Счетчик электроэнергии

 

1. СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, содержащий преобразователи напряжения и тока, .два сумматора, два компаратора , а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов , генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, . выход которого подключен к первым входам обоих компараторов, стробирую-. щие входы которых соединены с вьрсодом генератора тактовых импульсов, а вторые входы - с выходами соответствующих сумматоров, первые входы которых подключены к выходу пр.еобразователя напряжения, а вторые входы - к выходу -преобразователя тока, причем входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с входными шинами напряжения и тока, о тл и ч щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАНЯЦЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам соот- . ветствующих компараторов, а выход - (О к тактовому, входу накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора , а информационный вход - с выходом генератора случайных ЧИСЕЛ. Is9 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1128178

s(sg G 0l R 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3617201/24-21 (22) 08.07.83 (46) 07. 12.84. Бюл. N 45 (72) А.Х(. Виксна, Ю.П. Прокофьевс, M,À. Элстс, П.С. Бриедис и Г.Э.Пуце (7,1) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с .опытным производством Института механики полимеров АН Латвийской ССР (53) 621.317.38(088.8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 866491, кл. G 01 R 21/00, 1979.

2.. Авторское свидетельство СССР

Ф 974289, кл. G 01 R 21/00, 1980 (54)(57) 1. СЧЕТЧИК ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИэ содержащий преобразователи напряжения и тока, два сумматора, два компаратора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первым входам обоих компараторов, стробирую-. щие входы которых соединены с выходом. . генератора тактовых импульсов, а вторые входы — с выходами соответствующих сумматоров, первые входы которых подключены к выходу преобразователя напряжения, а вторые входы — к выходу -преобразователя тока, причем входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с входными шинами напряжения и тока, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы

Ф которого подключены к выходам соот- . 19 ветствующих компараторов, а выход— к тактовому. входу накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а информационный вход — с выходом генератора случайньм чисел.

11281?8

2. Счетчик но и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения его функциональных воз- . можностей путем учета различных режимов рекуперации электроэнергии, в него введены элементы И и ИЛИ, причем выход элемейта ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ под1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения электрической энергии в электрических сетях с однополярным напряжением и 5 нроизвбльной формой тока, и может быть использовано для регистрации энергообмена на электроподвижных.составах и на объектах с автономным электропитанием. !О

Известен .счетчик. электроэнергии, содержащий преобразователи напряжения и тока, интегратор, источник опорного напряжения переменной полярности, первый компаратор с узлом!5 положительной обратной связи, два резистора, два ключа, второй ксмпаратор, генератор тактовых импульсов,, два,элемента И, инвертор, реверсивный счетчик и цифровой индикатор (1j 20

Данный счетчик отличается недостаточной точностью измерения, обусловленной адцитивными, мультипликативными и динамическими погрешностями его узлов. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стохастический сумморазностный ваттметр, который может быть использован и в качестве счетчика электроэнергии, содержащий преобразователи тока и напряжения, два сумматора, два двухпороговых компаратора, реверсивный счетчик, блок цифрового отсчета (индикатор), счетчик, а

35 также последогательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел (И вЂ” последовательностей), сумматор, блок управ" ляемых инверторов и цифроаналоговый

40 преобразователь, прямой и инверсный выходы которого подключены соот" ветственно к первым и вторым входам обоих компараторов, третьи входы ключен к тактовому входу накапливающего сумматора через элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к входной шине управления режимом рекуперации и к выходу второго компаратора.

2 которых соединены с выходами соответствующих сумматоров, выходы— со счетными входами реверсивного счетчика, а стробирующие входы — с выходом генератора тактовых импульсов и счетным входом счетчика, первый выход которого соединен с дополнительным входом сумматора, а второй выход — с управляющим входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами блока цифрового отсчета, причем первые входы обоих сумматоров подключены к выходу-преобразователя напряжения, а вторые входы. — к выходу преобразователя тока, а входы преобразователей напряжения и тока соединены соответстl венно с входными шинами напряжения и тока (2 J.

Известный счетчик характеризует- ся недостаточной точностью при опре,целении потребляемой энергии, которая получается суммированием оце- ,нок мгновенных значений мощности.

Кроме того, счетчик не имеет возможности учитывать возвращенную энергию при рекуперативном торможении, что существенно ограничивает его практическое применение в электротранспорте.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей .путем учета различных режимов рекуперации электроэнергии.

Поставленная цель достигается гем, что в счетчик электроэнергии, одержащий преобразователи напряжения и тока, два сумматора, два ком" паратора, а также последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, генератор случайных чисел и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первым вхо

3 11 дам обоих компараторов, стробирующие входы которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, а вторые входы — с выходами соответствующих сумматоров, первые входы которых подключены к выходу преобразо вателя напряжейия, а вторые входы— к выходу преобразователя тока, причем входы преобразователей напряжения и тока соединены соответственно с входными шинами напряжения и тока, введены накапливающий сумматор и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены к выходам соответствующих компараторов, а выход— к тактовому входу накапливающего сумматора, управляющий вход которого соединен с выходом второго компаратора, а информационный вход — с выходом генератора случайных чисел".

Кроме того, в счетчик введены элементы Ии ИЛИ,причем выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к тактовому входу накапливающего сумматора через. элемент И, другой вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, входы которого подключены соответственно к входной шине управления режимов рекуперации и выходу второго компаратора.

На чертеже приведена функциональная схема счетчика электроэнергии.

