Устройство для измерения электрической энергии

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении счетчиков электроэнергии многофазной сети. Цепь изобретения - повышение быстродействия устройства - достигается за счет введения блока 5 определения знака и блока 12 выборки и хранения информации, а также за счет того, что аналого-цифровой преобразователь 6 содержит регистр 7 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 8 и компаратор 9. На чертеже показаны измерительные преобразователи 1.1,...,1.П напряжения, измерительные преобразователи 2.1, ..., 2п тока (например, трансформаторы напряжения и тока), мультиплексоры 3 и 4, блок 10 обработки информации , источник 11 опорного напряжения. Повышение быcтpoдe cтвия достигается за счет исключения из алгоритма работы блока 10 операции перемножения кодов, что обеспечивает либо повышение точности измереш- Й, либо увеличение числа одновременно обрабатываеьшк каналов измерения. 3 ил. с S (Л с го СП ел . N фиг. f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УЬЛИН (50 4 G 01 R 22 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛА@ ИЗОВРЕТЕКИй V ОТКРЫТИЙ (21) 3884830/24-21 (22) 16.04.85 (46) 15.09.86. Бкл. М 34 (71) Киевский ордена Ленина политехнический.институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) A.В.Праховник, В.П.Калин .ик, А.В.Волово, В.Г,Холявенко и А.В.Черненко (53) 621.317.38(088.8) .(56) Патент Великобритании

К 2040051, кл. С 01 R 21/06, 1981.

Заявка ФРГ.У 2630959, кл. G 01 R 11/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И31БРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится .к электроиэмерительной технике и может быть использовано при построении счетчиков электроэнергии многофазной сети.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства — достигается за счет введения блока 5 определения знака и блока 12 выборки и хранения информации, а также за счет того, что аналого-цифровой преобразователь б содержит регистр 7 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 8 v, компаратор 9. На чертеже показаны измерительные преобразователи 1.1. ..1.п напряжения, измерительные преобразователи 2.1, 2п тока (например, трансформаторы напряжения и тока), мультиплексоры 3 и 4, блок 10 обработки информации, источник 11 опорного напряжения.

Повышение быстродействия достигается за счет исключения из алгоритма работы блока 10 операции перемножения кодов, что обеспечивает либо повышение точности измерений, либо увеличение числа сдновременно обрабатываемых каналов измерения. 3 ил.

1257

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении счетчиков электроэнергии многофазной сети, Цель изобретения — повьииение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройствами на фиг.2(а-г), 3(а-r) — варианты алгоритма работы блока обработки информации. 10

Устройство для измерения электрической энергии (фиг. 1) содержит измерительные преобразователи 1. 1,..., l n напряжения, измерительные преобразователи 2.1,..., 2.п тока (напри- 15 мер, трансформаторы напряжения и трансформаторы тока). Выходы измерительных преобразователей 1.1,...,1.n . подключены к входам мультиплексора 3, а выходы измерительных преобразова- 20 телей 2.1,...,2.n — к входам мультиплексора 4.

Устройство содержит также блок 5 определения знака, аналого-цифровой преобразователь 6, включающий регистр

7 последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь 8 и компаратор 9, блок 10 обработки информации, источник 11 опорного напряжения и блок 1? выборки-хранения. 30

Выход мультиплексора 3 подключен к входу блока 5 определения знака (например, компаратор с нулевым ггорогом срабатывания) и к входу аналогоцифрового преобразователя (ЛЦП) 6.

Информационные выходы регистра 7 последовательных приближений подключены к входам цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 8, выход которого подключен к второму входу компаратора 9, первый вход которого является входом

АЦП 6. Выход компаратора 9 подключен к информационному входу регистра 7 последовательных приближений, инфорI мационные выходы которого являются информационными выходами АЦП 6 „К входу опорного напряжения ЦАП 8 подключен выход мультиплексора 4, к дополнительному входу которого подключен вьгход источника 11 опорного напря- о жения, к входу которого подключен выход блока 5 определения знака, выход которого подключен также к входу блока 10 обработки информации, выход .которого подключен к управляющему входу блока 12 выборки-хранения, выход которого подключен к дополнительному входу мультиплексора 3. К

542 а другому входу блока 12 выборки-хранения подключен выход ЦАП 8. К управляющим входам мультиплексоров 3 и 4 подключены первый и второй выходы блока 10 обработки информации, к входам которого подключены информационные выходы АЦП 6.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства блоком

10 обработки информации вырабатывается адрес, поступающий на управляющие входы мультиплексоров 3 и 4. В результате выходной сигнал измерительного преобразователя 1.1 налряжения через мультиплексор 3 поступает на вход блока 5 определения знака и на вход АЦП 6 (первый вход компаратора 9), а выход источника 11 опорного напряжения через мультиплексор

4 подключается к входу опорного напряжения ЦАП 8. Блок 5 определения знака переключает источник 11 опорного напряжения на пглярность, соответствующую полярности выходного сигнала преобразователя 1.1.

Далее блок 10 обработки информации вырабатывает сигнал, поступающий на стартовый вход регистра 7 последовательных приближений. В результате входное измеряемое напряжение преобразователя 1.1 преоСразуется в цифоовой код. Блоком 10 обработки информации принимается сигнал о завершении преобразования с выхода регистра 7 последовательных приближений и сигнал знака измер>-.емой величины преобрабователя 1.1 с выхода блока 5 определенйя знака.

