Система и способ для обнаружения незаконного использования многофазного счетчика

 

Изобретение относится к области измерения потребления электроэнергии. Система и способ для определения потери опорного напряжения (что указывает на возможное несанкционированное вмешательство) в двухэлементном электронном счетчике, который содержит процессор для определения электрической мощности по сигналам тока и напряжения и дисплей для отображения оперативного состояния счетчика. Для того чтобы определять, было ли потеряно опорное напряжение счетчика в 3-проводной сети до или после монтажа сети, измеряется разность фазового угла между этими двумя фазами. Если разность фаз равна заранее установленной величине, на дисплее счетчика появляется указание на то, что потеря опорного напряжения и возможное вмешательство в работу счетчика имели место. Кроме того, система может быть приспособлена для определения отрезка времени, в течение которого это состояние имело место, и об этом могут быть информированы соответствующие поставщики энергии и агентства по составлению счетов. Технический результат - повышение надежности. 3 и 18 з.п. ф-лы, 1 табл., 9 ил.

Изобретение в основном относится к области счетчиков для учета расхода энергии, в частности к измерению потребления электроэнергии. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системе и способу для обнаружения незаконного использования многофазного счетчика путем определения отношения фазовых углов напряжения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ Счетчики для измерения различных форм энергии хорошо известны. Счетчики компаний-поставщиков электроэнергии могут быть трех типов, а именно электромеханические счетчики (выход формируется вращающимся диском), полностью электронные счетчики (выходная составляющая формируется без каких-либо вращающихся частей) и гибридные механико-электронные счетчики.

В гибридном счетчике так называемый электронный регистр соединен с вращающимся диском, как правило, с помощью оптических средств. Импульсы, сформированные вращающимся диском, например световые импульсы, отраженные от окрашенного пятна на диске, используются для формирования выходного электронного сигнала.

Следует отметить, что использование электронных компонентов в электрических счетчиках получило широкое применение благодаря их надежности и расширенному рабочему диапазону по температуре окружающего воздуха. Кроме того, современные устройства, обрабатывающие электронный сигнал, типа микропроцессоров при расчете потребления электроэнергии обладают более высокой потенциальной точностью, чем предшествующие механические устройства. Поэтому были предложены различные виды электронных счетчиков, которые фактически свободны от любых движущихся частей. Было также предложено несколько счетчиков, которые включают микропроцессор.

Многие из новых полупроводниковых счетчиков включают также жидкокристаллический дисплей (LCD) для передачи информации операторам или на другое оборудование, расположенное вне счетчика. Как правило, жидкокристаллический дисплей включает сигнализаторы, которые включаются для указания наличия различных фаз напряжения (например, фаза А, фаза В и фаза С в многофазном счетчике) и выключаются если одна или несколько фаз отсутствуют. В некоторых случаях используется световой сигнализатор, который мигает, чтобы указать на отсутствие фазы.

Поставщики электроэнергии часто сталкиваются с проблемами несанкционированного монтажа и недобросовестными потребителями, которые вмешиваются в работу счетчиков, чтобы обойти измеренные показания потребления электроэнергии и счет по оплате ее использования. Поэтому счетчики традиционно снабжаются индикаторами фазного напряжения, которые сигнализируют о наличии напряжений на отдельных фазах. Это помогает обнаружить нормальные отклонения фазного напряжения, также как и преступное вмешательство, когда фазное напряжение снято, в то время как счетчик все еще работает из-за напряжений на других фазах. Однако известные счетчики просто регистрируют присутствие напряжения, а не фактическую величину этого напряжения. Такая методика основана на предпосылке, что если фазное напряжение удалено, то вся система обесточена, поэтому нет необходимости проверять величину напряжения.

Однако при измерениях в двухэлементных многофазных счетчиках будут, как правило, три точки напряжения, которые соединены таким образом, что одна из трех является точкой опорного напряжения для остальных двух. На практике широко используются соединения, которые представляют собой трехпроводную дельту и трехпроводную звезду. Трехпроводная дельта представляет собой проводное соединение с фазами А и С по отношению к фазе В (третьему соединению). Угол между двумя напряжением Va-b и Vc-b будет равен либо 60 градусам, либо 300 градусам. И эти два напряжения будут фактическим междуфазным рабочим напряжением. Трехпроводная звезда также является проводным соединением с фазами и А, и С, но по отношению к земле (третьему соединению). Угол между этими двумя напряжениями Va-g и Vc-g будет равен либо 120 градусам, либо 240 градусам. И эти два напряжения фактически будут напряжениями "линия-нейтраль" (или земля) и составляют 57,7% междуфазного напряжения.

Для двухэлементного счетчика, как правило, имеются двухфазные индикаторы, по одному для каждой неопорной фазы. В любом случае удаление фазы А или фазы С создает признак потери фазного напряжения, поскольку на этой фазе отсутствует напряжение по отношению к опорной точке, и один из индикаторов фазы сигнализирует о потере фазы. Однако если опорное напряжение потеряно и опорная точка может плавать, то и опорное напряжение должно плавать на полпути между двумя остающимися напряжениями. Теперь напряжение каждой фазы по отношению к опорному напряжению составляет 50% напряжения между фазами. Это снижение напряжения наряду с изменением углового отношения к соответствующим токам фазы значительно уменьшает показания счетчика. Однако, поскольку напряжение каждой фазы к опорному напряжению не нулевое, индикаторы фазы все еще будут указывать на наличие напряжения на обеих фазах.

Следовательно, существует необходимость в создании электронного счетчика, который может автоматически обнаружить и отметить потерю нейтрали, также как и другие фазные напряжения из-за нарушенного монтажа или преступного использования счетчика. Настоящее изобретение решает вышеупомянутые проблемы с помощью новой методики обнаружения, которая измеряет различие угла фазы между нормально соединенными фазами (например, фаза А и фаза С по отношению к опорной фазе или фаза В, или земля в зависимости от типа обслуживания сетей).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Вышеупомянутые трудности преодолены и преимущества изобретения реализованы в способах и устройствах для обнаружения преступного использования многофазного электронного счетчика. Такой счетчик включает первый процессор для определения электрической мощности из сигналов тока и напряжения и для формирования энергетического сигнала, представляющего определение электрической энергии, и второго процессора для получения сигнала энергии для формирования представителя сигнала признака указанного сигнала энергии. Предпочтительно, чтобы счетчик включал энергонезависимую память типа устройства с электрически стираемой программируемой постоянной памятью (ППЗУ), связанного с первыми и вторыми процессорами для хранения данных, используемых процессорами и для хранения информации, создаваемой процессорами. Счетчик измеряет разность фаз между двумя фазами в трехпроходном соединении звездой в сети, чтобы определить, произошло ли вмешательство в работу счетчика.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ Предшествующее краткое описание, также как последующее детальное описание предпочтительных вариантов изобретения, будет лучше понято со ссылкой на сопровождающие чертежи. Для иллюстрации изобретения на чертежах представлен предпочтительный вариант, в котором одинаковые цифровые позиции представляют одни и те же части узлов на нескольких чертежах. Следует, однако учесть, что изобретение не ограничено определенными способами и раскрытыми устройствами.

