PL212502B1 - Sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej, przeznaczony do stosowania w metrologii.

Z polskiego opisu patentowego nr 204 730, znany jest sposób cyfrowej metody pomiaru mocy biernej Budeanu prądu niesinusoidalnego, który polega na wyznaczeniu iloczynu skalarnego odpowiednio zmodyfikowanych przebiegów napięcia i prądu.

Sposób pomiaru mocy elektrycznej czynnej znany z polskiego opisu patentowego nr 165 537, polega na tym, że stosuje się w nim mnożnik analogowy, dla którego wcześniej wyznacza się powierzchnię błędu. Sygnały proporcjonalne do wartości chwilowych napięcia i prądu będących składowymi mierzonej mocy mnoży się analogowo i jednocześnie próbkuje, a spróbkowane sygnały przetwarza się na sygnał cyfrowy. Dla każdej pary próbek określa się wartość błędu mnożenia. Sygnał będący efektem mnożenia filtruje się, wzmacnia i również przetwarza na sygnał cyfrowy. W sposobie dokonuje się adaptacji i autokalibracji układu. W wyniku ostatecznym pomiaru mocy elektrycznej czynnej uwzględnia się adaptację, autokalibrację oraz błąd średni z par próbek.

Sposób próbkowania napięć i prądów przy pomiarze energii elektrycznej znany z polskiego opisu patentowego nr 163 864, polega na tym, że wartości prądów i napięć próbkuje się asynchronicznie do częstotliwości sieci w okresie próbkowania większym od okresu sieci. Kolejne wartości kąta elektrycznego, przy którym pobiera się próbki, sprowadzone do przedziału 0-π radianów rozmieszcza się w tym przedziale z równomiernością proporcjonalną do liczby próbkowanych wartości napięć i prądów.

Znany z japońskiego opisu patentowego nr JP63290973, elektroniczny miernik mocy biernej, charakteryzuje się tym, że wpływ częstotliwości bez obniżania poziomu sygnału, został wyeliminowany poprzez zastosowanie sprzężenia zwrotnego i uzyskanie sygnału proporcjonalnego do częstotliwości napięcia obciążenia i jego zmian.

Sposób pomiaru mocy na podstawie cyfrowego filtrowania znany z chińskiego opisu patentowego nr CN1375702, polega na tym, że analogowy sygnał napięcia i analogowy sygnał prądowy mierzonej sieci elektrycznej, przetwarza się w przetworniku analogowo-cyfrowym w celu uzyskania dyskretnego sygnału cyfrowego napięciowego i dyskretnego sygnału cyfrowego prądowego, po czym cyfrowym przesuwnikiem fazowym zmienia się przesuniecie fazowe cyfrowego sygnału napięciowego względem cyfrowego sygnału prądowego, a otrzymane sygnały mnoży się w celu uzyskania chwilowej wartości mocy.

Elektroniczny miernik mocy znany z japońskiego opisu patentowego nr JP2000329804, zawiera pierwszy przetwornik analogowo-cyfrowy do konwersji próbkowanego sieciowego napięcia i prądu do postaci cyfrowej oraz drugi przetwornik analogowo-cyfrowy do konwersji próbkowanego sieciowego napięcia i prądu do postaci cyfrowej, po czym cyfrowe sygnały czasowe porównuje się w układzie różnicowym, i mnoży, w wyniku czego otrzymuje się chwilowe wartości mocy biernej.

Znany jest sposób pomiaru mocy czynnej, w którym wartości sygnałów proporcjonalnych do napięcia i prądu będącymi składowymi mocy mnoży się przez siebie w sposób ciągły w mnożniku analogowym. Otrzymany sygnał wyjściowy z mnożnika analogowego poddaje się filtracji i otrzymuje się sygnał mocy czynnej. Znany jest również sposób pomiaru mocy czynnej, w którym sygnały proporcjonalne do napięcia i prądu poddaje się próbkowaniu, a próbki z kolei przetwarza się na wartości cyfrowe a następnie mnoży się je przez siebie i sumuje by uzyskać wartość mocy czynnej chwilowej a dalej sumując otrzymuje się moc czynną średnią. Ponadto pierwszy sposób z uwagi na małe dokładności został uzupełniony o tzw. powierzchnię błędu mnożnika a drugi sposób wymaga stosowania przetworników analogowo-cyfrowych o dużej dokładności przetwarzania i został zrealizowany w układzie scalonym AD 7755.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że sygnał w postaci iloczynu napięcia i prądu ui(t)ii(t) prostuje się w układzie prostownika jednopołówkowego, w wyniku czego otrzymuje się sygnał proporcjonalny do wartości chwilowej mocy biernej qi, który filtruje się i uśrednia w filtrze, przy czym uśredniona wartość sygnału jest wartością mocy biernej Q.

