измеритель параметров режима электрической сети
Классы МПК: | G01R21/06 путем измерения тока и напряжения G01R22/00 Устройства для измерения интеграла электрической мощности или тока по времени, например счетчики электроэнергии |
Автор(ы): | Акимкин А.Ф., Бляблин А.М., Посошенко Л.З., Тамазов А.И. |
Патентообладатель(и): | Корпорация "Единый электроэнергетический комплекс", Российское акционерное общество энергетики и электрификации "ЕЭС России", Специальное конструкторское бюро Института радиотехники и электроники РАН, Акционерное общество "Энергетический институт им.Г.М.Кржижановского" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-12-26 публикация патента:
20.11.1997 |
Использование: в электроизмерительной технике, например, при построении счетчиков энергии электросети. Сущность: измеритель содержит первый и второй блоки выборки с входами для подключения к измерительным преобразователям соответственно фазного тока и фазного напряжения электросети, блок аналого-цифрового преобразования, блок обработки и линию связи выхода аналого-цифрового преобразования с входом блока обработки. Выход датчика входного тока первого блока выборки и выход датчика входного напряжения второго блока выборки подключены к первому и второму входам блока аналого -цифрового преобразования соответственно. Введение в первый блок выборки датчика входного напряжения, во второй блок выборки - датчика входного тока и снабжение блока аналого-цифрового преобразования третьим и четвертым входами, к которым подключены выходы датчика входного напряжения первого блока выборки и датчика входного тока второго блока выборки соответственно, а также выполнение блока обработки с возможностью вычисления погрешностей измерительных преобразователей и их учета при определении уточненных значений параметров электросети позволяет осуществить коррекцию выходных параметров измерителя в зависимости от реальной погрешности, вносимой находящимися в эксплуатации трансформаторами тока и напряжения, и таким образом повысить точность измерительной системы в целом. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Измеритель параметров режима электрической сети, содержащий по крайней мере первый и второй блоки выборки с датчиками выходного тока и входного напряжения соответственно, блок аналого-цифрового преобразования, блок обработки и линию связи выхода блока аналого-цифрового преобразования с входом блока обработки, группа выходов которого образует информационные выходы измерителя, причем вход данных первого блока выборки предназначен для подключения к измерительному преобразователю фазного тока электросети, вход данных второго блока выборки предназначен для подключения к измерительному преобразователю фазного напряжения электросети, выход датчика входного тока первого блока выборки и выход датчика входного напряжения второго блока выборки подключены к первому и второму входам блока аналого-цифрового преобразования соответственно, отличающийся тем, что в первый блок выборки введен датчик входного напряжения, во второй блок выборки введен датчик входного тока, а блок аналого-цифрового преобразования снабжен третьим и четвертым входами, к которым подключены выходы датчика входного напряжения первого блока выборки и датчика входного тока второго блока выборки соответственно, при этом блок обработки выполнен с возможностью вычисления погрешностей измерительных преобразователей фазного тока и фазного напряжения и учета этих погрешностей для определения уточненных значений параметров режима электросети, поступающих на группу информационных выходов измерителя. 2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что блок обработки снабжен дополнительным входом, предназначенным для подключения к датчику температуры окружающей среды.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, например, при построении счетчиков энергии электросети. Лучшие электромеханические счетчики энергии сети имеют точность измерения, ограниченную классом 0,5. Разработка электронных аналоговых, а затем цифровых счетчиков электроэнергии открыла новые возможности в повышении точности измерения примерно на порядок. Совершенствование электронных счетчиков электроэнергии сети, продолжающееся до сих пор, идет в направлении осуществления компенсации аппаратных погрешностей или погрешностей, возникающих в особых режимах работы электросети. Известно, например, электронное устройство для измерения электрической энергии [1] в котором для повышения точности измерения взятие выборок напряжений и токов во всех фазах жестко синхронизировано с периодом напряжения первой фазы. Известен цифровой измеритель электрической энергии [2] в котором осуществлена компенсация нелинейных составляющих погрешностей, возникающих при измерении энергии электросети с резкопеременными нагрузками. Известен взятый в качестве прототипа электронный измеритель мощности и энергии [3] в котором для повышения точности обеспечено преобразование двухполярных входных сигналов в униполярные. Устройство прототип [3] содержит два блока выборки, блок преобразования сигналов, линию связи, блок управления и обработки. Общим недостатком известных решений, включая прототип [3] является их неспособность учесть реальную погрешность, вносимую измерительными преобразователями (трансформаторами) тока и напряжения электросети (ТТ и ТН), с вторичных цепей которых снимаются входные для электронного измерителя сигналы. Указанная погрешность, как показали исследования находящихся в эксплуатации ТТ и ТН, может существенно отличаться от записанной в паспорте, и зависит от электрического режима работы ТТ и ТН, а также от температуры окружающей среды. Реальные отклонения погрешности находящихся в эксплуатации ТТ и ТН от записанной в паспорте настолько значимы, что их неучет сводит на нет преимущества