На фиг. 1 приведена блок-схема электронного счетчика, сконструированного в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 2 - блок-схема аналого-цифрового процессора сигнала, показанного на фиг. 1; фиг. 3А-3Е объединены, чтобы показать технологическую схему первичной программы, используемой микроконтроллером, раскрытым на фиг. 1; на фиг. 4 - технологическая схема программы загрузки, используемой микроконтроллером, показанным на фиг. 1; на фиг. 5 - принципиальная схема резистивных делителей и точного опорного элемента, показанных на фиг. 1; на фиг. 6А и 6В - схемы, иллюстрирующие соединения и величины напряжений для счетчика, соответствующим образом соединенного по схеме звезда; на фиг. 7А и 7В - схемы, иллюстрирующие соединения и величины напряжений для счетчика, имеющего удаленное соединение по схеме звезда;
на фиг. 8 - дисплей электронного счетчика настоящего изобретения; и
на фиг. 9 - технологическая схема процессов, выполняемых для обнаружения несанкционированного вмешательства в работу счетчика.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новый счетчик для определения потери опорного напряжения (указывающее на возможное вмешательство) в электронном счетчике 10 показан на фиг. 1. Отметим, что этот счетчик сконструирован таким образом, что он может поддерживать будущее использование измерительных функций более высокого уровня. Такой будущий вариант выполнения также подробно описан ниже.

На фиг. 1 - блок-схема, показывающая функциональные компоненты примерного счетчика и их интерфейсы в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг. 1, счетчик для измерения потребления трехфазной или однофазной электрической энергии предпочтительно включает жидкокристаллический дисплей цифрового типа (LCD) 30, интегральную схему счетчика (IC) 14, который также предпочтительно включает аналого-цифровые преобразователи, программируемый процессор цифровых сигналов и микроконтроллер 16.

Аналоговое напряжение и текущие сигналы, распространяющиеся по линиям электропередачи между энергоблоком поставщика электроэнергии и потребителями обнаруживаются делителями напряжения 12А, 12В, 12С и трансформаторами тока или шунтами 18A, 18В, 18С, соответственно. Выходы резистивных делителей 12А-12С и трансформаторов тока 18А-18С или обнаруженные сигналы тока и напряжения подаются на вход счетчика IC 14. Аналого-цифровые преобразователи в счетчике IC 14 преобразуют обнаруженные сигналы тока и напряжения в цифровые копии аналоговых сигналов тока и напряжения. В предпочтительном варианте аналого-цифровое преобразование выполняется, как описано в патенте США No. 5.544.089 от 6 августа 1996 года и озаглавленном ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СЧЕТЧИК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МУЛЬТИПЛЕКСНЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, который переуступлен фирме "ABB Power Т & D Company".

Цифровые сигналы тока и напряжения подаются на вход программируемого процессора цифровых сигналов в счетчике IC 14 для формирования импульсных сигналов 42, 44, 46, 48, представляющих различные измерения мощности, т.е. каждый импульс представляет величину Ке, связанную с ваттами, вольт-амперами или варами. Эти импульсные сигналы могут быть обработаны микроконтроллером 16, чтобы использовать функции измерения для целей составления счетов за электроэнергию.

Примерный микроконтроллер 16 в соответствии с настоящим изобретением выполняет различные функции по измерению дохода, также как инструментальные функции. Инструментальные функции в отличие от функций по измерению дохода предназначены оказать помощь технику при обслуживании оборудования и при измерении, основанном на почти мгновенных состояниях счетчика. Инструментальные измерения могут включать параметры системы типа частоты, мощности в ваттах, реактивной мощности в варах и мощности в вольт-амперах, а также информацию по фазам типа напряжения, тока, фазовых углов, коэффициенте мощности, угла тока к напряжению, количества киловатт, реактивной мощности в киловарах, кВА и параметры, относящиеся к искажениям высшими гармониками.

Счетчик IC 14 и микроконтроллер 16 предпочтительно связаны с одним или несколькими устройствами памяти через шину ПС 36. Программируемое ПЗУ 35 служит для хранения данных дохода, а также программ и программных данных. При включении мощности после установки, нарушении энергоснабжения или при изменении данных связи, хранящихся в ППЗУ 35, программы и программные данные могут быть загружены в оперативную память (ОЗУ), связанную со счетчиком IC 14, как показано на фиг. 1. Процессор цифровых сигналов DSP, управляемый микроконтроллером 16, обрабатывает цифровые сигналы тока и напряжения в соответствии с загруженными программами и данными, хранящимися в соответствующей программе и данных оперативной памяти.

Чтобы осуществить инструментальные функции, микроконтроллер 16 может использовать напряжение и ток, реальную и полную энергию с указанием опережения/отставания по фазе, частоту и относительное напряжение или текущую информацию о фазовом угле, поступающей из процессора цифровых сигналов. Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения счетчик IC 14 контролирует цифровые сигналы фазного напряжения и сигналы фазного тока в более чем двух линейных циклах (при частоте приблизительно 50 или 60 герц, два измерения линейного цикла определены здесь как измерения действующего значения (даже при том, что они "почти мгновенны") и затем вычисляет действующее напряжение и текущие величины реальной и полной энергии с указанием опережения/отставания по фазе, средней частоты или относительного напряжения или текущую информацию о фазовом угле. Следует отметить, что число линейных циклов предпочтительно программируется; при этом и может быть использовано различное число линейных циклов, например, для заданных измерений может использоваться всего один линейный цикл. Эффективные параметры вычисляются для одной фазы или нескольких фаз одновременно и хранятся в данных оперативной памяти в IC 14. Микроконтроллер 16 запрашивает данные из этих регистров через шину IIС 36 для требуемого инструментального измерения. Поскольку инструментальные измерения почти мгновенны, в памяти не хранится никаких величин, кроме требуемых в данный момент.

Процессор цифровых сигналов в счетчике IC 14 также включает линии индикаторов потенциала 41, 43 и 45. Микроконтроллер 16 отображает состояние линии индикаторов потенциала 27, 29 и 31, которые предпочтительно обозначены отдельными секциями на жидкокристаллическом дисплее 30. Индикаторы потенциала для каждой фазы светятся до тех пор, пока присутствует соответствующий потенциал фазы. Сигналы потенциала фазы А, В и С являются выходом счетчика IС 14, подаваемым на микроконтроллер 16, который в свою очередь включает индикаторы потенциала 27, 29 и 31 так, чтобы индикатор потенциала светился при наличии сигнала соответствующего потенциала.

В настоящем изобретении предпочтительно используются три режима жидкокристаллического дисплея 30, а именно нормальный, дополнительный и испытательный режимы. При включении питания после установки в назначенное время или после передачи измененных данных предпочтительно выполняется программа самопроверки. После самопроверки, в нормальном режиме дисплея в предпочтительном варианте изобретения, счетчик последовательно и непрерывно просматривает отображенные позиции, отобранные для нормального режима дисплея. Эти позиции могут включать и данные дохода, и инструментальные параметры.

В настоящем изобретении система может быть заранее запрограммирована для определенного типа обслуживания или она может определять тип обслуживания, используя эксплуатационный тест. Обслуживание может быть заблокировано, т.е. информация по обслуживанию хранится в программируемом ППЗУ 35 и извлекается вручную или автоматически.