Istota sposobu według wynalazku, polega również na tym, że na wartościach cyfrowych iloczynów napięcia i prądu ui(t)ii(t) w układzie mikroprocesorowym, wykonuje się operacje arytmetyczne na zbiorze cyfrowym {ui, ii} według wzoru Qi = 0,5(ui * ii - |ui * ii|) i uzyskuje się wartości chwilowe mocy biernej (qi), które następnie sumuje się, a otrzymana suma jest wartością mierzonej mocy biernej (Q).

Sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej, według wynalazku, zamyka trójkąt mocy wyrażany wzorem S² = P² + Q² i obowiązuje dla dowolnych sygnałów, zwłaszcza zniekształconych i niestacjoPL 212 502 B1 narnych, jak również dla przebiegów sinusoidalnych, bez potrzeby uwzględniania w pomiarach mocy zniekształceń prądu czy napięcia.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania i na rysunku, który przedstawia uproszczony schemat blokowy układu do pomiaru mocy elektrycznej biernej.

P r z y k ł a d 1

Sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej polega na tym, że mierzy się chwilowe wartości napięcia ui i prądu ii proporcjonalne do mierzonych wartości napięcia i prądu. Zmierzone chwilowe wartości napięcia ui, i prądu ii, mnoży się analogowo w układzie mnożnika 1. Następnie sygnał w postaci iloczynu ui(t)ii(t) prostuje się w układzie prostownika jednopołówkowego 2 poprzez prostowanie jednopołówkowe ujemnej części iloczynu u(t)i(t), a w wyniku czego otrzymuje się sygnał proporcjonalny do wartości chwilowej mocy biernej qi, który filtruje się i uśrednia w filtrze 3 oraz mierzy się. Zmierzona uśredniona wartość sygnału jest wartością mocy biernej Q.

P r z y k ł a d 2

Sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej polega na tym, że mierzy się chwilowe wartości napięcia ui i prądu ii w postaci sygnałów niestacjonarnych, proporcjonalnych do mierzonych wartości napięcia i prądu, po czym zmierzone chwilowe wartości napięcia ui i prądu ii, w przetwornikach analogowo-cyfrowych przetwarza się na sygnały cyfrowe {ui, ii}, które w układzie mikroprocesorowym mnoży się cyfrowo. Następnie na wartościach cyfrowych iloczynów napięcia i prądu ui(t)ii(t) w układzie mikroprocesorowym, wykonuje się operacje arytmetyczne na zbiorze cyfrowym {ui, ii} według wzoru Qi = 0,5(ui * ii - |ui * ii|) i uzyskuje się wartoś ci chwilowe mocy biernej qi. Sumowane wartości chwilowych mocy biernej qi są mierzoną mocą bierną Q.

Claims (2)

1. Sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej, w którym mierzy się chwilowe wartości napięcia i prądu proporcjonalne do mierzonych wartości napięcia i prądu, po czym mnoży się zmierzone chwilowe wartości napięcia i prądu, znamienny tym, że sygnał w postaci iloczynu napięcia i prądu ui(t)ii(t) prostuje się w układzie prostownika jednopołówkowego (2) w wyniku czego otrzymuje się sygnał proporcjonalny do wartości chwilowej mocy biernej (qi), który filtruje się i uśrednia w filtrze (3), przy czym uśredniona wartość sygnału jest wartością mocy biernej Q.

2. Sposób pomiaru mocy elektrycznej biernej, w którym mierzy się chwilowe wartości napięcia i prądu proporcjonalne do mierzonych wartości napięcia i prądu, po czym w przetwornikach analogowo-cyfrowych przetwarza je na wartości cyfrowe i mnoży w układzie mikroprocesorowym, znamienny tym, że na wartościach cyfrowych iloczynów napięcia i prądu ui(t)ii(t) w układzie mikroprocesorowym, wykonuje się operacje arytmetyczne na zbiorze cyfrowym {ui, ii} według wzoru Qi = 0,5 (ui * ii - |ui * ii|) i uzyskuje się wartości chwilowe mocy biernej (qi), które następnie sumuje się, a otrzymana suma jest wartością mierzonej mocy bierną (Q).