Статистический анализатор качества напряжения

 

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий группу счетчиков импульсов, счетчик электроэнергии, токовый вход и вход напряжения которого являются соответствующими входами анализатора, блок определения гистограммы отклонений напряжения, включающий в себя генератор импульсов и п каналов по числу уровней анализа, при этом каждый канал содержит пороговый элемент, элемент НЕ, элемент И и счетчик импульсов , вход которого соединен с выходом элемента И своего канала/ управляющие входы элементов И всех каналов объединены и подключены к выходу генератора импульсов, первый информационный вход элемента И i-го канала, кроме первого, (где , 2, ...,п) соединен с выходом элемента НЕ {i-l)-ro канала, второй информационный вход элемента И в каждом канале объединен с входом элемента НЕ своего канала и подключен к выходу порогового элемента своего канала, входы пороговых элементов всех каналов объединены, отличающийс я тем, что, с целью упрсяцения, в него введены группа из П элементов И и.преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом напряжения анализатора, а выход соединен с объединенными (Л входами пороговых элементов блока определения гистограммы отклонения напряжения, выход счетчика электроэнергии соединен с управляющими входами п элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков импульсов группы, а первый и второй информационные входы каждого -го элемента И груп пы соединены соответственно с выхоСАЭ дом элемента НЕ (ч-1)-го канала и выходом порогового элемента i -го ч канала блока определения гистогрг1м мы отклонения напряжений.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

119) (111

3Ш G 06 F 15/36 °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВЪб

=,,-:.;1(И0 fek 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3371509/18-24 (22) 15.12.81 (46) 15,02.84, Бюл. 9 6 (72) В.Ф.Ермаков и В.Н.Никифорова (71) Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 163422 кл. ч 06 Р 15/36, 1962.

2. Литвак В.В., Прокопчик В.В.

Способ измерения параметров качества напряжения. — Труды Томского политехнического ин-та, T. 202, 1973, с. 21-23 (прототип) ° (54) (57) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР

КАЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий гРУппу счетчиков импульсов, счетчик электроэнергии, токовый вход и вход напряжения которого являются соответствующими входами анализатора, блок определения гистограммы отклонений напряжения, включающий в себя генератор импульсов и и каналов по числу уровней анализа, при этом каждый канал содержит пороговый элемент, элемент НЕ, элемент И и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И своего канала", управляющие входы элементов И всех каналов объединены и подключены к выходу генератора импульсов, первый информационный вход элемента И

1--го канала, кроме первого, (где

i =1, 2, ..., п ) соединен с выходом элемента НЕ (1-1)-ro канала, второй информационный вход элемента И в каждом канале объединен с входом элемента НЕ своего канала и подключен к выходу порогового элемента своего канала, входы пороговых элементов всех каналов объединены, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введены группа из П элементов И и. преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом напряжения анализатора, а выход соединен с объединенными входами пороговых элементов блока определения гистограммы отклонения напряжения, выход счетчика электроэнергии соединен с управлякщими входами П элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков импульсов группы, а первый и второй информационные входы каждого i --го элемента И группы соединены соответственно с выходом элемента НЕ (-1) -го канала и выходом порогового элемента 1 -го канала блока определения гистограммы отклонения напряжений.

1073777

Изобретение относится к информационно-измерительной и вычислительной технике и может быть использоваНо в электроэнергетике для контроля ка ества электрической энергии, отпускаемой потребителям, а также для выполнения денежных расчетов за ее использование.

Известен статистический анализатор качества напряжения (CAKH), содержащий входное калиброванное устройство, измерительный орган, усилитель, элемент времени, вхему автоматики, счетчики импульсов (1J .

Недостатком CAKH являются узкие функциональные воэможности, которые 15 заключаются в следующем.

Потребитель имеет право расплачиваться с энергоснабжающей организапией за использованную электро энергию при ее низком качестве по

75-процентной стоимости от основного та1;.ифа.

Однако с помощью анализатора CAKH это гравило расчета не может быть реализовано, поскольку этим прибором 75 получается лишь гистограмма отклонений напряжения сети без учета потребляемой при различных отклонениях электроэнергии. Следовательно, в этом случае не может быть определено количество электроэнергии, потребленной-при допустимых по ГОСТ отклонениях напряжения, за которую нужно платить 100 стоимости по тарифу, а .также количество электроэнергии, потребленной при недопустимых по

1 ОСТ отклонениях напряжения, за коpóâ предприятие может платить 75%

«тоимооти от основного тарифа. Крои» того, этот недостаток не позволя.т в достаточно полной мере оценить влияние отклонений напряжения и» экономичность работы электропри«мников и связанных с ними произвоцственных механизмов, а также выбрать наиболее эффективный способ регулиро-45 вания отклонений напряжения.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является устройство для измерения параметров качества напряжения, содержащее из- 50 мерительные органы, элементы запрета, элементы запуска, временные устройства счетчики электрической

=-нергии (2j .