Если тип обслуживании известен заранее как обслуживание с блокировкой, самопроверка предпочтительно используется, чтобы убедиться, что каждый элемент получает фазный потенциал и что фазовые углы находятся в пределах заранее заданного диапазона номинальных фазовых углов для данного типа обслуживания. Напряжения по отдельным фазам также измеряются и сравниваются с номинальными рабочими напряжениями, чтобы определить, являются ли они в пределах заранее заданного допуска по номинальным фазным напряжениям. Если напряжения и фазные углы находятся в установленных пределах, чередование фаз, рабочие напряжения и тип обслуживания отображаются на дисплее счетчика. Если не найден никакой тип обслуживания или если тест на заданное обслуживание дает отрицательный результат, выдается код ошибки системы, указывающий на недействующее обслуживание, и это отражается и фиксируется на дисплее для гарантии того, что отказ замечен и оценен для последующего исправления ошибки.

Примерный счетчик согласно настоящему изобретению также обеспечивает дистанционное считывание показаний счетчика, дистанционный контроль качества энергоснабжения и перепрограммирование через оптический порт 40 и/или дополнительный интерфейс 38. Оптическая связь может использоваться в соединении с оптическим портом 40, а дополнительный интерфейс 38 может быть приспособлен для связи через радиолинию или через электронные коммуникации, например, модем.

Если обнаружено ненормальное состояние счетчика 10, в вахтенном журнале может быть отпечатано предупреждение с указанием времени и даты, а общая продолжительность такого состояния может быть зафиксирована отдельно в журнале регистрации неисправностей. Эти журналы предпочтительно хранятся в программируемом ППЗУ 35, показанном на фиг. 1. Информация, хранящаяся в этих журналах, может быть извлечена с помощью программного обеспечения для дальнейшей диагностической обработки и оценки аппаратными средствами за пределами самого счетчика.

На фиг. 5 показано, что каждый резистивный делитель состоит из двух полутора мегаомных полуваттных резисторов 50/52, 54/56 и 58/60, соответственно, которые используются для понижения напряжения линии при приемлемой потере мощности в комбинации с соответствующими третьими резисторами 62, 64 и 66, которые действуют как устройство считывания. Резисторы 62-66 - металлические пленочные резисторы, имеющие максимальный температурный коэффициент 25 ppm/^oC. Это устройство является весьма недорогим по сравнению с другими системами считывания напряжения. Резисторы 50-60 имеют номинальное рабочее напряжение 300 вольт действующего значения на каждом. Эти резисторы были индивидуально проверены под напряжением 6 кВ в Институте инженеров по электротехнике и электронике (ИИЭР) 587-ю видами импульсного сигнала, чтобы убедиться, что сопротивление стабильно и что устройства не разрушаются. Резисторы 62-66 обеспечивали напряжение на входе процессора 14 максимум 1 вольт. Отметим, что резисторы 62-66 могут быть выбраны в диапазоне от примерно 100 ом до примерно 1 кОм, чтобы обеспечить максимальное напряжение и поддерживать максимальный сигнал.

В заземленных трехпроводных системах типа дельта те компоненты электроники, которые работают на логических уровнях напряжений (включая соединитель батареи), могут работать при повышенном напряжении. В таких случаях комбинации из двух мегаомных резисторов (50/52, 54/56, 58/60) обеспечивают ограничение тока в электронике логического уровня. Ток наихудшего случая имеет место при испытаниях под напряжением 480 вольт трехпроводного счетчика, включенного по схеме дельта с однофазным возбуждением.

Следует отметить, что единицы мощности и потребления электроэнергии рассчитаны, в основном, путем умножения напряжения на ток. Соответствующие формулы, используемые в предпочтительном варианте, приведены в списке в конце описания в таблице. Следует отметить, что данный вариант изобретения обеспечивает широкий диапазон рабочего напряжения. Этот особо предпочтительный вариант позволяет измерять четырехпроводные соединения дельта, используя четырехпроводный счетчик, соединенный звездой, путем решения четырехпроводных уравнений соединения звездой, приведенных в таблице. Однако для целей фиг. 2 решение таких уравнений выполняется в процессоре 14.

На фиг. 2 процессор 14 включает аналоговый преобразователь 70 и программируемый процессор цифровых сигналов 72. Преобразователь 70 включает три трехканальных дискретных сигма-дельта аналого-цифровых преобразователей 2-го порядка, обозначенных как 9-канальный аналого-цифровой преобразователь 74. Сигнал синхронизации 12,28608 МГц разделен на 6, так что на вход каждого аналого-цифрового преобразователя подается сигнал частотой 2,04768 МГц. Каждый аналого-цифровой преобразователь снижает или усредняет частоту 96:1 для каждого входа, что завершается эффективной частотой дискретизации 2,4 кГц на каждом из трех входов аналого-цифрового преобразователя. Разрешение этих выборок эквивалентно 21 биту, плюс знак. Отметим, что такая схема аналого-цифрового преобразования заканчивается правильной сходимостью каждого аналого-цифрового преобразователя для каждой преобразованной выборки. Известно, что ширина диапазона для такой схемы преобразования является относительно небольшой, однако частота преобразованного напряжения и тока также относительно небольшая.

В предпочтительном варианте изобретения три входа напряжения V_A, V_B и V_C дискретизируются одним из аналого-цифровых преобразователей и три входа тока I_A, I_B и IC дискретизируются вторым аналого-цифровым преобразователем. Третий аналого-цифровой преобразователь используется для дискретизации входа напряжения или тока фазы В. Такая дискретизация входа напряжения или тока фазы выполняется потому, что так называемые 2 1/2 элементные счетчики требуют комбинации тока фазы В с одним или обоими токами фазы. Кроме того, так называемые два элементных счетчика требуют объединения фазного напряжения В с другими фазными напряжениями для получения напряжения от линии к линии. Наличие третьего аналого-цифрового преобразователя позволяет выполнять дискретизацию, повышая, таким образом, точность измерения. Это также улучшает отношение "сигнал-шум" в процессоре 14.

Процессор цифровых сигналов 72 представляет собой вычислительное устройство с сокращенным набором команд (RISC), которое вычисляет желательные энергетические величины из преобразованного напряжения и выборок тока. Процессор цифровых сигналов 72 включает оперативную память (ОЗУ) 76, способную сохранять 256 байтов данных. Показанная на чертеже память 76 используется для хранения вычислений и стандартной программы. Постоянная память (ПЗУ) 78, также показанная на чертеже, имеет емкость 2304 байта для хранения данных. Память 78 используется для хранения тех стандартных измерительных программ, которые используются во всех энергетических расчетах. Другая память ОЗУ 80 может хранить 256 байт данных. Память 80 используется для хранения основной программы линии и специализированных стандартных программ процессора цифровых сигналов 72.

Процессор цифровых сигналов 72 включает умножитель 82 и аккумулятор 84 для обработки цифровых сигналов напряжения и тока, формируя, таким образом, информацию по электроснабжению. Процессор также содержит арифметический узел вычитания 86, включенный между умножителем 82 и аккумулятором 84.

