τ is the time interval between samples of current and voltage;
β = 2n are the numbers of even samples of current and voltage;
t β are the time instants of even samples of current and voltage;
W is the angular frequency of the alternating current,
wherein the sampling sequence of instantaneous values of current and voltage is reversed an even number of times.
Помимо этого, интервал времени между выборками тока и напряжения настраивают с учетом коэффициентов нелинейных искажений и номера наивысшей гармоники в исследуемой цепи так, чтобы погрешности определения потребления активной и реактивной энергий не превышали допустимых значений в соответствии с неравенствами:
wτ < π/2μ; (4)
где μ - номер наивысшей гармоники в исследуемой цепи;
δa - относительная погрешность определения потребления активной энергии;
Kниа - коэффициент нелинейных искажений по активной мощности;
δa доп - допустимая относительная погрешность определения потребления активной энергии;
δp - относительная погрешность определения потребления реактивной энергии;
Kнир - коэффициент нелинейных искажений по реактивной мощности;
δp доп - допустимая относительная погрешность определения потребления реактивной энергии.In addition, the time interval between the current and voltage samples is adjusted taking into account the non-linear distortion factors and the highest harmonic numbers in the circuit under study so that the errors in determining the consumption of active and reactive energies do not exceed acceptable values in accordance with the inequalities:
wτ <π / 2μ; (4)
where μ is the number of the highest harmonic in the circuit under study;
δ a is the relative error in determining the consumption of active energy;
K nia is the coefficient of nonlinear distortion in active power;
δ a add - permissible relative error in determining the consumption of active energy;
δ p is the relative error in determining the consumption of reactive energy;
K nir is the coefficient of nonlinear distortion in reactive power;
δ p add - permissible relative error in determining the consumption of reactive energy.
Кроме этого, в устройство для осуществления указанного выше способа, содержащее датчики тока и напряжения, выходы которых подключены к аналоговым входам аналогового коммутирующего мультиплексора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен ко входу процессора, согласно изобретению вводятся регистр четности выборок и измеритель частоты, причем регистр четности выборок имеет прямую и обратную связь с процессором, а его выход подключен к адресному входу аналогового коммутирующего мультиплексора, вход измерителя частоты соединен с выходом датчика напряжения, а выход с входом процессора, а регистр четности выборок включает реверсивный счетчик, два дешифратора и RS-триггер, при этом вход реверсивного счетчика соединен с выходом процессора и RS-триггера, а выход - с адресным входом аналогового коммутирующего мультиплексора и выходами дешифраторов, выходы которых подключены к входам RS-триггера, а выход RS-триггера - к входу процессора. In addition, in a device for implementing the above method, comprising current and voltage sensors, the outputs of which are connected to the analog inputs of an analog switching multiplexer, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the processor input, according to the invention, a parity register of samples and a frequency meter, moreover, the parity register of samples has a direct and feedback connection with the processor, and its output is connected to the address input of an analog switching mult of the multiplexer, the input of the frequency meter is connected to the output of the voltage sensor, and the output to the processor input, and the parity register of samples includes a reversible counter, two decoders and an RS-trigger, while the input of the reverse counter is connected to the output of the processor and RS-trigger, and the output is connected to the address input of the analog switching multiplexer and the outputs of the decoders, the outputs of which are connected to the inputs of the RS-trigger, and the output of the RS-trigger is to the input of the processor.
На фиг. 1 и 2 графически отображена последовательность выборки мгновенных значений тока и напряжения, реализуемая соответственно прототипом и заявляемым способом. In FIG. 1 and 2 graphically display a sequence of samples of instantaneous values of current and voltage, implemented respectively by the prototype and the claimed method.
При этом наличие интервала времени τ между выборками тока и напряжения вносит дополнительную погрешность при определении потребления энергии. Величина этой погрешности эквивалентна фазовому сдвигу, создаваемому неучтенным импедансом в исследуемой цепи. Moreover, the presence of a time interval τ between the current and voltage samples introduces an additional error in determining the energy consumption. The magnitude of this error is equivalent to the phase shift created by unaccounted impedance in the circuit under study.
