SU1721529A1 - Method of metering electric power and device thereof - Google Patents
Method of metering electric power and device thereof Download PDFInfo
- Publication number
- SU1721529A1 SU1721529A1 SU904786971A SU4786971A SU1721529A1 SU 1721529 A1 SU1721529 A1 SU 1721529A1 SU 904786971 A SU904786971 A SU 904786971A SU 4786971 A SU4786971 A SU 4786971A SU 1721529 A1 SU1721529 A1 SU 1721529A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- voltage
- multiplication
- signals
- orthogonal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано при создании ваттметров и счетчиков электрической энергии в цел х синусоидального тока. Цель изобретени - повышение точности измерений и расширение верхнего предела по частоте. Она достигаетс тем, что в способе измерени , основанном на перемножении сигнала мгновенной мощности на каждый из двух ортогональных сигналов двойной частоты и интегрировании сигналов произведени , номируют амплитуду напр жени исследуемой цепи, возвод т в квадрат нормированное напр жение, выдел ют его переменную составл ющую, котора вл етс первым ортогональным сигналом и после ее фазового сдвига на 90Р получают второй ортогональный сигнал. Поставленна цель достигаетс также тем, что в устройство введены третий блок 6 перемножени , нормализатор 3 амплитуды напр жени , квадратор 7, разделительный конденсатор 8 и фазовращатель 9 на 90°. Сущность изобретени состоит в том, что в предлагаемом изобретении операции выполн ютс над аналоговыми сигналами, а опорные ортогональные сигналы формируютс из сигнала напр жени (или-тока), что обеспечивает синхронность их частоты с частотой исследуемых сигналов. Устройство, реализующее способ, также содержит входные блоки 1, 2, первый и второй интеграторы 10, 11, перемножигели 4, 5, блок 12 индикации. 2 с.п, ф-лы, 1 ил. 00 СThe invention relates to a measurement technique and can be used to create wattmeters and electric energy meters for sinusoidal current. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and the expansion of the upper limit in frequency. It is achieved by the fact that in the measurement method based on multiplying the instantaneous power signal to each of the two orthogonal double frequency signals and integrating the product signals, the voltage amplitude of the circuit under study is marked, the normalized voltage is squared, its variable component which is the first orthogonal signal and after its phase shift by 90 °, a second orthogonal signal is obtained. The goal is also achieved by introducing a third multiplication unit 6, a normalizer 3 voltage amplitudes, a quadrant 7, a coupling capacitor 8 and a phase shifter 9 at 90 °. The essence of the invention is that in the present invention, operations are performed on analog signals, and the reference orthogonal signals are formed from a voltage (or-current) signal, which ensures that their frequency is synchronous with the frequency of the signals being studied. A device that implements the method also contains input blocks 1, 2, the first and second integrators 10, 11, multipliers 4, 5, block 12 of the display. 2 sp, f-ly, 1 ill. 00 C
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при создании ваттметров и счетчиков электроэнергии в цепях синусоидального тока. 5The invention relates to the field of measuring equipment and can be used to create wattmeters and electricity meters in sinusoidal current circuits. 5
Известен способ измерения активной мощности, основанный на интегрировании мгновенной мощности как в аналоговой, так и в цифровой форме.A known method of measuring active power, based on the integration of instantaneous power in both analog and digital form.
Недостатками этого способа являются 10 невозможность непосредственного измерения реактивной мощности и низкая помехозащищенность при наличии помех.The disadvantages of this method are 10 inability to directly measure reactive power and low noise immunity in the presence of interference.
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения электрической 15 мощности, основанный на умножении дискретных значений мгновенной мощности в η точках периода на соответствующие значения ортогональных синусоидальных сигналов двойной частоты в этих же точках и на 20 алгебраическом суммировании (интегрировании) полученных произведений.Closest to the proposed one is a method of measuring electric power 15, based on the multiplication of discrete values of instantaneous power at η points of the period by the corresponding values of orthogonal sinusoidal signals of double frequency at the same points and on 20 algebraic summation (integration) of the obtained products.