Из вышеописанного можно видеть, что программируемое ПЗУ, т.е. память 76, выполнена на уровне пленочной микросхемы. Поскольку эта стадия выполняется в конце процесса изготовления процессора 14, изменения в таком программировании могут быть сделаны с минимальной затратой рабочего времени.

В памяти 80 хранятся постоянные калибровки для каждой фазы и некоторые постоянные линеаризации потенциала. Устройства памяти 76 и 80 загружаются последовательно из программируемого ПЗУ 35 микроконтроллером 16 при включении питания счетчика 10. Такой вариант имеет то преимущество, что он позволяет экономно калибровать различные виды счетчиков без аппаратной модификации и в будущем позволит дополнительно измерять вары или вольт-амперы по фазе действующего значения напряжения или тока. Формулы для таких операций включены в таблицу. Кроме того, при будущих вычислениях, которые пока не определены, можно будет измерять сложные величины, просто перепрограммируя процессор 14.

Процессор 14 также содержит кварцевый генератор (не показан), последовательный интерфейс 88, схему обнаружения перерыва энергоснабжения 90 и выходы наличия потенциала В и С. Кварцевый генератор требует внешнего опорного кварцевого генератора МГц 34 с частотой 12,28608 МГц. Процессор 14 использует эту частоту непосредственно для аналого-цифрового преобразования. Эта частота также используется генератором тактовых импульсов 92, который служит для деления выхода генератора 34 (вход на процессор 14 в XDSF и XOUT) на 4, для буферизации разделенного синхросигнала и для подачи разделенного синхросигнала в процессор 16 и его цепи синхронизации. Этот выход синхросигнала предназначен для работы при напряжении питания 2,0 В постоянного тока.

Последовательный интерфейс 88 является производной шины IIС. Один последовательный адрес выделен для процессора 14. По этому адресу осуществляется доступ к одному из четырех управляющих регистров процессора цифровых сигналов. Вся информация должна пройти через регистр данных 94 процессора цифровых сигналов после записи регистра адреса процессора цифровых сигналов. Вся память, регистры и выходы процессора 14 могут считываться последовательно. Линия выбора чипа CS добавлена для блокировки буфер связи. Вход CS связан с процессором 16 и управляется этим процессором.

Схема обнаружения нарушения энергоснабжения 90 представляет собой компаратор, который сравнивает представление разделенного питающего напряжения с точной опорной величиной. Выход компаратора по фазе А одновременно выдает сигнал нарушения энергоснабжения и признак присутствия напряжения фазы А(V_A). При нарушении энергоснабжения предпочтительно установить процессор 14 в исходное положение. В такой ситуации на выходных клеммах Whr, Whd и т.д. создаются логические низкие уровни напряжения. Кроме того, процессор 14 переходит в режим более низкой мощности для снижения тока, отбираемого от источника питания 20. В этом режиме низкой мощности компаратор и генератор продолжают действовать, но процессор цифровых сигналов 72 прекращает свою работу.

Напряжение нарушения энергоснабжения (PF) создаются, разделяя выход источника питания 22 для формирования напряжения, которое слегка превышает величину 2,5 В. В предпочтительном варианте изобретения делитель напряжения резистора обеспечивает напряжение PF. Как только напряжение PF сформировано относительно напряжения фазы А (cм. фиг. 1), ее наличие указывает на то, что напряжение фазы А также присутствует.

Для того чтобы понять, как формируется опорное напряжение, рассмотрим фиг. 7. На ней подробно показаны компоненты, включенные в линейный источник питания 22. Пятивольтный выход источника питания 22 включен в точке 96 на фиг. 5. Резистор 98 и диод 100 используются для формирования прецизионного опорного напряжения 2,5 В. Отметим, что в этой точке каждая величина V_A, V_B, V_C, I_A, I_B и I_C подается на процессор 14.

Снова рассмотрим процессор 14, представленный на фиг. 2, фаза В(V_B) и C(V_C). Выходы индикаторов потенциала находятся под контролем процессора цифровых сигналов 72. Выход В обычно является логическим выходом уровня. Выход С также обеспечивает основную функцию базы времени линии электропередачи (отметим, что фаза С присутствует при всех условиях). Для минимизации помех основной гармоники линии электропередачи эта база времени в два раза превышает основную гармонику линии электропередачи.

Обращаясь снова к фиг. 1, отметим, что микроконтроллер М38208 16 является производной 6502 (традиционный 8-битовый микропроцессор) с расширенным набором команд для испытаний по битам и манипуляции. Этот микроконтроллер имеет существенные функциональные возможности, включая внутренние драйверы жидкокристаллического дисплея (128 квадратно-сплетенных сегментов), 32 килобайта постоянной памяти, 1 килобайт оперативной памяти, полные дуплексные универсальные асинхронные приемопередатчики (UART), 5 таймеров, двойные входы синхронизации (32,768 кГц и до 8 МГц) и рабочий режим с низкой мощностью.

При нормальной работе процессор 16 получает синхросигнал частотой 6,14304 МГц от процессора 14, как описано выше. При перерыве энергоснабжения процессор 16 переходит на работу с кварцевым генератором 32,768 кГц. Это обеспечивает работу с малой мощностью с частотой 16,384 кГц. В течение этого перерыва энергоснабжения процессор 16 следит за временем, считая секунды и слегка опережая время. При опережении времени процессором 16 выполняется команда, которая вводит систему в режим, в котором работают только генератор 32,768 кГц и таймеры. В этом режиме таймер устанавливается таким образом, чтобы "пробудить" процессор 16 каждые 32,768 периода, считая секунды.

Рассмотрим теперь основной рабочий режим процессора 16 со ссылкой на фиг. 3А-3Е и фиг. 4. На стадии 1000 на микроконтроллер 16 подается сигнал сброса. Как будет обсуждено в связи с фиг. 5, цикл сброса происходит всякий раз, когда уровень напряжения V_dd повышается приблизительно до 2,8 вольт. Такое состояние имеет место при начальном включении счетчика.

На стадии 1002 микроконтроллер 16 выполняет начальное действие, когда вводится в действие указатель стандартных программ и включается внутренняя оперативная память, тип жидкокристаллического дисплея вводится в драйвер дисплея микроконтроллера 16 и таймеров, которые требуют инициализации при включении мощности. Отметим, что операция на стадии 1002 не должна быть выполнена при каждом перерыве в подаче электроэнергии. После перерыва в подаче электроэнергии микроконтроллер 16 на стадии 1004 возвращается к основной программе в точке, отмечающей возврат мощности.

После начальной подачи питания или после возобновления подачи мощности после перерыва микроконтроллер 16 выполняет восстановленную функцию. На стадии 1006 микроконтроллер 16 блокирует импульсы, переданные процессором 14. Эти импульсы блокируются, обеспечивая соответствующий бит восстановления сигнала. Наличие этого бита указывает на то, что выполняется операция восстановления и что импульсы, формируемые в течение этого времени, должны игнорироваться. Установив бит восстановления сигнала, микроконтроллер 16 определяет на стадии 1008 наличие сигнала нарушения подачи энергоснабжения. Если сигнал нарушения энергоснабжения имеет место, микроконтроллер 16 переходит к программе нарушения подачи энергоснабжения на стадии 1010. В программе нарушения энергоснабжения выходные порты микроконтроллера 16 имеют низкий уровень при условии, что бит восстановления не был установлен. Если бит восстановления не был установлен, данные в микроконтроллере 16 записываются в память.