Недостатком такого устройства является сложность (как следствие, низкая надежность> недостаточно высокая точность, большие размеры и вес), обусловленная тем, что его блок определения гистограммы отклоне-60 ний напряжения содержит в каждом канале механические временные устройства, выполненные на синхронных двигателях, для подсчета числа оборотов которых использованы счетные 65 механизмы от электросчетчиков, и вы-1 полненные на электромеханических реле элементы запрета и элементы запуска, а группа счетчиков для учета расхода электроэнергии содержит в каждом канале электромеханические счетчики электроэнергии.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Указанная цель достигается тем, что в статистйческйй анализатор качества напряжения, содержащий группу счетчиков импульсов, счетчик элект. роэнергии, токовый вход и вход напряжения которого являются coo;"â: †:тств,.--эщими з хоцами анализа торов,. бт;-,к оп1,еделения гистограммы отклонений напряжения„ включающий в себя генератор импульсов и tl каналов по числу уровней анализа, при этом каждь1й канал содержит пороговый элемент, элемент НК, элемент И и счетчик импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И своего канала, управляющие входы элементов И всех каналов объединены и подклю-. ены к выходу генератора импульсов, первый информационный вход элемента И -ro канала, кроме первого, (где j =1, 2, й) соединен с выход м элемента НЕ (1-1) -го канала, второй информационный вход элемента И в каждом канале объединен с входом элемента НЕ своего канала и подключен к выходу порогового элемента своего канала, входы пороговых элементов всех каналов объединены, введены группа из н элементов И и преобразователь переменного напряжения в постоянное, вход которого является входом напряжения анализатора, а выход соединен с объединенными входами пороговых элементов блока определения гистограммы отклонения напряжения, выход счетчика электроэнергии соединен с управляющими входами (l элементов И группы, выходы которых соединены соответственно с входами счетчиков импульсов группы, а первый и второй информационные входы каждого

s-го элемента И группы соединены соответственно с выходом элемента HE (-1)-ro канала и выходом порогового элемента < --го канала блока определения гистограммы отклонений напряжения.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

В анализатор входят входы 1 и 2, к входу 1 устройства подключен токовый вход счетчика 3 электроэнергии со встроенным датчиком импульсов (например, САЗ-Иб87), вход напряжения счетчика 3 электроэнергии подключен к входу 2 устройства и соединен с входом преобразователя 4 переменного напряжения в постоянное, выход которого соединен с входом бло1073777.ка 5 определения гистограммы отклонений, напряжения, выход счетчика 3 электроэнергии соединен с входом группы б и счетчиков импульсов для учета расхода электроэнергии при раз-! личных отклонениях напряжения.

Блок 5 определения гистограммы отклонений напряжения содержит П каналов по числу уровней, tl пороговых элементов 7, элементы И 8, элементы НЕ 9, счетчики 10 импульсов для 10 определения гистограммы отклонений напряжения, причем в каждом 1 -м канале блока 5 второй вход элемента И 8 подключен к выходу » -го noporosoro элемента 7 а первый вход 15 элемента И 8 через элемент HE 9 подключен к выходу (» — 1)-ro порогового элемента 7, управляющие входы всех. элементов И 8 подключены к выходу генератора 11 импульсов, выходы эле- 20 ментов И 8 соединены соответственно с входами счетчиков 10 импульсов.

Второй вход элемента И 12 группы подключен к выходу i -ro порогового элемента 7 блока 5, а первый вход эле- 25 мента И 12 через элемент HE 9 -блока 5 подключен к выходу (» — 1)-ro no рогового элемента 7, третьи входы всех элементов И 12 группы подключены к выходу счетчика 3 электроэнергии. устройство выполнено л -канальным, опорные уровни пороговых элементов 7 различных каналов равномерно разбивают диапазон изменения отклонений напряжения сети 1 с шагом b V (где

ЬЧ одновременно равняется ширине разряда искомой гистограммы отклонений напряжения) . Частота выходных прямоугольных импульсов напряжения 40 счетчика 3 пропорциональна мощности, потребляемой из контролируемой электрической сети. Используемый в устройстве генератор 11 выполнен кварцевым, (1»» =10 Гц), его выходные импульсы 45 имеют высокую кважность (10 -10 ).