Наиболее близким к предлагаемому является также устройство, содержащее преобразователь напряжение - время и 25 преобразователь ток - частота, два задатчика значений ортогональных функций, первое и второе множительные устройства, первый и второй интегрирующие счетчики, ключ и блок управления. 30Closest to the proposed is also a device containing a voltage-time converter and a 25 current-frequency converter, two setters of orthogonal function values, the first and second multiplying devices, the first and second integrating counters, a key and a control unit. thirty
Недостатками известных способа и устройства, является невысокая точность изме- . рений и ограниченный верхний предел по частоте. Невысокая точность обусловлена наличием двух составляющих методической 35 погрешности: погрешности дискретизации, вызываемой заменой интеграла в точном выражении для определения мощности суммой в выражении, используемом в прототипах и ваттметре, и погрешности, 40 обусловленной несинхронностью частот исследуемых и ортогональных сигналов. Верхний предел по частоте ограничен временем выполнения операции аналогоцифрового преобразования и числом отсче- 45 тов η мгновенных значений мощности за период входных сигналов.The disadvantages of the known method and device is the low accuracy of the change. rhenium and a limited upper frequency limit. The low accuracy is due to the presence of two components of the methodological error 35: the sampling error caused by replacing the integral in the exact expression to determine the power by the sum in the expression used in the prototypes and the wattmeter, and the error 40 due to the non-synchronism of the frequencies of the studied and orthogonal signals. The upper frequency limit is limited by the duration of the analog-to-digital conversion operation and the number of samples η of instantaneous power values for a period of input signals.
Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение частотного диапазона. . 50The purpose of the invention is improving the accuracy of measurements and expanding the frequency range. . fifty
На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ.The drawing shows a structural electrical diagram of a device that implements the proposed method.
Сущность предлагаемого способа измерения активной и реактивной мощности за- 55 ключается в следующем.The essence of the proposed method for measuring active and reactive power is 55 as follows.
Пусть напряжение и ток в исследуемой цепи в общем виде списываются выражениямиLet the voltage and current in the circuit under study be written off in general terms by the expressions
U (t) = Vm sin ω t + £$(t); (1)_____ i (t) = lm sin (ω t + φ)+ ξζ (t), (2) где Vm, Im - амплитуды напряжения и тока соответственно;U (t) = Vm sin ω t + £ $ (t); (1) _____ i (t) = l m sin (ω t + φ) + ξζ (t), (2) where V m , Im are the amplitudes of the voltage and current, respectively;
ω- круговая частота:ω- circular frequency:
ξ-фазовый сдвиг между током и напряжением;ξ-phase shift between current and voltage;
ξι W. & (t) ~ высокочастотные помехи в кривых напряжения и тока соответственно, некоррелированные друг с другом.ξι W. & (t) ~ high-frequency interference in the voltage and current curves, respectively, uncorrelated with each other.
Мгновенная мощность в исследуемой цепиInstantaneous power in the circuit under study
P(t) = U (t) l(t) = V I cos φ - VI cos (2 ω t + φ) + I (t) £1 (t) + + U(t)£2(t) + M)&(t). (3)P (t) = U (t) l (t) = VI cos φ - VI cos (2 ω t + φ) + I (t) £ 1 (t) + + U (t) £ 2 (t) + M ) & (t). (3)
Согласно предлагаемому способу определение активной и реактивной мощности производится по формулам р тAccording to the proposed method, the determination of active and reactive power is performed according to the formulas r t
Р = = J U (t) I (t) cos 2 ω t dt:(4) *О т P = JU (t) I (t) cos 2 ω t dt: (4) * О t
Q = ф / U (t) i (t) sin 2 wt dt(5) *о где cos 2 tot, sin 2 ωχ - опорные, ортогональные синусоидальные сигналы двойной частоты 2 со;Q = φ / U (t) i (t) sin 2 wt dt (5) * о where cos 2 tot, sin 2 ωχ are the reference, orthogonal sinusoidal signals of double frequency 2 ω;
Т - период напряжения и тока в исследуемой цепи.T is the period of voltage and current in the circuit under study.