Если сигнал нарушения энергоснабжения отсутствует, микроконтроллер 16 высвечивает сегменты дисплея на стадии 1012. На стадии 1014 порт UART и другие порты инициализируются, на стадии 1016 вводятся прерывания нарушения энергоснабжения, так что если на выходе А процессора 14 обнаруживается задний фронт импульса, произойдет прерывание, указывая на нарушение энергоснабжения. Напомним, что процессор 14 сравнивает опорное напряжение V_REF с напряжением, выдаваемым источником питания 20. Всякий раз, когда напряжение источника питания падает ниже опорного напряжения, имеет место перерыв в подаче энергоснабжения.

На стадии 1018 выполняется загрузка измерительной интегральной схемы. Эта операция загрузки более подробно описана со ссылкой на фиг. 4. На стадии 1020 включаются прерывания таймера. Следует отметить, что некоторые задачи, выполняемые микроконтроллером 16, зависят от времени. Такие задачи требуют прерывания таймера, когда наступает время для их выполнения.

На стадии 1022 осуществляется самопроверка системы с помощью стандартных программ. Хотя для практики настоящего изобретения не требуется никакой особой стандартной программы самопроверки, такие стандартные программы могут включать проверку, чтобы определить, присутствуют ли надлежащие данные для отображения на дисплее. Отметим, что сохраняемые разбиты по классам и что каждому классу соответствует определенная величина, так что сумма величин классов равняется определенному числу. Если отсутствуют какие-либо данные для отображения, величина класса для текущих данных не будет равняться указанной сумме, и выдается сообщение об ошибках. Точно так же микроконтроллер 16 сравнивает синхросигнал, формируемый процессором 14, с синхросигналом, формируемым кварцевым генератором 32, и определяет соответствующую взаимосвязь.

После завершения самопроверки оперативная память реинициализируется на стадии 1024. При этой реинициализации из памяти удаляются некоторые загрузочные константы. На стадии 1026 устанавливаются различные временные пункты. Например, устанавливают график обновления дисплея так, что как только будет завершена программа восстановленная, находятся соответствующие данные, и дисплей обновляется. Точно так же устанавливается время оптических связей, когда микроконтроллер 16 определяет, соединено какое-либо устройство с оптическим портом 40 и это устройство желает установить связь. Наконец, на стадии 1028 выдается сигнал, указывающий, что программа восстановленная завершена. Такой сигнал может включать блокировку бита восстановления сигнала. После такого действия ранее блокированные импульсы будут теперь рассматриваться как действующие. Микроконтроллер 16 теперь переходит к основной программе.

На стадии 1030 микроконтроллер 16 запрашивает время дня обработки по стандартной программе. В этой стандартной программе микроконтроллер 16 рассматривает один второй бит своей внутренней памяти и определяет, нужна ли коррекция часов. Например, в начале и конце "летнего времени" часы переводятся назад на один час. Кроме того, стандартная программа обработки времени дня устанавливает флажки изменения минут и флажки изменения даты. Как будет описано ниже, такие флажки периодически проверяются и при их наличии выполняются определенные процессы.

Отметим, что в режиме реального времени в микроконтроллере 16 задаются два временных прерывания, которые не показаны на фиг. 3, а именно минутное прерывание и дневное прерывание. В начале каждой минуты решаются некоторые минутные задачи. Точно так же в начале каждого дня решаются некоторые дневные задачи. Так как такие задачи не являются необходимыми для практики заявленного изобретения, более подробно эти процессы не описываются.

На стадии 1032 микроконтроллер 16 определяет, задана ли стандартная программа самоперепрограммирования. Если стандартная программа самоперепрограммирования задана, такая стандартная программа вызывается на стадии 1034. Операция самоперепрограммирования, как правило, осуществляет программирование при новых условиях подачи электроэнергии, которые заранее вводятся в память. При вводе новых условий энергоснабжения необходимо также заново активизировать дисплей. После выполнения стандартной программы самоперепрограммирования, микроконтроллер 16 возвращается к основной программе. Если на стадии 1032 определено, что стандартная программа самоперепрограммирования не задана, на стадии 1036 микроконтроллер 16 определяет, заданы ли любые другие дневные задачи. При этом определяются время и день и осуществляется поиск задач, которые должны быть решены в течение этого дня. Если дневные задачи заданы, такие задачи вызываются на стадии 1038. Если не заданы никакие дневные задачи, на стадии 1040 микроконтроллер 16 определяет, были ли заданы какие-либо задачи, которые должны быть решены в пределах минуты. Следует отметить, что поскольку время использования точек переключения ограничено минутой, то необходимо изменить место хранения данных в такой точке. Если заданы минутные задачи, эти задачи вызываются на стадии 1042. Если задачи, решаемые в пределах минуты, не были заданы, на стадии 1044 микроконтроллер 16 определяет, была ли задана какая-либо самопроверка. Как правило, операции самопроверки задаются для выполнения в течение дня. Как описано выше, такая самопроверка может включать проверку накапливаемых данных для отображения на дисплее для определения, является ли сумма, равной заданной величине. Если самопроверка задана, то такая проверка осуществляется на стадии 1046. Если никакие самопроверки не предусмотрены, на стадии 1048 микроконтроллер 16 определяет, запланирована ли какая-либо копия данных для составления счетов в связи с сезонными изменениями. Следует отметить, что изменение сезона всегда связано с сезонными изменениями данных для составления счетов. Следовательно, для микроконтроллера 16 будет необходимо хранить данные по измеренной энергии для одного сезона и начинать накапливать данные по измеренной энергии для следующего сезона. Если копия данных составления счетов изменения сезона запланирована, соответствующая стандартная программа вызывается на стадии 1050. Если сезонные изменения при составлении счетов не учитываются, микроконтроллер 16 на стадии 1052 определяет, был ли задан сброс самопереспроса. Если сброс самопереспроса не задан, соответствующая стандартная программа вызывается на стадии 1054. По этой программе микроконтроллер 16 считывает свои собственные данные и записывает считываемые величины в память. Затем осуществляется сброс требования. Если сброс самоопроса не был задан, микроконтроллер 16 на стадии 1056 определяет, был ли задан сброс требования на сезонные изменения. Если сброс требования на сезонные изменения сезона был задан, то соответствующая стандартная программа вызывается на стадии 1058. На стадии выполнения этой стандартной программы микроконтроллер 16 считывает свои данные и сбрасывает запрос.

На стадии 1060 микроконтроллер 16 определяет, была ли задана кнопочная выборка. Кнопки, по которым делается выборка, размещены на лицевой части счетчика 10. Кнопочная выборка выполняется каждые восемь миллисекунд. Следовательно, если прошел период в восемь миллисекунд, микроконтроллер 16 решит, что кнопочная выборка задана и введет стандартную программу кнопочной выборки на стадии 1062.