Затем блоком 10 обработки информации вырабатывается адрес, поступающий на управляющие входы мультиплексора 4. В результате выходной пгнал преобразователя 2.1 подключается .к входу опорного напгяжения

ЦАП 8. На выходе последнегo появляется аналоговое напряжение, пропорциональное произведению цифрового сигнала преобразователя 1.1 и аналогового (опорного) преобразователя

2.1, т.е. сигнал, пропорциональный измеряемой мгновенной мощности P — Ur i который запоминается в блоке l2 выборки-хранения и полярность которого соответствует полярности сигнала преобразователя 2.l. Управляющим сигналом с выхода блока IO обработки информации блок 12 выборки1257542

Т где и

Т„„ хранения переводится в режим хранения.

После этого блоком 10 обработки .информации вырабатывается адрес,поступающий на управляющие входы мультиплексоров 3 и 4. В результате выходной сигнал блока 12 выборки-хракения через мультипле .сор 3 поступает на вход блока 5 определения знака и на вход АЦП 6 (первый вход компара- 10 тора 9), а выход источника 11 опорного напряжения через мультиплексор 4 подключается к входу опорного напряжения ЦАП 8. Блок 5 определения знака переключает источник 11 опорно-.15

ro напряжения на полярность, соответствующую полярности сигнала блока 12 выборки-хранения. Блоком 10 обработки информации вырабатывается сигнал, поступающий на стартовый вход регист- 20 ра 7 последовательных приближений.

В результате выходной сигнал блока

12 выборки-хранения преобразуется в цифровой кад.

С получением сигнала о заверше- 25 нии преобразователя с выхода регистра 7 последовательных приближений блок 10 обработки информации принимает код, пропорциональный измеренной . мощности, а также сигнал знака с выхода блока 5 определения знака, соответствующий полярности измеренного тока.. Кроме того, блок 12 выборкихранения переводится в режим выборки.

Блоком 10 обработки информации определяется значение расхода активной энергии. Причем значение активной энергии за некоторый промежуток времени Т определяется по выражениео

Т

w = J р(г.)dt, 40 о где p(t) — мгновенное значение мощности.

Так как в предлагаемом устройстве производится преобразование инфарма- 4 тивных параметров в кад, та расход активной энергии за время Т опреде лится

Т33, — шаг дискретизации, Ир(1 Те,) — кодовое значение мгновенной мощности в момент времени t . 55

Причем суммирование кодовых значений мгновенной моще >сти осуществляется с учетом знака.

Аналогичным образом осуществляется измерение электрической энергии по другим измерительным каналам устройства. Все действия блока 10 обработки информации отражены в двух вариантах алгоритма. В первом варианте алгоритма (фиг. 2(а-г) предусмотрен прием блоком 10 обработки информации сигнала о завершении преобразования с выхода регистра 7 последовательных приближений (операции 6, 13 первого варианта алгоритма). Во втором варианте алгоритма (фнг.3(а-r) не предусматривается прием блоком 10 сигнала о завершении преобразования.

Предполагается, чта за время чтения и запоминания знака напряжения или тана (операции 5, 11 второго варианта алгоритма) аналого-цифровой преобразователь 6 заверее3еет преобразование входной аналоговой величины в цифровую.

Повышение бь3страдейсте3ия устройства достигается за счет исключения из алгоритма работы блока 10 операции перемножения кодов, соответствующих напряжению и току, которая может по времени занимать да половины и более общего времени выполнения цикла действия па обработке одного отсчета. Павьепееееие быстродействия в данноле случае позволяет либо повысить точность измерения за счет более часньгх отсчетов снижая погрешность аппроксимации, либо увеличить число одновременна обрабатываемьех каналов измерения, формула изобретения

Устройства для измерения электрической энергии, содержащее источник опорного напряжения, блок обработки информации, аналога-цифровой преобразователь, первый и второй мультиплексоры, входы которых соединены с выходами измерительных преобразователей цапряжения и тока саответстBeнно, выход первого мультиплексора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом блока обработки информации, первьш, второй и третий выходы которого. подключен; к управляеощЕем входам геервага мультипееексора, второго мультиплексора и аееалаг зцифрового преабразае3атееея, а т л ич а ю щ е е с я тем, чта, с целью повышения быстродействия, е3 него

5 введены блок определения знака и блок выборки-хранения, а аналогоцифровой преобразователь содержит регистр последовательных приближений, цифроаналоговый преобразователь и компаратор, первый вход которого является входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход подключен к выходу цифроаналогового преобразователя и входу блока выборкихранения, а выход — к информационному входу регистра последовательных приближений, стартовый вход которого явл:.ется управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, а выход— выходом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход блока выбор

1257542 6 ки-хранения подключен к четвертому выходу блока обработки информации, а выход — к дополнительному входу первого мультиплексора, вход блока определения знака соединен с выходом первого мультиплексора, а выход— с дополнительным входом блока обработки информации и входом ysfpaane-, ния полярностью источника Ьпорн и .о щ напряжения, выход которого подключен к дополнительному входу второго мультиплексора, выход которого соединен с входом опорного напряжения цифроаналогового преобразователя, иярормационный вход которого подключен к выходу регистра последовательных приближений.

1257542

1257542

9Ьг. 5о

Фиг. 3b

1257542

Фиг. 38

Составитель С.Кабиков

Техред Л.Олейник

Редактор М.Петрова

Корректор А.Обручар

Заказ 4912/42

Тираж 728

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

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

Подпис ное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4