Спосіб підвищення точності обліку і контролю електроенергії вимірювальним комплексом

Спосіб підвищення точності обліку та контролю електроенергії вимірювальним комплексом, що включає вимірювання фактичних відносних похибок в діапазоні нормованих величин кожного з вимірювальних трансформаторів та встановлення їх залежностей від навантаження первинних та вторинних кіл, з урахуванням яких корегують величини навантаженням вторинних кіл або за допомогою виткової корекції вимірювальних трансформаторів, з можливістю отримання рівних за величинами та протилежних по знаку похибок за умови виконання зазначених дій на місці встановлення та експлуатації вимірювального комплексу, який відрізняється тим, що завершальний етап корекції проводять навантаженням вторинних кіл трансформатора напруги у відповідності з умовою U2H(1 U2X ) 2 Z2 X , S2X 3 91804 4 свідоцтву та протоколу про державну метрологічну - кут нахилу лінійного відрізку нормованої залеатестацію. жності I2 (KI1) до осі KI1 ; 0,2 та 1,2 - крайні точки прямолінійної частини нормованої залежності I2 (KI1) по осі KI1 відповідно Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до вимірювальних трансформаторів струму (ТС) і напруги (ТН), а також належить до електровимірювальної техніки. Відомий спосіб підвищення точності обліку і контролю електроенергії вимірювальним комплексом за рахунок корекції похибок трансформаторів струму і трансформаторів напруги, які входять до складу вимірювального комплексу електроенергії [Косолапов A.M. Метод улучшения метрологических характеристик средств измерений с гальванической развязкой // Измерительная техника. - 1990 - №4 - С.43 - 45; Деклараційний патент UA 63600, МПК G01R21/06. Спосіб корекції похибки вимірювального комплексу електроенергії і пристрій для його здійснення. Бюл. № 1 від 15.01.2004.-2004]. Їх недоліками є незабезпечення високої точності вимірювального комплексу в цілому за рахунок обліку похибок трансформатора струму і трансформатора напруги незалежно один від одного, тобто корекція похибок ТС і ТН ведеться незалежно один від одного. Найбільш близьким технічним рішенням є спосіб підвищення точності обліку і контролю електроенергії вимірювальним комплексом, який включає вимірювання фактичних відносних похибок у діапазоні нормованих величин кожного з вимірювальних трансформаторів та встановлення їх залежностей від навантаження первинних та вторинних кіл, з врахуванням яких корегують величини навантаженням вторинних кіл або за допомогою виткової корекції вимірювальних трансформаторів, з можливістю отримання рівних за величинами та протилежних по знаку похибок за умови виконання зазначених дій на місці встановлення та експлуатації вимірювального комплексу [Патент UA №88126, МПК H01F40/00, 40/02, 40/04, 40/06; заявл. № u20090341 2 від 09.04.2009; Опубл. 10.09.2009, Бюл. №17, 2009 7 с]. До недоліків такого способу підвищення точності обліку і контролю електроенергії вимірювальним комплексом відноситься те, що його точність залежить від значення струму у первинному колі електропостачання. Так як похибка вимірювання ТС на нормованій ділянці первинного струму (0,2:1,2) від номінального практично не змінюється, то похибка вимірювання ТН на такій ділянці змінювання первинного струму значно змінюється. Задачею винаходу є створення способу підвищення точності обліку та контролю електроенергії вимірювальним комплексом, за яким, по встановленим у результаті метрологічних вимірювань залежностям похибок ТС від величини струму в лінії електропостачання та похибок ТН від величини навантаження його вторинних кіл, в якому за рахунок корекції опором вторинних кіл ТН забезпечується зменшення їх сумарної алгебраїчної погрішності вимірювання до рівня близького нулю. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак винаходу і технічного результату, який досягається, полягає в наступному. Залежність погрішності ТН від потужності навантаження носить лінійний характер і при номінальній потужності навантаження погрішність напруги U знаходиться в негативній області. При зменшенні потужності до чверті номінальної потужності U стає позитивною та прагне до верхньої межі похибки що припускається, за стандартом на ТН. При такій потужності навантаження погрішність ТС I може перевищувати мінус 10%. Враховуючи, що I і U мають протилежні знаки, то проводячи спільно виткову корекцію вторинних кіл ТС і ТН по місцю установки та експлуатації вимірювального комплексу обліку та контролю електроенергії можна досягти рівності погрішностей ТС і ТН, тобто U I 0 . У цьому випадку систематична погрішність всього комплексу к визнатільки лічильника чатиметься погрішністю електроенергії. За рахунок цього підвищується точність обліку спожитої електроенергії. Оскільки втрати електроенергії в мережах електрозабезпечуючих організацій в даний час є однією зі складових тарифу на електроенергію, то зростає інтерес до повноцінного обліку всіх їх складових, зокрема, і щодо малих. Суть винаходу пояснюється залежністю систематичних погрішностей ТН U2 від навантаження вторинних кіл ТН S U2 , тобто U2 (K S2 ) S2 ( S 2H - номінаS2H льна потужність вторинних кіл ТН у ВА, S 2 поточна потужність). Пряма 1 обмежена точками K S2 K S2 min 0,25 і K S2 1,0 . Пряма 2 - це пряма 1, яка перенесена паралельно самій собі угору на U2 (1,0). На фіг. 2 показана залежність пряма 1 на фіг.1, де KS2 систематичних похибок TC I2 , від величини I1 струму в лінії електропостачання K I1 (K I1 , I1H де I1H - номінальний струм первинного кола ТС, а I1 - його поточне значення). Залежність 3 (Фіг.2) 5 91804 6 побудована по точкам метрологічних вимірювимірювання вторинного кола TC 12 x - (прямі 4 і вань: K I1 0,01 ; K I1 0,05 ; K I1 0,2 ; KI1 1,0 ; 5 на фіг. 2). I2 0 . Щоб сумарна похибка виміK I1 1,2 . Ділянка залежності між нормованими рювання струму і напруги дорівнювалася нуля необхідно вибрати похибку вимірювання напруги, точками K I1 0,2 і K I1 1,2 - практично пряма яка дорівнює U2 X лінія. Залежності 1 (фіг. 1) і 3 (фіг. 2) для ТН ТС I2 X . По отриманій похивідповідно побудовані по точках метрологічних бці вимірювання напруги графічно отримуємо вимірювань (по точках у свідоцтвах та відповідзначення K S2 X за допомогою прямих 6 і 7 (див. них протоколах про державну метрологічну атесфіг.1). Отримане навантаження вторинного кола тацію ТС і ТН), які виконані на місці їх встановTH K S2 X дає можливість визначити параметри лення та експлуатації ТУІЦІ комерційного обліку і вторинного кола ТН, які дозволяють звести сумаконтролю електроенергії після виткової корекції рну похибку вимірювання струму і напруги до TС і ТН. Спосіб реалізують таким чином. По значенню нуля для конкретного значення струму I1p в лінії реального струму у первинному колі ТС, наприелектропостачання. клад, K I1p 0,8 отримують графічно похибки Z 2X U 2H (1 U2 X ) 2 , S 2X R 2X Z 2X cos 2 , X 2X де: Z2X, R 2 X, X2 X, і L 2 X - відповідно повний, активний, індуктивний опію та індуктивність вторинного кола ТН; 2 f 314 рад/с (для f=50 Гц.) - кутова частота; cos 2 0,8 - значення вторинного кола ТН, яке нормується; U 2H - номінальна напруга вторинної обмотки ТН. Однак графічний метод незручний у використанні й дає значні похибки. Тому, враховуючи, що в нормованих діапазонах і 0,2 K I1 1,2 12 (K I1 ) і мають лінійний характер, то корекцію U2 (K S2 ) параметрів вторинних кіл ТН можна отримати 0,25 K S2 1,0 залежності відповідно (1) X 2X Z2 R 2 , L 2X , (2) 2X 2X аналітично Із прямокутного трикутника на фіг.2 маємо , I2 (0,2) I2 (1 2) 1 2 0,2 , tq I2 (0,2) , I2 (1 2) ; де , I2 (0,2) I2 (12) - різниця похибок ТС по модулю в нормованих точках K I1 0,2 K I1 1,2 , заданих згідно свідоцтва та протоколу про державну метрологічну атестацію. Похибка вимірювання струму вторинного кола ТС при K I1p буде визначатися (фіг. 2): I2X (K I1p ) I2 (0,2) K I1p tq . Вибираємо U2 X I2 X Із прямокутного трикутника EDN (фіг. 1) знаходимо: ( U2 (0,25) ED ( U2 (0,25) U2 X ) K U2 X ) . 0,25 S2 X tq tq tq З прямокутного трикутника ВАС (фіг.1) маємо: , , AB U2 (0,25) U2 (10) U2 (0,25) U2 (10) tq AC 10 0,25 , 0,75 В подальшому по формулам (1) і (2) визначаЦе дає можливість отримати рівні по значенємо параметри навантаження вторинних кіл ТН ню та різні за знаком похибки вимірювання ТС I для отримання похибки вимірювання напруги і ТН U , тобто U I 0 або U I. для струму первинного кола U2 X I2 X Це дозволить зменшити похибку вимірювання обсягу електроенергії практично до похибки, ТС K I1p . що залежить тільки від лічильника електроенергії. DN (K S2 X 0,25) 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 91804 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601