Если кнопочная выборка не задана, микроконтроллер 16 определяет на стадии 1064, было ли задано обновление дисплея. Эта стандартная программа обеспечивает отображение на жидкокристаллическом дисплее 30 новых данных. Как упомянуто выше, программное обновление данных на дисплее, в основном, происходит в течение каждых трех-шести секунд. Если данные дисплея обновляются чаще, оператор сможет не успеть прочитать данные с экрана дисплея. Если задано обновление дисплея, дисплей обновляется по программе, вызываемой на стадии 1066.

Если обновление дисплея не было задано, на стадии 1068 микроконтроллер 16 определяет, задан ли световой сигнал сигнализатора. Напомним, что некоторые сигнализаторы на дисплее обеспечивают мигающий световой сигнал. Такое мигание, как правило, происходит каждые полсекунды. Если задано мигание сигнализатора, соответствующая стандартная программа вызывается на стадии 1070. Если мигание сигнализатора не задано, на стадии 1072 микроконтроллер 16 определяет, была ли задана оптическая связь. Напомним, что каждые полсекунды микроконтроллер 16 определяет, был ли подан какой-либо сигнал в оптический порт. Если такой сигнал был сформирован, указывая на желательность оптической связи, будет задана стандартная программа оптической связи. Если задана стандартная программа оптической связи, эта программа вызывается на стадии 1074. По этой стандартной программе микроконтроллер 16 осуществляет выборки с оптического порта 40 для установления связи.

Если стандартная программа оптической связи не задана, на стадии 1076 микроконтроллер 16 определяет, сигнализирует ли процессор 14 о наличии ошибки. Если процессор 14 сигнализирует о наличии ошибки, на стадии 1078 микроконтроллер 16 блокирует детектирование импульсов, вызывает программу загрузки и после выполнения этой стандартной программы заново восстанавливает детектирование импульсов. Если процессор 14 не сигнализирует о наличии какой-либо ошибки, на стадии 1080 микроконтроллер 16 определяет, задана ли программа загрузки. Если программа загрузки задана, стандартная программа возвращается на стадию 1078 и затем назад к основной программе.

Если программа загрузки не была задана или после того, как было восстановлено детектирование импульсов, на стадии 1082 микроконтроллер 16 определяет, происходит ли горячий пуск. Если выполняется горячий пуск, программа нарушения энергоснабжения прерывается на стадии 1084. После того, как восстановлена подача электроэнергии, вызывается программа вычисления импульсов. Отметим, что при горячем пуске данные обнуляются для того, чтобы обеспечить пуск счетчика заново. Следовательно, стандартная программа вычисления импульсов выполняет необходимые вычисления для ранее измеренной электроэнергии и размещает эти вычисления в соответствующем разделе памяти. Если горячий пуск не происходит, на стадии 1084 микроконтроллер 16 обновляет дистанционные реле. Как правило, дистанционные реле монтируются на панели, отличной от панели электроники.

На фиг. 4 представлена программа загрузки процессора 14. На стадии 1100 микроконтроллер 16 входит в программу. На стадии 1102 график, указывающий, что должна быть выполнена загрузка счетчика, устанавливается в исходное положение. На стадии 1104 микроконтроллер 16 инициализирует шину связи, которая в предпочтительном варианте представляет собой параллельную шину SCS. На стадии 1106 микроконтроллер 16 сбрасывает и останавливает процессор путем прерывания работы процессора 14. Однако если имеется ошибка связи между микроконтроллером 16 и процессором 14, на стадии 1108 микроконтроллер 16 выдает предупреждение и осуществляет загрузку процессора 14. После стадии 1108 программа загрузки завершена и микроконтроллер 16 возвращается к основной программе. На стадии 1.110 микроконтроллер считывает и сохраняет состояния импульсной линии. Напомним, что поскольку процессор 14 выполняет определения по электроэнергии, каждый энергетический узел представлен логическим переходом на выходах 42-48 (фиг. 1). На стадии 1110 состояние каждого выхода 42-48 записывается в память. На стадии 1112 микроконтроллер инициализирует аналого-цифровые преобразователи 74 и, если происходит ошибка связи, микроконтроллер переходит к стадии 1108. На стадии 1114 инициализируются регистры 94, обрабатывающие цифровой сигнал. На стадии 1116 загружается программа 78. На стадии 1118 загружается память данных 80. На стадии 1120 запускается процессор 14. Если ошибка связи происходит на любой из стадий 1114-1120, микроконтроллер 16 снова возвращается на стадию 1108. На стадии 1122 любые предупреждающие сообщения, ранее установленные на стадии 1108, удаляются. На стадии 1124 микроконтроллер 16 возвращений к своей основной программе.

Все данные, которые рассматриваются как нестираемые данные счетчика 10, хранятся в программируемом ПЗУ 35 емкостью 32 килобайта. В этом устройстве хранятся данные конфигурации (включая данные для памяти 76 и памяти 80), общее количество киловатт-часов, максимальные и накопленные запросы (уровень А, запросы в TOU), исторические данные TOU, общее число сбросов опросов, общее количество отключений электроэнергии и общее количество данных об изменении связи. Данные TOU о текущем периоде составления счетов хранятся в оперативной памяти процессора 16. До тех пор, пока микроконтроллер 16 имеет достаточную мощность, содержание оперативной памяти и реальное время поддерживаются системой, и микроконтроллер 16 не будет сброшен (даже в регистре запроса).

Как описано выше, эксплуатационные постоянные хранятся в данных программируемого ППЗУ. Микроконтроллер 16 выполняет проверку этих областей памяти, добавляя обозначения класса для различных данных и сравнивая сумму с опорным числом. Например, класс данных используется для определения блока 256 байтов памяти программ. К этим 256 байтам программы в этом классе данных добавляется код идентификации процессора цифровых сигналов, номер ревизии данных и контрольная сумма, выделенная этому классу данных. Эксплуатационные постоянные состоят из постоянных калибровки и начальных величин в оперативной памяти, вторичных Ке и Kh счетчика и информации, которая используется микроконтроллером для обработки данных счетчика.

Жидкокристаллический дисплей 30 (см. также фиг. 8) позволяет видеть составление счетов, другие данные счетчика и состояние узлов. Температурная компенсация жидкокристаллического дисплея 30 обеспечивается электроникой. Даже с этой компенсацией рабочие температуры счетчика и предел напряжения 5 вольт ограничивают конструкцию жидкокристаллического дисплея 30 строенной структурой. Следовательно, максимальное число сегментов, поддерживаемых в этой конструкции, равно 96. Время отклика дисплея также заметно замедляется при температурах ниже 30^oС.

Обратимся теперь к фиг. 6А и 6В, на которых провода должным образом связаны в трехпроводную конфигурацию сети при соединении звездой, когда фактические (и измеренные) напряжения в V_A, V_B и V_C:
V_A = sinΘ; (1)


где V_A, V_B и V_C иллюстрируются формами волны 110, 112 и 114, соответственно, на фиг. 6В.