В предлагаемом изобретении для компенсации этой погрешности предлагается периодически изменять последовательность выборки мгновенных значений тока и напряжения на обратную (фиг. 2). В этом случае всю совокупность выборок можно разбить на две последовательности - прямую и обратную. Выборки прямой последовательности отмечены точками, а выборки обратной последовательности - крестиками на кривых тока и напряжения. Как видно из фиг. 2, изменение последовательности выборок эквивалентно чередованию положительных и отрицательных углов сдвига между соседними мгновенными значениями тока и напряжения. In the present invention, to compensate for this error, it is proposed to periodically change the sampling sequence of instantaneous values of current and voltage to the opposite (Fig. 2). In this case, the entire set of samples can be divided into two sequences - direct and reverse. Direct sequence samples are indicated by dots, and reverse sequence samples are indicated by crosses on current and voltage curves. As can be seen from FIG. 2, changing the sequence of samples is equivalent to alternating positive and negative shear angles between adjacent instantaneous values of current and voltage.
Осуществляя предельный переход Δt _→ 0, n _→ ∞ в выражениях (1) и (2), получим:
где t1 и t2 - начальный и конечный моменты времени выборки на интервале времени усреднения.Carrying out the passage to the limit Δt _ → 0, n _ → ∞ in expressions (1) and (2), we obtain:
where t 1 and t 2 are the initial and final moments of the sampling time on the averaging time interval.
Раскладывая функции u(t), i(t) в ряды Фурье на промежутке (-кπ, +кπ) c учетом ортогональности системы тригонометрических функций, получим:
где T = t2 - t1 - величина интервала усреднения;
m - номер гармоники;
Pm - истинная активная мощность m-й гармоники на интервале усреднения;
Qm - истинная реактивная мощность m-й гармоники на интервале усреднения.Expanding the functions u (t), i (t) in Fourier series on the interval (-kπ, + kπ) taking into account the orthogonality of the system of trigonometric functions, we obtain:
where T = t 2 - t 1 - the value of the averaging interval;
m is the number of harmonics;
P m is the true active power of the mth harmonic in the averaging interval;
Q m is the true reactive power of the mth harmonic in the averaging interval.
Так как Sin x = - Sin(-x), Cos x = Cos(-x), то выражения (9) и (10) приводятся к виду:
Последние выражения можно преобразовать к виду:
В реальных электрических цепях энергетический спектр ограничен гармоникой с номером μ ≠ ∞, коэффициенты нелинейных искажений по активной Kниа по реактивной Kнир мощностям также ограничены требованиями к качеству электроэнергии
Интервал времени τ между замерами токов и напряжений настраивается так, чтобы при определении энергии в исследуемой цепи учитывались все гармоники до μ включительно wτ < π/2μ. (4)
Следовательно, с ограниченной точностью вторыми слагаемыми в формулах (13) и (14) можно пренебречь:
При этом относительные погрешности δa и δp не превысят
Таким образом, определенные по формулам (1) и (2) значения энергии равны истинным с точностью, определяемой неравенствами (5), (6):
где Wа - истинное значение потребления активной энергии;
Wр - истинное значение потребления реактивной энергии.Since Sin x = - Sin (-x), Cos x = Cos (-x), then expressions (9) and (10) are reduced to the form:
Recent expressions can be converted to:
The actual electric connections is limited harmonic energy spectrum with a number μ ≠ ∞, the coefficients for nonlinear distortion active NIA K K nir reactive power is also limited by the requirements for power quality
The time interval τ between measurements of currents and voltages is adjusted so that when determining the energy in the circuit under study, all harmonics up to μ inclusive wτ <π / 2μ are taken into account. (4)
Therefore, with limited accuracy, the second terms in formulas (13) and (14) can be neglected:
In this case, the relative errors δ a and δ p will not exceed
Thus, the energy values determined by formulas (1) and (2) are equal to true with an accuracy determined by inequalities (5), (6):
where W a is the true value of active energy consumption;
W p - the true value of the consumption of reactive energy.
Таким образом, потребление энергии, определенное согласно заявляемому способу, соответствует истинной величине потребления энергии в цепи. Thus, the energy consumption determined according to the claimed method corresponds to the true value of energy consumption in the circuit.