Выражения (4) и (5) представим в свернутом видеExpressions (4) and (5) are presented in a collapsed form
Y = |J U(t)i(t)sln(2toT+/3)dt,(6) ’ о из которого при /?= + имеем соотношение (4) , т.е. IY| = Р, а при/3=0- соотношение (5) . т.е. Y = Q.Y = | J U (t) i (t) sln (2toT + / 3) dt, (6) ’о of which for? = + We have relation (4), i.e. IY | = P, and for f = 0 the relation (5). those. Y = Q.
Подтвердим справедливость выражений (4) и (5). Для этого подставим в формулу (6) соотношение (3) и проведем несложные преобразования, получимWe confirm the validity of expressions (4) and (5). For this, we substitute relation (3) into formula (6) and carry out simple transformations, we obtain
Y = -V I sin φ-φ). (7)Y = -V I sin φ-φ). (7)
Из этого выражения следует, что при /3 = = р = ν I cos φ; I а при /3=0 Yq = Q = V I sin у?, что подтверждает справедливость выражений (4) и (5), описывающих предлагаемый способ.From this expression it follows that for / 3 = = p = ν I cos φ; I and at / 3 = 0 Yq = Q = V I sin у ?, which confirms the validity of expressions (4) and (5) describing the proposed method.
Таким образом, с целью обеспечения· синхронизации частоты 2 ω опорных сигналов sin 2 tot, cos 2 tot с частотой ω сигналов в исследуемой цепи опорные сигналы sin 2 tot и cos 2 tot формируются из какоголибо исследуемого сигнала, например напряжения.Thus, in order to ensure · synchronization of the frequency 2 ω of the reference signals sin 2 tot, cos 2 tot with the frequency ω of the signals in the circuit under study, the reference signals sin 2 tot and cos 2 tot are formed from any signal under study, for example, voltage.
Устройство содержит входные блоки 1 и 2, нормализатор 3 амплитуды напряжения, блоки 4-6 перемножения, квадратор 7, разделительный конденсатор 8, фазовраща5 тель 9 на 90°, интеграторы 10 и 11 и блок 12 индикации.The device contains input units 1 and 2, voltage amplitude normalizer 3, multiplication units 4-6, quadrator 7, isolation capacitor 8, phase shifter 9 by 90 °, integrators 10 and 11, and indication unit 12.
Назначение функциональных блоков устройства однозначно определяется их названиями, все они являются стандартными для измерительной техники и могут быть выполнены по типовым, хорошо разработанным схемам, в том числе на элементах микросхемотехники.The purpose of the functional blocks of the device is uniquely determined by their names, all of them are standard for measuring equipment and can be performed according to standard, well-developed circuits, including on elements of microcircuitry.