Каждое из приведенных выше уравнений (1), (2) и (3) представляет напряжение по отношению к нейтрали. В двухэлементном счетчике и трехпроводной конфигурации сети при соединении звездой фазы А(V_A) и C(V_C) и нейтраль связаны со счетчиком, однако фаза B(V_B) с ним не связана. Таким образом, если удалить провод с напряжением V_A или V_C, такое удаление может быть легко обнаружено путем измерения амплитуды напряжения фазы к нейтрали. Однако поскольку нейтраль обычно заземлена (т.е. имеет нуль вольт), при удалении провода никакого падения напряжения не происходит.

При трехпроводной конфигурации сети, соединенной звездой, при удалении нейтрали из счетчика потенциал в точке, в которой должен быть соединен нулевой провод, плавает на полпути между фазой А и фазой С. Счетчик 10, в свою очередь, использует это плавающее напряжение как "общее заземление", от которого определяются напряжения фазы А и фазы С. Математически такая плавающая нейтраль (V_N) может быть выражена следующим образом:
V_N = 1/2 (V_A+V_C). (4)
Форма волны, представленная уравнением (4), показана как линия 118 на фиг. 7В. После решения уравнения (4), используя уравнения (1) и (2), получаем следующий результат:






Таким образом, уравнение (5) представляет собой опорное напряжение, которое счетчик 10 интерпретирует как напряжение нейтрали V_N. Как отмечено выше, счетчик определяет, что V_A и V_C основаны на V_C, которое, как видно из фиг. 7В, отлично от земли. Соответственно, измеренные величины для V_A и V_C будут отличаться от фактических величин этих напряжений.

Кажущееся (измеренное) напряжение на фазе А(V_AM) определяется следующим образом и показано как линия 116 на фиг. 7В:
V_AM = V_A - V_N;



Точно так же кажущееся (измеренное) напряжение фазы С определяется, как описано ниже и показано на фиг. 7В как линия 120:
V_CM = V_C - V_N;




Таким образом, из уравнений (6) и (7) следует, что V_AM и V_CM имеют одну и ту же величину. Однако эти два напряжения разнесены по фазе на 180^o по отношению друг к другу. Что касается фактического напряжения фазы А, то величина измеренного напряжения фазы А составляет приблизительно 87% от фактической величины и отстает на 30^o. Эта взаимосвязь выражается уравнением (8), приведенным ниже:




Соответственно

Методика обнаружения вмешательства по настоящему изобретению преимущественно использует взаимоотношение фазы/величины напряжений с целью определить, подвергался ли счетчик трехпроводной сети, соединенной звездой, несанкционированному вмешательству или был неправильно подключен. Регулируя упомянутые выше взаимоотношения фазы/величины, по настоящему изобретению можно определить нарушения монтажа и/или вмешательство в трехпроводную конфигурацию соединения дельта.

При рассмотрении выполнения вышеупомянутого взаимоотношения в счетчике 10, как показано на фиг. 3D, отметим, что микроконтроллер 16 инициирует процесс мигания светового сигнала на стадии 1070. Предпочтительно выявить несанкционированное вмешательство во время этого процесса на стадии 1070 с тем, чтобы обеспечить соответствующее показание на дисплее 30. В частности, как показано на фиг. 9, на стадии 1200 управление переходит от стадии 1070 (фиг. 3D) к процессу обнаружения вмешательства. На стадии 1202 определяется, сконфигурирован ли счетчик 10 как двухэлементный счетчик. Это может быть выполнено, проверяя информацию конфигурации в программируемом ПЗУ 35 или другим подходящим способом. Информация конфигурации может быть запрограммирована при изготовлении счетчика 10. Если счетчик 10 не сконфигурирован как двухэлементный счетчик, процесс возвращается на стадию 1208. В противном случае на стадии 1204 эта конфигурация определяется, если присутствует V_I(V_A). Определять наличие V_I можно, измеряя напряжение фазы А с помощью аналого-цифрового преобразователя/процессора цифровых сигналов 14 и сравнивая результат с заранее установленной пороговой величиной (например, 40 вольт). Если напряжение фазы А равно или превышает эту установленную величину, то напряжение V_I присутствует. Если напряжение падает ниже этой установленной величины, считается, что оно вообще отсутствует. Если напряжение V_I отсутствует, процесс возвращается на стадию 1208. Если напряжение V_I присутствует, на стадии 1206 определяется, присутствует ли напряжение V₃(V_C). Это определение выполняется аналогичным образом, что и определение V₁. Если напряжение V₃ отсутствует, процесс возвращается на стадию 1208.

Если V₃ присутствует, то на стадии 1210 и затем на стадии 1212 определяется разность фаз между V₁ и V₃. Если разность фаз составляет 180^o, то на стадии 1214 счетчик 10 обозначит проблему (т.е. вмешательство в его работу) по отношению к напряжению V₂ (фаза В или V_B). Такое указание может быть выполнено, например, высвечивая индикатор V₂ (например, цифру 2, на жидкокристаллическом дисплее 30 на фиг. 8) или отображая заданную алфавитно-цифровую величину на жидкокристаллическом дисплее 30 (например, 100FF). Если разница не равна 180^o, то сигнализаторы на жидкокристаллическом дисплее 30 для V₁ и V₃ (например, сигнализаторы 1 и 3 на жидкокристаллическом дисплее 30 на фиг. 8) включаются в действие на стадии 1216. Отметим, что определение на стадии 1212 предпочтительно выполняется, округляя результат V₁-V₃ до ближайших 30^o (например, 0, ±30^o, ±60^o, ±90^o, ±120^o, ±150^o или ±180^o) перед этой операцией, если разность фаз составляет 180^o. После этого процесс возвращается на стадию 1218 и продолжается через основной контур фиг. 3.

В дополнение к вышеупомянутому на стадии 1214 микроконтроллер 16 может включить таймер, чтобы проследить период времени, в течение которого существует проблема фазы B(V₂). Можно сохранить в памяти отметку времени и даты. Информация времени и даты может использоваться для выставления счета клиенту за использование энергии и/или для цели судебного преследования при злоупотреблении со счетчиком.

Хотя описанная выше методика обнаружения вмешательства была изложена по отношению к фазе В, она также применима к фазам А и С или к сочетанию фаз. Кроме того, эта концепция может также быть использована в других конфигурациях, где эти два фазных напряжения не разнесены на 180^o (например, 3-проводная дельта, 4-проводная дельта и 4-проводные соединения звездой). Счетчик 10 может быть сконфигурирован с расчетом обнаружения удаления одной или двух фаз и увеличения показаний таймера для каждой фазы. Когда фазы будут снова подключены, таймер будет остановлен и его показания будут сохранены в памяти. Если преступное использование счетчика будет снова обнаружено по отношению к этой фазе, таймер будет включен и начнет работать с отметки времени для этой фазы. Таким образом, счетчик обеспечит общую запись времени отключения. Можно будет вести журнал отключения напряжения для хранения даты частичного отключения напряжения, времени частичного отключения напряжения, общего времени отключения фазы А, общего времени отключения фазы В и общего времени отключения фазы С.

Хранящиеся в памяти величина и журнал отключения напряжения могут быть очищены после завершения составления счетов или по команде очистки журнала с отключением напряжения и сбросом хранящейся в памяти величины.

Формулы для вольт-ампер




Измерения действующего значения сделаны по одному линейному циклу и предпочтительно начинаются в точке прохождения через нуль каждого напряжения.