по точности электронной измерительной системы перед электромеханической. Задача изобретения состоит в создании измерителя, учитывающего изменения погрешности трансформаторов тока и напряжения в процессе их эксплуатации и, таким образом, способного реально обеспечить повышенную точность измерения параметров режима электросети. Предметом изобретения является измеритель параметров режима электрической сети, содержащий по крайней мере два блока выборки, блок аналого-цифрового преобразования, блок обработки и линию связи выхода блока аналого-цифрового преобразования с входом блока обработки, группа выходов которого образуют информационные выходы измерителя, причем вход данных первого блока выборки предназначен для подключения к измерительному преобразователю фазного тока электросети, вход данных второго блока выборки предназначен для подключения к измерительному преобразователю фазного напряжения электросети, выход датчика входного тока первого блока выборки и выход датчика входного напряжения второго блока выборки подключены к первому и второму входам блока аналого -цифрового преобразования соответственно, отличающихся согласно изобретения, тем что в первый блок выборки введен датчик входного тока, а блок аналого-цифрового преобразования снабжен третьим и четвертым входами, к которым подключены выходы датчика входного напряжения первого блока выборки и датчика входного тока второго блока выборки соответственно, блок обработки выполнен с возможностью вычисления погрешностей измерительных преобразователей и учета их при определении параметров режима электросети. Устройство, характеризующееся указанной совокупностью признаков, учитывает изменения погрешности находящихся в эксплуатации измерительных преобразователей тока и напряжения в зависимости от электрического режима сети и, таким образом, позволяет реально обеспечить точность измерения, соответствующую классу 0,1. Изобретение имеет развитие, заключающееся в том, что блок обработки снабжен дополнительным входом, предназначенным для подключения к датчику температуры окружающей среды. Это позволяет учесть температурные изменения погрешности измерительных преобразователей и дополнительно повысить точность измерения. Сущность изобретения поясняется чертежамиНа фиг. 1 приведена блок-схема измерителя с раскрытием выполнения блоков выборки применительно к одной фазе электросети; на фиг. 2 схема внутреннего выполнения блока преобразования; на фиг. 3 функциональная схема, соответствующая алгоритму работы блока обработки. Устройство фиг. 1 содержит первый и второй блоки 1 и 2 выборки, блок 3 аналого-цифрового преобразования сигналов, линию 4 связи выхода блока 3 с входом блока 5 обработки, группа выходов 6 которого образует информационные выходы измерителя. Блок 1 имеет вход 7 данных и выходы 8,9, а блок 2 вход 10 данных и выхода 11, 12. Выход 8 является выходом датчика 13 входного тока блока 1 и подключен к первому входу 14 блока 3, а выход 11 является выходом датчика 15 входного напряжения блока 2 и подключен к второму входу 16 блока 3. В блок введен датчик 17 входного напряжения, а в блок 2 введен датчик 18 входного тока. При этом блок 3 снабжен третьим входом 19, к которому подключен выход 9, являющийся выходом датчика 17, и четвертым входом 20, к которому подключен выход 12, являющийся выходом датчика 18. Входы 7 и 10 блоков 1 и 2 предназначены для подключения к измерительным преобразователям 21 и 22 соответственно фазного тока и фазного напряжения электросети. Блок 5 обработки может быть снабжен входом 23, предназначенным для подключения к датчику 24 температуры окружающей среды. Измерительные преобразователи 21 и 22 (трансформаторы фазного тока и фазного напряжения соответственно), а также датчик 24 (см. пунктир на фиг. 1) не входят в состав заявленного объекта и приведены на фиг. 1 для пояснения работы устройства. Блок 3 применительно к одной фазе электросети может быть выполнен в виде (фиг. 2) аналого-цифровых преобразователей 25, 26, 27, 28 на входах и многоканального коммутатора 29 на выходе. В качестве линии 4 может быть использована проводная или волоконно-оптическая линия связи с выходом преобразователем последовательного кода в параллельный. Блок 5 может быть выполнен на базе микроЭВМ, производящей вычисления в соответствии с функциональной схемой фиг.3. Измеритель работает следующим образом. На входы 7 и 10 поступают мгновенные значения сигналов с вторичных цепей трансформатора 21 тока и трансформатора 22 напряжения фазы электросети. С выходом 8 и 9 блока 1 снимаются мгновенные значения тока и напряжения трансформатора 21 фазного тока, а с выходов 11 и 12 блока 2 мгновенные значения напряжения и тока трансформатора 22 фазного напряжения. Указанные сигналы преобразуются в блоке 3 в последовательный цифровой код и, пройдя линию 4 связи, поступают на обработку в блок 5. Блок 5, согласно функциональной схеме фиг. 3, по мгновенным значениям тока iI и напряжения uI вторичной цепи трансформатора 21 тока, а также тока iU и напряжения uU вторичной цепи трансформатора 22 напряжения производит вычисление среднеквадратичных значений II, DI, IU, UU за период Т переменного тока сети. Кроме того, блок 5 определяет угол
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096121/981.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096121/981.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096121/981.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096121/981.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096080/916.gif)
![измеритель параметров режима электрической сети, патент № 2096789](/images/patents/376/2096121/981.gif)
Класс G01R21/06 путем измерения тока и напряжения
Класс G01R22/00 Устройства для измерения интеграла электрической мощности или тока по времени, например счетчики электроэнергии