FEATURES OF APPLYING THE INTEGRATION-DIFFERENTIATION METHOD FOR MEASURING REACTIVE POWER
Authors: Серов А.Н. , Иваненко К.А. , Шатохин А.А. , Серов Н.А. , Цветков П.М. 
Published: December 2023

Реактивная мощность основной спектральной компоненты является одним из наиболее важных параметров современных электрических сетей. Для измерения реактивной мощности существует большое число цифровых методов измерения, различающихся сложностью реализации и конечной погрешностью измерения данного параметра. В работе рассмотрен метод интегрирования-дифференцирования, которых характеризуется наименьшей погрешностью измерения реактивной мощности в окрестностях номинальной частоты. Выполнен сравнительный анализ существующих интеграторов и дифференциаторов, используемых для решения рассматриваемых вопросов. Выбран оптимальный интегратор (первого порядка) и дифференциатор (по трём отсчётам) для решения поставленной задачи с точки зрения простоты реализации и конечной точности измерения. Выполнен анализ методической погрешности измерения рассматриваемого метода. Получены аналитические выражения, позволяющие оценить методическую составляющую погрешности измерения. Получены аналитические выражения, позволяющие оценить методическую составляющую погрешности измерения для случая синусоидального и полигармонического входных сигналов. Выполнена оценка влияния характеристик применяемого интегратора и дифференциатор на конечных погрешность измерения. С помощью программного пакета Simulink построена модель имитационного моделирования рассматриваемого метода. Результаты моделирования позволил проверить на достоверность полученные аналитические соотношения. Для снижения методической погрешности предложен цифровой полосовой фильтр, применение которого позволяет снизить неравномерность АЧХ блока интегрирования -дифференцирования. Разработана методика определения параметров рассматриваемого блока полосового фильтра для обеспечения требуемой конечной погрешности измерения.

The reactive power of the main spectral component is one of the most important parameters of modern electrical networks. To measure reactive power, there are a large number of digital measurement methods that differ in the complexity of implementation and the final measurement error of this parameter. The paper considers the integration-differential method, which is characterized by the smallest error in measuring reactive power in the vicinity of the nominal frequency. A comparative analysis of existing integrators and differentiators used to solve the issues under consideration is carried out. An optimal integrator (of the first order) and a differentiator (by three counts) were chosen to solve the problem in terms of ease of implementation and final measurement accuracy. An analysis of the methodological measurement error of the method under consideration is carried out. With the help of the Simulink software package, a simulation model of the method under consideration was built. The results of the simulation made it possible to check the obtained analytical ratios for reliability. To reduce the methodological error, a digital band-pass filter is proposed, the use of which makes it possible to reduce the uneven frequency response of the integration-differentiation block. A technique has been developed for determining the parameters of the bandpass filter unit under consideration to ensure the required final measurement error.