УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СДВИГА В ТРЕХФАЗНОЙ ТРЕХПРОВОДНОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к электроизмерительной технике и может быть использована в автоматике и энергетике, например, для реализации измерителей реактивной мощности сдвига, применительно к задачам контроля показателей качества электроэнергии (ПКЭ) и учета реактивной энергии.
Задача полезной одели является создание устройства для определения реактивной мощности сдвига в синусоидальных и несинусоидальных режимов трехфазной трехпроводной цепи, когда нулевая точка недоступна.
Поставленная задача достигается тем, что устройство для измерения реактивной мощности сдвига трехфазной трехпроводной цепи переменного тока, в соответствии с формулой полезной модели, содержит первый блок вольтамперной характеристики (ВАХ) входы которого присоединены к входным шинам тока первой фазы и напряжения между первой и третьей фазой, второй блок ВАХ входы которого присоединены к входным шинам тока второй фазы и напряжения между второй и третьей фазой, а выходы подключены к сумматору.
В трехфазных трехпроводных цепях нулевая точка обычно недоступна. Этим и обусловлена сложность определения реактивной мощности сдвига в таких цепях по известным формулам. Поэтому трехфазная трехпроводная система рассматривается как двухфазная с нулевым проводом, роль которой играет третья фаза.
В [Маевский О.А. Энергетические показатели вентильных преобразователей. - М.: Энергия, 1978 г.] предлагается измерять реактивную мощность как площадь вольтамперной характеристики описанной мгновенными значениями тока и напряжения. Полученное при этом значение есть величина обусловленная взаимодействием одноименных гармоник тока и напряжения, т.е. фактически мощность сдвига
М
ВАХ
где k - масштабный коэффициент, F - площадь вольтамперной характеристики.
Площадь вольтамперной характеристики, можно определить, например по формуле [И.Н.Бронштейн, К.А.Семендяев, Справочник по математике, Москва, изд. Наука, 1948 г.]
i
i+1
i
i+1
где I, I, U, U - мгновенные значения тока и напряжения в точках i, i+1; N - количество точек дискретизации.
Полезная модель дает возможность измерять суммарную мощность сдвига в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока, при несинусоидальных режимах, в широком диапазоне токов и напряжений не зная гармонический состав входных сигналов.
На фиг.1 - представлена схема устройства для измерения мощности сдвига трехфазной трехпроводной цепи переменного тока.
На фиг.2 - представлена схема устройства для определения площади вольтамперной характеристики.
Устройство для измерения мощности сдвига трехфазной трехпроводной цепи переменного тока (фиг.1), включает в себя первый блок вольтамперной характеристики 1 входы которого подключены к входным шинами, а выход к входу сумматора 3, второй блок вольтамперной характеристики 2, входы которого подключены к входным шинами, а выход к входу сумматора 3.
Сумматор 3 может быть реализован на микросхема 140УД17. Блоки ВАХ могут быть реализованы с помощью устройства представленного на фиг.2, которое включает в себя первое устройство выборки-хранения 4 (УВХ 1), второе устройство выборки-хранения 5 (УВХ 2), третье устройство выборки-хранения 6 (УВХ 3), четвертое устройство выборки-хранения 7 (УВХ 4), инвертор 8, первый сумматор 9 (Сумматор 1), второй сумматор 10 (Сумматор 2), перемножитель 11 (Перемножитель), интегратор 12 и блок управления 13 (БУ).
Входные шины устройства, фиг.2, подключены ко входам первого 4 (УВХ 1) и второго 5 (УВХ 2) устройств выборки-хранения, выходы которых соединены со входами соответственно третьего 6 (УВХ 3) и четвертого 7 (УВХ 4) и со входами первого 9 (Сумматор 1) и второго 10 (Сумматор 2) сумматоров. Выход третьего устройства выборки-хранения 36 (УВХ 3) подключен ко входу инвертора 8, выход которого соединен с входом первого сумматора 9. Выход четвертого устройства выборки-хранения 7 (УВХ 4) подключен к входу второго сумматора 10. Выходы первого 9 и второго 10 сумматоров связаны со входами перемножителя 11, выход которого соединен со входом интегратора 12. Вход блока управления 13 подключен к одной из входных шин, а его выходы соединены с управляющими входами первого 4 (УВХ 1), второго 5 (УВХ 2), третьего 6 (УВХ 3), четвертого 7 (УВХ 4) устройств выборки-хранения.
Первое 4, второе 5, третье 6 и четвертое 7 устройства выборки-хранения могут быть реализованы на микросхемах 1100СК2. Инвертор 8, первый 9 и второй 11 сумматоры, интегратор 12 могут быть реализованы на операционных усилителях 140УД17А. В качестве перемножителя 11 может быть выбрана микросхема 525ПС3. Блок управления 13 может быть реализован на микроконтроллере АТ80С2051.
Устройство, изображенное на фиг.2, работает следующим образом. На вход первого устройства выборки и хранения 4 поступает сигнал пропорциональный входному напряжению, а на вход второго устройства выборки и хранения 5 сигнал пропорциональный входному току. В эти блоки записываются и хранятся текущие значение тока и напряжения, которые по следующему сигналу переписываются в блоки 6, 7 выборки и хранения и становятся предыдущими значениями. На выходе сумматора 9 получается сигнал равный разности текущего и предыдущего значений тока, а на выходе сумматора 10 сумма текущего и предыдущего значений напряжения. В блоке перемножителя 11 эти сигналы перемножаются и подаются на интегратор 12, на выходе которого получается сигнал пропорциональный площади вольтамперной характеристики.
Устройство, изображенное на фиг.1, работает следующим образом, измеренные сигналы токов и напряжений подаются на входные шины блоков вольтамперных характеристик 1 и 2, на выходе которых получаем сигналы пропорциональные площадям вольтамперных характеристик. Эти сигналы подаются на сумматор 3, на выходе которого получаем сигнал пропорциональный реактивной мощности сдвига трехфазной трехпроводной системы.
Полезная модель дает возможность измерять мощность сдвига в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока, при несинусоидальных режимах, в широком диапазоне токов и напряжений.