Формула для вар

где нижние индексы связаны с терминами I в ваттах и вольт-амперах, а расчеты выполнены по каждому циклу, как показано ниже:




При составлении вышеупомянутых формул применены следующие определения:
-2 означает 2 элемента в трехпроводном соединении дельта;
-3 означает 3 элемента в четырехпроводном соединении звезда;
-8 означает 2 1/2 элемента в четырехпроводном соединении звезда;
-5 означает 2 элемента в трехпроводном соединении дельта;
-7 означает 2 1/2 элемента в четырехпроводном соединении дельта.

Отметим, что все вышеприведенные примеры приведены только для объяснения настоящего изобретения, а не с целью ограничения его объема. Хотя изобретение было описано в отношении предпочтительных вариантов, следует понимать, что все используемые здесь формулировки служат для описания и иллюстрации изобретения, а не для ограничения его объема. Далее, хотя изобретение было описано в отношении конкретных средств, материалов и вариантов, изобретение не ограничивается подробными сведениями о раскрытых здесь деталях; скорее изобретение простирается на все функционально эквивалентные структуры, способы и применения в пределах прилагаемой формулы изобретения. Специалисты в данной области, которые прочтут описание настоящего изобретения, смогут выполнить многочисленные модификации и изменения раскрытых устройств, не выходя из духа и объема изобретения во всех его аспектах.

Формула изобретения

1. Система для определения отсутствия общего опорного напряжения в многофазном электронном измерительном устройстве для измерения электрической энергии, которое измеряет электрическую энергию, имеющую множество фаз, содержащая входную цепь напряжения, которая получает напряжения множества фаз электрической энергии и общее опорное напряжение, причем входная цепь напряжения выдает множество сигналов напряжения, которые являются показателями напряжения каждой из фаз и общего опорного напряжения, и систему обработки, которая получает указанное множество сигналов напряжения и определяет информацию о фазовом угле между напряжениями двух определенных фаз, измеренных относительно общего опорного напряжения, которым является напряжение третьей фазы или нейтрали, и определяет отсутствие общего опорного напряжения, если указанная информация о фазовом угле составляет 180^o.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из сигналов напряжения имеет тот же самый фазовый угол, что и соответствующая фаза напряжения электрической энергии.

3. Система по п.1 и 2, отличающаяся тем, что напряжения множества фаз включают напряжения фазы "А", "В" и "С", причем упомянутая информация о фазовом угле определяется между напряжениями фаз "А" и "С".

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что общее опорное напряжение является напряжением фазы "В" или нейтрали.

5. Система по п.3, отличающаяся тем, что электронное измерительное устройство предназначено для измерения используемой энергии в одной из конфигураций сети 3-проводного соединения треугольник, 4-проводного соединения звезда или 4-проводного соединения треугольник.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что входная цепь напряжения включает множество схем делителей напряжения, на каждый из которых подается напряжение соответствующей фазы из упомянутого множества фаз.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что система обработки включает первый процессор и второй процессор, причем первый процессор включает аналого-цифровой преобразователь и цифровой процессор сигнала, а второй процессор включает микроконтроллер.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что второй процессор выполняет заранее заданную последовательность операций, при этом одна из заранее заданной последовательности операций включает определение разности двух определенных фаз множества фаз напряжения для определения фазового угла между напряжениями двух определенных фаз, измеренных относительно общего опорного напряжения, которым является напряжение третьей фазы или нейтрали для определения отсутствия общего опорного напряжения.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что разность фаз равна 180^o, а второй процессор определяет отсутствие общего опорного напряжения.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает дисплей, оперативно связанный со вторым процессором, при этом дисплей указывает на отсутствие общего опорного напряжения в ответ на получение соответствующего выходного сигнала второго процессора.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство определяет отрезок времени, в течение которого отсутствовало общее опорное напряжение в указанном устройстве для измерения электрической энергии.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что многофазное электронное устройство для измерения электрической энергии включает двухэлементный счетчик.

13. Система для определения отсутствия общего опорного напряжения в устройстве для измерения многофазной электрической энергии, которое измеряет электрическую энергию, имеющую множество фаз, содержащая множество схем делителей напряжения, предназначенных для получения напряжения множества фаз электрической энергии и общего опорного напряжения, схемы делителей напряжения, выдающие множество сигналов напряжения, определяющие напряжения множества фаз и общее опорное напряжение; первый процессор, включающий аналого-цифровой преобразователь и процессор цифрового сигнала, причем первый процессор получает множество сигналов напряжения и выдает сигнал индикатора потенциала и информацию о фазовом угле между напряжениями двух определенных фаз, измеренных относительно общего опорного напряжения, которым является третья фаза или нейтраль, основанную на множестве сигналов напряжения; второй процессор, включающий микроконтроллер, который получает сигналы индикатора потенциала и указанную информацию о фазовом угле и определяет, отсутствует ли общее опорное напряжение в соответствии с указанными сигналами индикатора потенциала и информацией о фазовом угле, если информация о фазовом угле соответствует 180^o, и дисплей, соединенный с указанным вторым процессором, который на основании выходного сигнала второго процессора указывает, что общее опорное напряжение отсутствует.

14. Система по п.13, отличающаяся тем, что каждый из множества сигналов напряжения имеет, в основном, тот же самый фазовый угол, что и соответствующая фаза напряжения электрической энергии.

15. Система по пп.13 и 14, отличающаяся тем, что напряжения множества фаз включают напряжения фаз "А", "В" и "С", причем упомянутая информация о фазовом угле определяется между напряжениями фаз "А" и "С".

16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что общее опорное напряжение является напряжением фазы "В" или нейтрали.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что устройство для измерения многофазной электрической энергии включает двухэлементный счетчик, а электрическое измерительное устройство сконфигурировано для измерения потребления энергии в сети, соединенной как 3-проводной треугольник, 4-проводная звезда или 4-проводной треугольник.

18. Способ определения отсутствия общего опорного напряжения в многофазовом электронном измерительном устройстве для измерения электрической энергии, включающем двухэлементный электрический счетчик и дисплей, заключающийся в определении наличия фаз напряжения путем измерения потенциала каждой фазы; определении фазового угла между напряжениями двух определенных фаз, измеренных относительно общего опорного напряжения, которым является третья фаза или нейтраль; определении того, что фазовый угол находится в пределах заранее установленной величины, и отображении на указанном дисплее состояния, при котором общее опорное напряжение отсутствует в указанном двухэлементном электрическом счетчике, если разность фаз равна заранее установленной величине.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что определение наличия фаз напряжения, осуществляемое путем измерения потенциала каждой фазы, включает следующие стадии: сравнение напряжения каждой фазы с заранее установленной пороговой величиной, и если напряжение каждой фазы находится, по меньшей мере, в пределах заранее установленной пороговой величины, то это указывает на наличие фазы.

20. Способ по п.18, отличающийся тем, что заранее установленная величина фазового угла составляет 180^o.

21. Способ по п.18, отличающийся тем, что дополнительно включает стадию определения отрезка времени, в течение которого общее опорное напряжение отсутствовало в многофазном электронном измерительном устройстве для измерения электрической энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14