Входные (или масштабные) блоки 1 и 2 своими входами подключены соответственно к входу напряжения и токовому входу устройства. Они предназначены для обеспечения высокого входного сопротивления устройства и выбора его предела измерения. Входной блок 2, кроме того, служит для преобразования тока 1(г) в пропорциональное падение напряжения Ui(t) на образцовом активном резисторе. Выход входного блока 1 соединен с точкой, объединяющей вход нормализатора 3 амплитуды напряжения и первый вход блока 4 перемножения, второй вход которого подключен к выходу входного блока 2, а его выход - к точке, объединяющей первые входы блоков 5 и 6 перемножения. Выход нормализатора 3 амплитуды напряжения соединен с входом квадратора 7, выход которого через разделительный конденсатор 8 подключен к точке, объединяющей второй вход блока 5 перемножения и вход фазовращателя 9 на 90°, соединенного по выходу с вторым входом блока 6 перемножения, Выходы блоков 5 и 6 перемножения подключены к входам соответственно интеграторов К) и 11, выходы которых соединены с входами блока 12 индикации. Блок 12 индикации может быть выполнен либо аналоговым на базе магнитоэлектрического измерительного механизма, либо цифровым на базе АЦП и цифрового отсчетного устройства.Input (or large-scale) blocks 1 and 2 are connected by their inputs to the voltage input and the current input of the device, respectively. They are designed to provide a high input impedance of the device and select its measurement limit. The input unit 2, in addition, serves to convert the current 1 (g) into a proportional voltage drop Ui (t) on the exemplary active resistor. The output of the input unit 1 is connected to a point that combines the input of the voltage amplitude normalizer 3 and the first input of the multiplication unit 4, the second input of which is connected to the output of the input unit 2, and its output to the point that combines the first inputs of the multiplication units 5 and 6. The output of the voltage amplitude normalizer 3 is connected to the input of the quadrator 7, the output of which through the isolation capacitor 8 is connected to a point combining the second input of the multiplication unit 5 and the input of the phase shifter 9 by 90 °, connected at the output to the second input of the multiplication unit 6, outputs of blocks 5 and 6 the multiplication is connected to the inputs of the integrators K) and 11, respectively, the outputs of which are connected to the inputs of the display unit 12. The display unit 12 can be either analog based on a magnetoelectric measuring mechanism, or digital based on an ADC and a digital reading device.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Напряжение U(t) через входной блок 1 подается на нормализатор 3 амплитуды напряжения и на первый вход блока 4 перемножения. Ток i(t) поступает на входной блок 2, где он преобразуется в пропорциональное падение напряжения, подаваемое на второй вход блока 4 перемножения, выходное напряжение которого поступает на первые входы блоков 5 и 6 перемножения.The voltage U (t) through the input unit 1 is supplied to the voltage amplitude normalizer 3 and to the first input of the multiplication unit 4. Current i (t) is supplied to input unit 2, where it is converted into a proportional voltage drop supplied to the second input of multiplication unit 4, the output voltage of which is supplied to the first inputs of multiplication units 5 and 6.
На выходе нормализатора 3 амплитуды образуется синусоидальное напряжение с нормированной амплитудой VmH. Это напряжение через квадратор 7 и разделительный конденсатор 8, которым выделяется переменная составляющая выходного напряжения квадратора?, подается на второй вход'блока 5 перемножения и на вход фа зовращателя 9. Напряжение с выхода фазовращателя 9, сдвинутое на 90° по отношению к его входному напряжению, поступает на второй вход блока 6 перемножения. Выходные напряжения блоков 5 и 6 перемножения подаются на интеграторы 10 и 11, на выходах которых образуются постоянные напряженияAt the output of the amplitude normalizer 3, a sinusoidal voltage with a normalized amplitude V mH is formed . This voltage is supplied through the quadrator 7 and the isolation capacitor 8, which isolates the alternating component of the output voltage of the quadrator? arrives at the second input of the block 6 multiplication. The output voltages of the multiplication blocks 5 and 6 are supplied to the integrators 10 and 11, at the outputs of which constant voltages are formed
Up = Kp*P; Uq=Kq-Q, где Кр - - — Кг Кг- Кз-Кг Кб VmH - коэффициент передачи устройства по активной мощности;Up = Kp * P; Uq = Kq-Q, where Kr - - - Kg Kg-Kz-Kg Kb Vm H is the transmission coefficient of the device by active power;
Ко = - | Кг К2' Кз · К« · К5 · К6 Vmn коэффициент передачи устройства по реактивной мощности;Co = - | Kg K 2 'Cz · K “· K 5 · K 6 Vmn device transmission coefficient of reactive power;
Κι, К2 - коэффициенты передачи входных блоков 1 и 2 соответственно;Κι, К 2 - transfer coefficients of input blocks 1 and 2, respectively;
Кз - коэффициент передачи блоков 4 - 6 перемножения;KZ - transmission coefficient of blocks 4 - 6 multiplication;
Kzj - коэффициент передачи квадратора 7;Kzj is the transmission coefficient of the quadrator 7;
Кб - коэффициент передачи фазовращателя 9;Kb - phase shifter 9;
Кб - коэффициент передачи интеграторов 10 и 11.Kb - transfer coefficient of integrators 10 and 11.