Изменение последовательности выборки мгновенных значений тока и напряжения на обратную четное число раз позволяет исключить погрешность, обусловленную наличием непарного слагаемого в выражениях (1) и (2), что способствует повышению точности определения потребления энергии. Changing the sampling sequence of the instantaneous values of current and voltage by an even inverse number of times eliminates the error due to the presence of an unpaired term in expressions (1) and (2), which improves the accuracy of determining energy consumption.
В частных случаях, при наличии помех в измерительных каналах, для компенсации незначительных погрешностей, обусловленных смещением средних значений тока и напряжения, потребление активной энергии Wna может определяться по формуле:
Наличие в заявляемом устройстве для осуществления предложенного способа регистра четности выборок позволяет осуществлять изменение последовательности выборки мгновенных значений тока и напряжения на обратную. Выход регистра четности выборок подключен ко входу аналогового коммутирующего мультиплексора, задающего последовательность выборки. Регистр четности выборок имеет также прямую и обратную связь с процессором, подающим на его вход импульсные управляющие сигналы. В свою очередь, с выхода регистра четности выборок на вход процессора поступают данные о количестве четных и нечетных выборок.In special cases, in the presence of interference in the measuring channels, to compensate for minor errors due to a shift in the average values of current and voltage, the active energy consumption W na can be determined by the formula:
The presence in the inventive device for implementing the proposed method of register parity of samples allows you to change the sequence of samples of instantaneous values of current and voltage to the opposite. The output of the parity register of samples is connected to the input of an analog switching multiplexer that sets the sampling sequence. The parity register of samples also has a direct and feedback connection with a processor supplying pulse control signals to its input. In turn, from the output of the parity register of samples, the processor receives data on the number of even and odd samples.
Измеритель частоты снимает с выхода датчика напряжения сигнал напряжения, преобразует его и передает в центральный процессор, который определяет угловую частоту переменного тока, являющуюся исходной величиной для определения потребления энергии. The frequency meter takes the voltage signal from the output of the voltage sensor, converts it and transfers it to the central processor, which determines the angular frequency of the alternating current, which is the initial value for determining energy consumption.
Пример конкретного исполнения заявляемого устройства представлен на фиг. 3. An example of a specific embodiment of the inventive device is shown in FIG. 3.
Устройство содержит датчики тока 1 и напряжения 2. Их выходы подключены к входу аналогового коммутирующего мультиплексора 3, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 4, выход которого, в свою очередь, подключен к входу процессора 5. Процессор 5 имеет прямую и обратную связь с регистром четности выборок 6, включающим реверсивный счетчик 7, дешифраторы первого и второго переключающих адресов 8 и 9 соответственно и RS-триггер 10. Импульсивный вход реверсивного счетчика 7 соединен с выходом процессора 5, а выход, кодирующий адрес измерительного канала, с адресным входом мультиплексора 3 и со входами дешифраторов 8 и 9, выходы которых, в свою очередь, подключены к парафазным входам RS-триггера 10, соединенного своим выходом с управляющими входами счетчика 7 и процессора 5. The device contains current sensors 1 and
Вход измерителя частоты 11 подключен к выходу датчика напряжения 2, а выход - ко входу процессора 5. The input of the
Заявляемый способ осуществляется следующим образом. The inventive method is as follows.
Через заданные интервалы времени процессор 5 вырабатывает импульсный сигнал на своем выходе. Реверсивный счетчик 7 суммирует или вычитает эти сигналы в зависимости от уровня 1/⌀ сигнала на его управляющем входе. Счетчик 7 имеет 2n+2 устойчивых состояния, два из которых, соответствующие адресам "⌀" и "2n+1", не отображаются ни в один из адресов 1, 2, 3,., 2n измерительных каналов. Адреса "⌀" и "2n+1" распознаются соответственно дешифраторами 8 и 9. При распознавании дешифратором соответствующего адреса на его выходе появляется сигнал, изменяющий состояние и выход RS-триггера 10 на противоположные. При этом счетчик 7 изменяет направление счета импульсов на противоположное. At predetermined time intervals, the
Этим достигается периодическое изменение последовательности выборки мгновенных значений тока и напряжения на обратную. This achieves a periodic change in the sampling sequence of instantaneous values of current and voltage to the opposite.