Счетчик содержит преобразователь 1 напряжения и преобразователь 2 тока, входы которых являются входами устройства. Выход преобразователя 1 на- З пряжения подключен к первым (суммирующим) входам сумматоров 3 и 4, а выход преобразователя 2 тока --. к второму (суммирующему) входу сумматора 3 и второму (вычитающему) 4 входу сумматора 4. Выходы сумматоров

3 и 4 подключены соответственно к первым входам компараторов 5 и 6, к вторым входам которьгх подключен выход цифроаналогового преобразова- 4 теля 7, вход которого соединен с выходом генератора 8 случайных чисел, вход которого подключен к выходу генератора 9 .тактовых импульсов. Выход генератора 9 тактовых импульсов подключен к стробирующим входам компараторов 5 и 6, выходы которых. через элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ.ИЛИ 10 подключены к входу элемента

И 1 1, к другому .входу кбторого подключен выход элемента ИЛИ 12, входы которого подключены соответственно к входной шине управления ре55

28178 4 жимом рекуперации и выходу компара-тора 6, который подключен также к управляющему входу накапливающего сумматора 13, к тактовому входу ко5 торого подключен выход элемента И 11

Э а к информационному — выход генератора 8 случайных чисел.

Счетчик работает следующим образом.

Возможны следующие энергетические режимы движения транспорта:

e) движение с потреблением энергии от сети 1(t) s 0; о) движение по инерции j(t) О;

И) торможение двигателя с отдачей энергии в сеть .1(t) (O; г) торможение двигателя без отдачи энергии в сеть 1(t) C О.

В режимах а, б, и ъ сигнал ре20 куперации, поступающий с устройств управления транспортного средства,. соответствует логической единице, а в режиме. И вЂ” логическому нулю.

Входные преобразователи 1 напря25 жения и 2 тока преобразуют входные сигналы напряжения U и тока 1 в нормированные напряжения, которые в сумматоре 3 суммируются, а в сумматоре 4 вычитаются. На выходе сум-, матора 3 имеется сигнал, который.

30, меняется во времени согласно функции

6 (t)= „U(t) + Кд (4) а на выходе сумматора 4 — сигнал, меняющийся во времени согласно функции g (t)=QU(t)-К 1(t), где U(t) — функция, описывающая вре5 менную зависимость напряжения на

Нагрузке, 1(t) — функция, описывающая временную зависимость тока в цепи нагрузки; К 1 и K2 — масштабные коэффициенты.

0 При этом S+(t)) S (Цв режиме движе- ния с,S,(t)(S (t) в режиме движения и и ъ и S+(t) =5 (1) в режиме движения d".

Под действием тактовых импульсов, вырабатываемых генератором 9, генератор 8 случайных чисел выдает последовательность случайных чисел которые подаются на информа. цйонный вход накапливающего сумматора 13 и вход преобразователя 7, 0 который подает на вторые входы компараторов 5 и 6 аналоговое значение ), соответствующее случайному числу, В момент стробирования 4. компа-,,1 раторы 5 и 6 сравнивают соответственно значения S+(t>) и 5 (г, ) с одним и тем же значением и выдают соответствующие сигналы логической

178

1 при 5 (< )< (° . (Б+(t ) с ;=- 1 при 5+(1 )< <5 (° ) Составитель С. Кабиков

Редактор В. Петраш Техред С.Мигунова " Корректор A. 0брачар

Заказ 9023/33 Тираж 710 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

Э 1128 единицы или логического нуля на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, который, вырабатывает сигнал "1" при 5.(4)

5 в противоположном случае.

При включенном режиме рекуперации элемент И 11 выдает команду прибавить к коду, хранящемуся в накапливающем сумматоре 13, значение случайного числа при условии

Б„.(.)((С 5+(t ) или 5.(Ф )(

"+", если > S () или "-", если 15 ° (5{4 ) . Значение суммы в накапливающем сумматоре 13 соответствует значению потребляемой электро" энергии во время измерения.

Счетчик электроэнергии формирует результат измерения в виде суммы =Хк.р.

3=1 где :11 — число тактов измерения

ЗО

0 в остальных случаях и включенном режиме рекуперации.

Если не включен режим рекуперации (на входной шине управления режимом рекуперации "0"), устройство

35 регистрирует только поток электроэнергии от сети, так как при знаке

"-". выходной сигнал элемента ИЛИ 12 при помощи элемента И 11 блокирует тактовый вход накапливающего сумматора 13. Таким образом, при электромагнитном торможении двигателем, когда энергия,. создаваемая мотором в режиме генератора, не отдается в сеть, а гасится на гасящих резисторах, она счетчиком не учитывается.

В предлагаемом устройстве повышается точность измерения электроэнергии sa счет осуществления эффективного:стохастического квантования, характеризующегося. минимальной статической погрешностью при отсутствии априорной информации о распределении преобразуемого сигнала.

Статистическая погрешность оценки 0(+ )i(t.) имеет случайный харакj тер и определяется дисперсией оценки, а, так как потребляемая мощность определяется суммированием оценок л

P.(4.), то погрешность конечного результата измерения определяется л средней дисперсией оценки 1>(ti). л

Средняя дисперсия оценки Р (t ) у предлагаемого регистратора энергообмена райна 0,1833 А (А — диапазон. преобразуемой величины), а у известного 0,2458 А . Следовательно, средняя дисперсия оценки Р(1.)

2 у предлагаемого счетчика на"253 меньше, чем у известного, что является подтверждением повышения точности регистрации.

Кроме того, предлагаемое устройство имеет возможность учитывать воз/ вращаемую энергию при рекуперативном торможении, что существенно расширяет его практическое применение в электротранспорте. Предлагаемое устройство может применяться для учета потребляемой .электроэнергии электроподвижного транспорта с целью повышения мастерства водителей по крите"

pHIo минимальнои, потребляемой электроэнергии. Результаты измерений могут использоваться в автоматизированных системах управления и для премирования водителей, владеющих энергоэкономной ездой.