Таким образом, выходные напряжения Цр и L/q интеграторов 10 и 11 пропорциональны активной Р и реактивной Q мощности соответственно. Эти напряжения поступаеют на блок 12 индикации для отсчета результатов измерений.Thus, the output voltages Tsr and L / q of the integrators 10 and 11 are proportional to the active P and reactive Q power, respectively. These voltages are supplied to the display unit 12 for counting the measurement results.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904786971A SU1721529A1 (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Method of metering electric power and device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904786971A SU1721529A1 (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Method of metering electric power and device thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1721529A1 true SU1721529A1 (en) | 1992-03-23 |
Family
ID=21493891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904786971A SU1721529A1 (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Method of metering electric power and device thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1721529A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111030169A (en) * | 2019-12-06 | 2020-04-17 | 深圳市优优绿能电气有限公司 | Calculation method of power grid parameters under phase-locked condition and readable storage medium |
| RU214462U1 (en) * | 2022-07-22 | 2022-10-28 | Евгений Борисович Колесников | POWER FACTOR METER |
-
1990
- 1990-01-30 SU SU904786971A patent/SU1721529A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР Мг 239439, кл. G 01 R 21 /06, 1967. Авторское свидетельство СССР № 495614, кл. G 01 R 2-1 /06, 1973. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111030169A (en) * | 2019-12-06 | 2020-04-17 | 深圳市优优绿能电气有限公司 | Calculation method of power grid parameters under phase-locked condition and readable storage medium |
| CN111030169B (en) * | 2019-12-06 | 2021-01-01 | 深圳市优优绿能电气有限公司 | Calculation method of power grid parameters under phase-locked condition and readable storage medium |
| RU214462U1 (en) * | 2022-07-22 | 2022-10-28 | Евгений Борисович Колесников | POWER FACTOR METER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101063695B (en) | Reactive power calculating circuit and method | |
| US7030627B1 (en) | Wideband complex radio frequency impedance measurement | |
| SU1721529A1 (en) | Method of metering electric power and device thereof | |
| US6064212A (en) | Method for determining the transmission characteristics of an electric line | |
| US4174499A (en) | Method and apparatus for the measurement of alternating-current power in transient and subtransient processes | |
| Saranovac | Digital realization of frequency insensitive phase shifter for reactive var-hour meters | |
| Melnyk et al. | IMPROVEMENT GENERATING OF THE TEST SIGNALS FOR DETERMINATION OF THE IMPEDANCE PARAMETERS IN WIDE FREQUENCY RANGE. | |
| US4181949A (en) | Method of and apparatus for phase-sensitive detection | |
| RU2225012C2 (en) | Phase-meter | |
| SU1626194A1 (en) | Device for measuring complex reflection coefficient of microwave two-terminal network | |
| SU682843A1 (en) | Device for measuring phase shift of harmonic signals | |
| SU1422177A2 (en) | Method of checking two-phase generator | |
| SU374612A1 (en) | POSSIBLE DEVICE | |
| SU777599A1 (en) | Device for measuring parameters of dynamic object | |
| EP0465476A4 (en) | A sampling circuit | |
| SU1109655A1 (en) | Method of determination of three-phase network electric power quality parameters | |
| SU761931A1 (en) | Non-linear distortion coefficient meter | |
| SU387296A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LOSSES | |
| SU972476A1 (en) | Linear four-terminal network frequency characteristic analyzer | |
| SU1686600A1 (en) | Device for symmetrization current in three-phase networks | |
| Raupach et al. | A fast response instrument for measurement of power system phase angles | |
| SU530274A1 (en) | Differential switching meter for periodic comparison of harmonic signal parameters | |
| SU779890A1 (en) | Device for separate measuring of complex value parameters | |
| Radonjić et al. | Stochastic Digital Measurement Method and Its Application in Signal Processing | |
| SU474748A1 (en) | Polar Coordinate AC Compensator |