Сигнал с выхода RS-триггера подается на вход процессора 5, где задается согласно уровню сигнала "1" или "⌀" знак "+" или "-" при вычислении реактивной энергии. The signal from the output of the RS-trigger is fed to the input of the
Датчики тока 1 и напряжения 2 через интервалы времени, задаваемые процессором 5, осуществляют выборку мгновенных значений тока и напряжения в исследуемой цепи. Аналоговый коммутирующий мультиплексор 3, получающий управляющие сигналы реверсивного счетчика 7, задает последовательность выборки и подает аналоговые сигналы на вход аналого-цифрового преобразователя 4, где они преобразуются в цифровые сигналы, пропорциональные выбранным значениям тока и напряжения. Sensors of current 1 and
Выходные сигналы аналого-цифрового преобразователя 4 и измерителя частоты 11 считываются, обрабатываются и заносятся во внутреннюю память процессором 5, который производит вычисление потребления энергии в соответствии с заявляемым способом. The output signals of the analog-to-
С помощью персонального компьютера была создана модель устройства, реализующего заявляемый способ со следующими параметрами:
схема исследуемой цепи - трехфазная четырехпроводная;
режим нагрузки - симметричный;
частота переменного тока в цепи, Гц - 50;
интервал времени между выборками тока и напряжения, τ , мкс - 30;
период изменения последовательности выборки, Δt, мс - 2,5.Using a personal computer, a device model was created that implements the inventive method with the following parameters:
circuit of the circuit under study - three-phase four-wire;
load mode - symmetrical;
frequency of alternating current in a circuit, Hz - 50;
time interval between current and voltage samples, τ, μs - 30;
the period of the sample sequence change, Δt, ms - 2.5.
Величины относительных погрешностей при сравнении результатов вычислений, полученных с использованием модели и рассчитанных аналитически в цепях синусоидальных и несинусоидальных токов и напряжений, представлены в таблице. The values of relative errors in comparing the results of calculations obtained using the model and calculated analytically in the chains of sinusoidal and non-sinusoidal currents and voltages are presented in the table.
Результаты цифрового моделирования заявляемого способа подтверждают, что с увеличением интервала усреднения погрешность определения энергии стремится к нулю. The results of digital modeling of the proposed method confirm that with an increase in the averaging interval, the error in determining energy tends to zero.
Источники информации:
1. Патент России N 2039358, G 01 R 21/06, 09.07.95.Sources of information:
1. Patent of Russia N 2039358, G 01 R 21/06, 09/09/95.
2. Акцептованная заявка Японии N 5075269, G 01 R 21/133, 20.10.93. 2. Accepted application of Japan N 5075269, G 01 R 21/133, 10.20.93.
Claims (5)
где Wа - потребление активной энергии;
Wр - потребление реактивной энергии;
K - масштабный коэффициент;
Δt - период изменения последовательности выборки;
α = 2n-1 - номера нечетных выборок тока и напряжения;
u(t) - мгновенные значения напряжения;
tα - моменты времени нечетных выборок тока и напряжения;
i(t) - мгновенные значения тока;
τ - интервал времени между выборками тока и напряжения;
β = 2n - номера четных выборок тока и напряжения;
tβ - моменты времени четных выборок тока и напряжения;
w - угловая частота переменного тока.1. A method for determining energy consumption in alternating current circuits, including alternately sampling at instant intervals the instantaneous values of current and voltage in the circuit under study, converting the samples into digital signals proportional to the selected values, storing the received digital signals, calculating the instantaneous power values, followed by averaging in a predetermined time interval, characterized in that the sampling sequence of instantaneous values of current and voltage is periodically reversed energy consumption is determined by the formulas
where W a - active energy consumption;
W p - reactive energy consumption;
K is the scale factor;
Δt is the period of changing the sequence of the sample;
α = 2n-1 - numbers of odd samples of current and voltage;
u (t) - instantaneous voltage values;
t α - time instants of odd samples of current and voltage;
i (t) - instantaneous current values;
τ is the time interval between samples of current and voltage;
β = 2n are the numbers of even samples of current and voltage;
t β are the time instants of even samples of current and voltage;
w is the angular frequency of the alternating current.