Счетчики 10 и 13 импульсов конструктивно не отличаются друг от друга, они имеют различное функциональное назначение: счетчики 10 предназначе- 50 ны для определения суммарного времени пребывания отклонений напряжения между соседними уровнями анализа, а счетчики 13 — для учета электроэнергии, потребляемой при различных отклонениях напряже нияя.

Перед началом измерений счетчики 10 и 13 импульсов устанавливаются в нулевое состояние. 60

В преобразователе 4 осуществляется выделение из кривой исследуемого напряжения сети 0 (4) низкочастотной составляющей отклонений напряжения

u (»)() () ()„, (1) где О (t) — действующее значение напряжения сети в текущий момент времени 1;

О»» — номинальное значение напряжения сети °

Выходное напряжение преобразователя 4 прикладывается к входам пороговых элементов 7 блока 5. Б процессе измерений некоторая часть пороговых элементов 7 находится в сработавшем состоянии. В таком состоянии находятся те пороговые элементы 7, для которых выполняется неравенство

О,с(/(1), (2) где ц - опорный уровень пороговоО» го элемента 7 » -ro канала устройства.

Выходное единичное напряжение сработавших пороговых элементов 7 (с 1-ro no i -й) прикладывается к вторым входам элементов И 8 и 12 с 1-ro по » -й канал блока 5. Одновременно к первым входам элементов H 8 и 12

» --го канала приложено единичное напряжение с выхода элемента HE 9 (» +1) -го канала. В результате в » -м канале устройства элементы И 8 и 12 начинают пропускать импульсы соответственно с выходов генератора 11 и счетчика 3 электроэнергии на входы счетчиков 10 и 13 импульсов. В »»,о же время в других каналах устройства информация не накапливается. При изменении напряжения сети информация начинает накапливаться в другом канале устройства, соответствующем уровню отклонений напряжения.

После зкончания измерений, которые продолжаются время Т, по содержимому счетчиков 10 импульсов строится гистрограмма отклонений напря-. жения 0, ординаты каждого » -ro разряда которой определяются формулой

»" 1»»»л м ) ®

, »»» „(» где m» — содержимое счетчика 10 импульсов » --го канала;

М - суммарное содержимое счетчиков 10 импульсов устройства (суммарная выборка отклонений напряжения); <- частота импульсов генератора 11.

По содержимому счетчиков 13 импульсов определяется количество отпущенной потребителю электроэнергии, соответствующее каждому разряду гистограммы отклонений напряжения а1 =С»Е,, (4) где C — цена выходного импульса счетчика 3 электроэнергии, кВт.ч/импульс; содержимое счетчика 13 импульсов » -го канала.

1073777 „ =44-и -с,фе, ° z е;), (т!

«=!

По суммарному содержимому счетчи ков )3 импульсов устройства может быть определено общее количество электроэнергий, отпущенной потребителк) за время измерений Т а.с,(. С, С 1„;

ФФ (Ь )

<=4 где (, - суммарное содержимое счетчиков 13 импульсов устройства, а также количество электроэнергии, израсходованной потребителем при догустимых по ГОСТ отклонениях ная пряжени 15

М

à -c„z å,, (6)

$ с1

rye j, k — номера граничных разрядов гистограммы отклонений напряжения в интервале 2() их допустимых по ГОСТ значений, и при недопустимых отклонениях напряжения

После окончания измерений и обработки результатов по приведенным формулам по гистограмме отклонений напряжения выполняется проверка соэтветствия отклонений напряжения в сети нормативам ГОСТ 13109-67 и осуществляется расчет стоимости израсходованной потребителем электроэнергии

Ctw Cf (%(+О, 75WHg) где С вЂ” стоимость 1 кВт ч электроэнергии.

Использование предлагаемого устройства позволяет выполнять контроль отклонений напряжения в сети, предприятия по ГОСТ, производить расчет за электроэнергию согласно существукщему положению, выбирать наиболее эффективный способ регулирования напряжения в системе электроснабжения предприятия.

Преимуществами предлагаемого устройства по сравнению с известными являются более простая схема, более высокая надежность, меньшие размеры, вес (6 кг вместо 14 кг у прототипа).

1073777

Составитель Э.Сечина

Редактор Л.Веселовская Техред С.Легеза Корректор H,Ýðäåéè

Заказ 331/48 Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4