где μ - номер наивысшей гармоники в исследуемой цепи;
Kниа - относительная погрешность определения активной энергии;
δa доп - коэффициент нелинейных искажений активной мощности;
δa доп - допустимая относительная погрешность определения активной энергии;
δp - относительная погрешность определения реактивной энергии;
Kнир - коэффициент нелинейных искажений реактивной мощности;
δp доп - допустимая относительная погрешность определения реактивной энергии.3. The method according to claim 1, characterized in that the time interval between the current and voltage samples is adjusted taking into account the non-linear distortion coefficients and the highest harmonic number in the circuit under study so that the errors in determining the consumption of active and reactive energies do not exceed allowable in accordance with the inequalities
where μ is the number of the highest harmonic in the circuit under study;
K nia - the relative error in the determination of active energy;
δ a add - the coefficient of nonlinear distortion of the active power;
δ a add - permissible relative error in determining the active energy;
δ p is the relative error in the determination of reactive energy;
K nir is the coefficient of nonlinear distortion of reactive power;
δ p add - permissible relative error in the determination of reactive energy.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA98020969A UA28106C2 (en) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | method for determination of power consumption in ALTERNATING current circuits and appliance for its imPlementation |
UA98020969 | 1998-02-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2143701C1 true RU2143701C1 (en) | 1999-12-27 |
Family
ID=21689248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98111479/09A RU2143701C1 (en) | 1998-02-25 | 1998-06-10 | Process determining energy consumption in a c circuits and device for its implementation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2143701C1 (en) |
UA (1) | UA28106C2 (en) |
-
1998
- 1998-02-25 UA UA98020969A patent/UA28106C2/en unknown
- 1998-06-10 RU RU98111479/09A patent/RU2143701C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
UA28106C2 (en) | 2000-10-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Stenbakken | A Wideband Sampling Wattmeter1 | |
JPH0376687B2 (en) | ||
EP0627084B1 (en) | Method and apparatus for measuring voltage | |
RU2143701C1 (en) | Process determining energy consumption in a c circuits and device for its implementation | |
KR19990044983A (en) | Effective value converter which can measure the effective value quickly | |
JPH09243683A (en) | Method and device for measurement of resistivity, electric conductivity and/or permittivity | |
JP2000046882A (en) | Impedance-measuring apparatus and method for measuring impedance | |
RU2154834C2 (en) | Method of measurement of components of impedance and device for its implementation | |
JP2000271101A (en) | Body impedance measuring device | |
RU2096789C1 (en) | Device which measures characteristics of electric power supply line | |
EP0465476A4 (en) | A sampling circuit | |
JP2589817Y2 (en) | LCR tester | |
RU2071073C1 (en) | Device for measuring asymmetry of voltages | |
GB2093292A (en) | Apparatus and methods for analogue-to-digital conversion and for deriving in-phase and quadrature components of voltage and current in an impedance | |
JPH0651004A (en) | Measuring device for constant of circuit element | |
Burbelo | Universal quasi-balanced bridges for measuring the parameters of four-element two-terminal networks | |
SU1166010A1 (en) | Digital autocompensating phasemeter | |
RU2196998C2 (en) | Procedure measuring constant component of harmonic signal | |
RU2209440C2 (en) | Method measuring parameters of input impedance and device for its realization | |
RU2024879C1 (en) | Device for converting the alternating voltage into the constant one | |
Avallone et al. | A digital technique based on real-time error compensation for high accuracy power measurement on variable speed drives | |
SU1000933A1 (en) | Three-element two terminal network parameter converter | |
SU883789A1 (en) | Phasemeter with small signal reference time | |
JPS5988657A (en) | Method and device for determining quality index of electric energy in three-phase power supply net | |
JPS6157849A (en) | Method and device for corrosion of metal by digital fourier integration method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050611 |